热能直接发电的原理(垃圾焚烧发电的原理)

Posted 2023-06-02

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热能直接发电的原理(垃圾焚烧发电的原理)

随着我国城市生活垃圾焚烧行业的逐步发展，垃圾焚烧厂的投运数量逐年增加，已由2000年之前的2座快速增加到2018年底的327座，垃圾的处置能力得到大幅提升。

什么是垃圾发电

垃圾发电是把各种垃圾收集后，进行分类处理。其中：一是对燃烧值较高的进行高温焚烧(也彻底消灭了病源性生物和腐蚀性有机要物)，在高温焚烧(产生的烟雾经过处理)中产生的热能转化为高温蒸气，推动汽轮机转动，使发电机产生电能。二是对不能燃烧的有机物进行发酵、厌氧处理，最后干燥脱硫，产生一种气体叫甲烷，也叫沼气。再经燃烧，把热能转化为蒸气，推动汽轮机转动，带动发电机产生电能。

生活垃圾焚烧发电的主要原理是以生活垃圾作为燃料，放入锅炉中燃烧，将其产生的过热蒸汽输入汽轮机，实现由热能转化为电能的过程。整个工艺流程主要由垃圾接收输送系统、垃圾焚烧炉系统、余热回收系统、汽轮发电机及热力系统、烟气净化系统、灰渣处理系统、垃圾渗滤液处理系统等组成，因此，下面我们依照次此顺序向大家介绍垃圾焚烧发电工艺流程。

前端接收——垃圾接收输送系统

垃圾车由厂区的物流门进厂，经地磅称重后，车辆依照指示驶入垃圾卸料大厅，将垃圾倾倒入垃圾储坑。汽车通过后车斗将几吨至二十几吨不等的垃圾卸进垃圾储坑，按照要求垃圾储坑内的垃圾会停留7-10天，经发酵脱水后热值显著提升，可满足垃圾炉的焚烧要求。

垃圾焚烧发电过程中，臭味气体的逸散对周围环境和操作工人的身体健康造成一定的影响，所以垃圾焚烧发电过程的防臭是一个困扰运营人员的难题。通常，工作人员会在垃圾储坑上部安装一次风机，垃圾储坑内的空气被一次风机抽至焚烧炉，使得臭气也进入炉中得以焚烧，转化成无臭气体，以控制臭味和甲烷气的积聚。另外，通过抽气等手段，使垃圾储坑保持负压，防止坑内的臭气外溢。

中端处理——垃圾焚烧系统

焚烧炉

目前国内外基本采用往复式炉排炉垃圾焚烧技术，垃圾抓斗将仓内垃圾提升到给料斗，通过给料槽连续不断加料到炉排入口。在推料器的作用下，垃圾首先进入排炉干燥区，通过炉排的动作，垃圾在炉排上往前移动到燃烧区，最后到达燃烬区，确保垃圾在850℃~1100℃高温下得到充分燃烧。

汽轮发电机及热力系统

焚烧炉产生的热能通过余热锅炉产生蒸汽，再经凝汽式汽轮发电机组转化成电能。汽轮机的原理就类似于卡通图中的水壶喷出的蒸汽吹动叶片，叶片切割磁感力线就会有电能产生，再由升压站送至大电网中供千家万户使用。

后端处理——环保系统

烟气净化系统

烟气净化系统主要有：炉内脱硝系统、半干式综合反应塔、活性炭吸附系统、布袋除尘器系统、烟气排放系统、烟气在线监测系统和飞灰输送系统等组成。

炉内脱硝系统多采用选择性非催化还原法（SNCR）的工艺，该工艺将20%氨水溶液喷入炉膛温度为850～1000℃的区域，氨水作为SNCR工艺的还原剂迅速热分解成NH3和其他副产品，随后NH3与烟气中的NOx进行还原反应而生成N2。

锅炉出口的烟气温度约为220℃，烟气自顶部导入综合反应塔，从综合反应塔下部进入反应塔后形成上升气流，与塔顶熟石灰系统喷出的熟石灰粉充分接触，反应生成粉末状钙盐，达到降温和脱出烟气重酸性气体的目的。为了更好地去除二噁英、重金属等物质，在综合反应塔出口烟气管道喷入活性炭。

烟气中携带的颗粒物被布袋除尘器的滤布阻留而形成滤层，当烟气通过由颗粒物形成的滤层，气态污染物仍能与滤层中未反应的石灰及活性炭发生反应而得到进一步净化。经过处理后的烟气由引风机引至烟囱排放，烟囱安装烟气在线监测系统。

此外，焚烧炉还采取控制燃烧的方式减少二噁英的生成，具体措施为：焚烧炉焚烧垃圾的温度控制在1050℃；控制烟气在850℃以上高温区停留时间不少于2S；通过水冷壁管吸收等措施尽量减少烟气从高温到低温（400～200℃）过程的停留时间。

现在国家环保的要求越来越高了，颇有赶英超美的态势，动辄就提达到欧盟标准，于是乎不少发达区域的项目还增加了SCR（催化脱硝）和湿法处理（脱酸脱硫），进一步提升了烟气排放的指标要求。