赴欧洲垃圾焚烧厂考察报告

·考察· 赴欧洲垃圾焚烧厂考察报告 高 　亮 Ξ 　周 　立 Ξ Ξ 　吴树桐 Ξ Ξ 　王 　云 Ξ Ξ 摘要 　通过对欧洲垃圾焚烧厂进行考察 ,为筹建天津市垃圾焚烧厂积累了。重点介绍了 法国、德国、比利时的 4 座焚烧厂的基本状况。 关键词 　欧洲 　　生活垃圾 　　焚烧厂 The Investigation Report about the Incineration Plants in Europe. Gao Liang Ξ . Tianjin Environmental Engineering Design and Research Institute , 300052 Tianjin. Zhou Li Ξ Ξ , Wu Shutong Ξ Ξ , Wang Yun Ξ Ξ . Abstract 　In order to make preparation for building an incineration plant in Tianjin , an investiga2 tion tour to Europe was carried out to study the incineration plants there. Four incineration plants in France , Germany and Belgium were mainly introduced. Key words 　Europe 　　Domestic waste 　　Incineration plant 　　为建设天津市垃圾焚烧发电厂 ,天津泰达公司组 团 ,于 2000 年 11 月 27 日至 12 月 12 日赴法国、比利 时、荷兰、德国、瑞士进行了实地考察。ΞΞΞ 考察团访问了阿尔斯通能源公司 (AL STOM POWER)总部和西格斯公司 ( SIGHERS) 总部 ,分 别与两公司进行了垃圾焚烧技术座谈。先后考察 了 7 座生活垃圾焚烧厂 ,其中采用阿尔斯通焚烧及 烟气净化技术的厂有 : 巴黎的圣旺 ( SAIN T OU EN ) 和 CHARTRES 焚 烧 厂 , 纽 伦 堡 SCHWANDORF 焚烧厂 ,苏黎士焚烧厂 ;采用西格 斯焚烧及烟气净化技术的厂有 :安德卫普市的 IS2 VA G和 INDAV ER 焚烧厂 ,根特市 IVA GO 焚烧 厂。还参观了设在安德卫普市的西格斯的炉排组 装厂和设在布鲁日市的 RWZI 水处理厂及其污泥 焚烧设施。这里着重介绍巴黎圣旺、纽伦堡 SCHWANDORF、安德卫普市的 ISVA G 和 IN2 DAV ER 焚烧厂。 1 　考察综述 111 　通过对两个公司总部的访问与座谈 ,对应用 其焚烧和烟气净化技术的焚烧厂实地考察 ,我们认 为阿尔斯通能源公司和西格斯公司均具有投标天 津市垃圾焚烧发电厂的资质和实力。 112 　在欧洲 ,垃圾收集和运输多由市政部门或私 人公司运营 ,考察所见 ,这些焚烧项目大多由政府 承建 ,建成后交运营公司运行管理。运行费用主要 通过收取垃圾处理费维持 ,每吨垃圾收费 250 法国 法郎左右 ,售电收益约为每度电 012～014 法国法 郎。 113 　两家公司在欧洲采用的生活垃圾焚烧工艺过 程相同 ,基本框架如下 : 压缩式垃圾车 →自动称量 →垃圾池 →垃圾抓斗起重机 → →焚烧及余热利用系统 →烟气净化系统 →引风机 →烟囱 114 　目前焚烧过程中执行的标准主要有 : (1)炉膛内烟气温度达 850 ℃时 ,停留时间不 低于 2 s ; (2)炉渣热灼减量不大于 3 % ; (3)执行的烟气污染物排放标准如下 : 颗粒物 10 mg/ m3 HF 1 mg/ m3 NOX 200 mg/ m3 Hg 0105 mg/ m3 HCl 10 mg/ m3 CO 50 mg/ m3 SOX 50 mg/ m3 Cd/ Ti 0105 mg/ m3 其它 10 种重金属 0105 mg/ m3 48 环境卫生工程 2001 年 6 月第 9 卷第 2 期 ΞΞΞ 天津市垃圾焚烧发电项目筹建办公室 收稿日期 :2001 —02 —22 天津市市容环境工程设计研究所 ,300052 　天津 PCDD/ F 011 ng/ m3 115 　早期建设的焚烧厂的烟气净化系统一般采用 静电除尘 ,现都已进行改造 ,采用半干法 ,有条件的 干法或湿法烟气净化系统都低于上述排放标准。 考察的焚烧厂均采用烟气在线监测方式。 116 　每年定期检测二恶英排放量 ,通过在烟气净 化系统中加入活性碳的方法 ,二恶英排放量在 O2 含量为 11 %的条件下 ,达到 01002 ng TEQ/ m3 以 下。研究资料认为 ,此值远低于燃煤发电厂的二恶 英排放量。 117 　焚烧、烟气净化和发电等主要工艺设备 ,均布 置在一综合焚烧工房内。综合焚烧工房采用钢砼 框架与钢结构组合的结构形式。 118 　焚烧系统及废热利用系统采用计算机自动监 测。由于实现焚烧厂高度自动化 ,保证了全厂安全 运行 ;垃圾处理达到严格的标准 ;对环境没有不良 影响。全厂人员一般不超过 40 人 ,公休日期间 ,在 不运入垃圾的条件下 ,仅由 2 人维持全厂正常运 行。 2 　两家公司基本情况 211 　阿尔斯通能源公司 阿尔斯通集团公司总部设在法国巴黎市郊 ,现 有雇员 12 万人 ,有全球 100 多个国家和地区的各 类定单 ,总额 173 亿欧元。阿尔斯通能源公司是集 团公司下属的一个子公司 ,主要业务范围包括能 源、固体废弃物处理、烟气处理 ,以及电器和自动化 控制等。公司现有雇员 5 万人 (其中环保部门现有 1 250 人) ,1999 年总营业额达到 56 亿欧元。 该公司自 1943 年向瑞士BASEL 提供 2 台焚烧 垃圾锅炉以来 ,已经在世界各地新建、改建或合作建 设 135 座焚烧厂 ,共计 234 条生产线 ,包括提供全部 焚烧线或提供焚烧炉、余热锅炉、汽轮发电机组等主 要设备。焚烧线规模为 5～50 t/ h ,涉及垃圾热值 5 000～20 000 kJ / kg。 该公司自从 2001 年初完成兼并 ABB 公司的 能源子公司后 ,拥有 CIT Y2000 ,W + E 和旋转窑式 3 种焚烧技术。在本项目中推出 CIT Y2000 ,主要 是考虑应用该技术的焚烧炉型造价低 ,且更适合于 燃烧低热值垃圾。该焚烧技术采用由 3 种形式炉 排片组成的两段逆推式炉排 ,液压驱动方式 ,分隔 仓式配风系统。 在烟气净化技术方面 ,公司拥有自己的湿法、 半干法和有条件的干法技术。1989 年在巴黎建的 湿法烟气净化技术 ,仍可满足现在的欧盟排放标 准 ;在 IRIS 市建设的 2 座 8 t/ h 焚烧厂和巴黎圣日 尔曼岛上建设的 2 座 715 t/ h 焚烧厂 ,其烟囱总高 度约 30 m ,略高于焚烧工房的高度 ,不但能满足现行 欧盟排放标准 ,而且实现了烟囱隐蔽化。 在焚烧厂建设中 ,注意主要建筑物与环境协调 问题。如在苏黎士市的 1 座 1817 t/ h 焚烧厂 ,在 巴黎市郊的 3 座 28 t/ h 圣旺焚烧厂 ,主要建筑物 立面造型与当地环境十分合谐。 该公司近年开发了 AL SPA P320 开放式自动 控制系统 ,并已经成功投入使用。 在阿尔斯通公司总部的座谈中 ,公司严格的管 理和细致的工作作风给我们留下较深印象。 座谈中 ,公司负责人介绍了该公司焚烧技术发展动 态和在本项目中采用的技术情况。此外 ,公司在纽 伦堡 SCHWANDORF 焚烧厂 ,模拟天津垃圾特性 进行了燃烧试验和研究。 212 　西格斯公司 西格斯公司为比利时一家技术型的集团公司 , 公司总部设在安德卫普市 ,主要业务由基因工程和 环保工程两部分组成。环保部在比利时本部现有 雇员 1 000 多人。该公司在海外设有数十个办事 处 (包括北京在内) ,业务范围包括水处理、污水处 理、固体废弃物处理、空气净化以及技术服务和技 术研究等。其中固体废弃物与空气技术公司现有 300 多雇员 ,负责生活垃圾、工业垃圾、医院垃圾在 内的固体废弃物处理和污泥造粒、烟气净化工程技 术研究与设备开发应用 ,另设有项目执行机构 ,负 责项目建设与维修等优化服务。此外 ,公司下属炉 排制造 ,喷雾反应器及焚烧辅机等 3 座工厂。公司 已有 20 多年发展历史 ,现在欧、美及韩国建有 40 多座焚烧厂 ,在亚洲有 10 多年合作经验。1999 年 有 5 条焚烧线定单 ,其中韩国为两条 200 t/ d ,我国 深圳为两条 400 t/ d ,比利时再建一条 635 t/ d。 公司拥有自己开发的焚烧技术 ,采用组装式西 格斯自动化炉排 ,液压驱动方式 ,3 台一次风机独 立送风系统。 燃烧控制系统采用自行开发的 ,包括控制、显 示、报警、数据记录及燃尽监视等功能在内的 SIG2 MA 系统。 烟气净化系统方面拥有自己的湿法和半湿法 脱酸技术。 在访问西格斯公司总部的座谈中 ,公司务实的技 58环境卫生工程 2001 年 6 月第 9 卷第 2 期 术研究气氛和管理思维方式给我们留下较深印象。 公司负责人介绍了该公司为保持其焚烧技术的先进 性 ,在世界范围内聘请了 70 多名专家学者组成顾问 团 ,并与一些大学联合进行基础性研究工作 ,从而形 成全球性技术网络。座谈中 ,公司技术人员着重介绍 本项目中采用的技术设备情况。此外 ,公司按照天津 垃圾特性进行了计算机模拟燃烧工况的研究 ,并与韩 国垃圾特性进行对比分析。 3 　焚烧厂概况 311 　圣旺垃圾焚烧厂 圣旺垃圾焚烧厂坐落在巴黎市中心区的北部 边缘居住区 ,濒临塞纳河 ,于 1990 年 6 月投入运 行。工厂管理良好。 巴黎市中心区现有人口 210 万 ,年产生生活垃 圾 240 万 t ,其中 200 万 t 由 TIRU 社区管理部门 管理的 3 个焚烧厂处理 ,圣旺垃圾焚烧厂就是其中 之一 ,年处理其中的 63 万 t 。 全厂设有 3 条焚烧线 ,每条线每小时处理生活垃 圾 28 t。焚烧废热用于供热和发电 ,其中向巴黎市供 热占 96 % ,可向 7 万套住房供暖 ;发电占 4 %。 在工厂进口处设置 2 台自动称重的地磅 ,进厂 垃圾车经过称重后沿坡道进入卸料厅 ,将垃圾卸入 垃圾池内 ,卸料口为敞开式。两台垃圾抓斗起重机 采用手动方式操作 ,抓斗容量 6 m3 。 焚烧炉采用阿尔斯通 CIT Y2000 型炉排 ,由两 列、每列 4 级组成。经过 10 a (年) 运行 ,设备略显 陈旧 ,但处理能力仍可达到 90 %。由于炉排表面 温度仅为 100 ℃,运行 6 a 后 ,只更换过两个炉排 片。现场观察 ,炉排上方燃烧温度达到 1 000 ℃, 燃烧工况正常 ,但燃尽段仍可见明火。 余热锅炉由 4 通道组成 ,其中对流受热面竖向 布置 ,采用蒸汽吹灰。 每条焚烧线设置 2 台液压驱动的马丁出渣机。 烟气净化系统原采用静电除尘器 ,经改造后 , 保留除尘器并增加湿法烟气净化系统 ,排放烟气在 线监测数据表明 ,烟气全部低于欧盟现行排放标 准。由于排烟温度低 ,考察所见烟囱排出白烟较多 (水蒸汽含量高) 。 焚烧线每 2 a 检修 1 次 ,每次检修共需要 4 个 月。 产生的炉渣经检测属于非危险废弃物 ,主要用于 铺路。飞灰装入大袋 ,密封后填埋到废弃盐井。 该厂控制系统在保留原仪表盘的基础上 ,经改 造增加计算机控制系统。 该厂建筑与环境协调性好 ,主要技术参数如下 : 垃圾设计热值 　　　8137 ×106 J / kg 　　　　(范围 613 ×106～1105 ×107 J / kg) 垃圾含水量 　　　　平均 30 % ,最大 40 % 垃圾池有效容积 　　15 800 m3 焚烧炉安装容量 　　3 ×28 t/ h 燃烧空气量 　　　　111 ×104 m3/ h 炉排面积 　　　　　73 m3 炉膛热容量 　　　　6511 MW 全厂热效率 　　　　80 %以上 过热蒸汽参数 　　　410 ×106 Pa (380 ℃) 背压蒸汽参数 　　　118 ×106 Pa (220 ℃) 给水温度 　　　　　105 ℃ 排烟温度 　　　　　60 ℃ 炉渣热灼减率 　　　< 3 % 垃圾耗电 　　　　　520 kWh/ t 垃圾产灰渣量 　　　(238～259) kg/ t 烟气排放标准 　　　执行德国现行标准 运行费用 　　　　　399 法郎/ t 312 　SCHWANDORF 垃圾焚烧厂 SCHWANDORF 垃圾焚烧厂位于德国纽伦堡市 的一座铝厂内 ,于 1982 年建成投产。阿尔斯通及原 ABB 焚烧工业性试验都在此厂进行。模拟天津市垃 圾的试验也是在此完成的。该试验主要按照天津市 生活垃圾的灰分、含水量及热值进行模拟试验 ,试验 的近似程度有一定偏差。试验结论认为热值偏低 ,烟 气量增加 ;垃圾含水量对热值影响较大。 该厂垃圾来源于 150 km 外的北部地区 ,垃圾 装在专用的卧式大罐内 ,经专用火车运输。进厂后 由门式起重机调运到垃圾池卸料口 ,卸入垃圾池 内。 该厂 1982 年投产时 ,设有 3 条 450 t/ h 焚烧 线 ,采用原 ABB 焚烧技术和 STANMUL E 余热锅 炉 ,设计热值 810 ×106 J / kg。目前垃圾热值已经 达到 215 ×107 J / kg ,因此这 3 条焚烧线年焚烧垃 圾量减少到 32 万 t 。1992 年 ,扩建 1 条日焚烧 550 t 的焚烧线 ,垃圾设计热值 1 ×107 J / kg ,因此目前 总焚烧垃圾量仅为 45 万 t ,并采用水冷式炉排。另 外由于垃圾热值很高 ,正在试验 2 次风加水喷入方 式。1992 年 ,还将原先仅设有除尘的烟气净化方 法 ,改造为有条件半干法 + 袋式除尘器 + 脱氮的烟 气净化方式。喷入的石灰粉纯度达到 9815 % ,石 灰粉在系统内循环利用率为 75 % ,每吨垃圾消耗 量 21 kg。脱氮系统采用焦碳替代活性炭 ,每吨垃 68 环境卫生工程 2001 年 6 月第 9 卷第 2 期 圾喷入量 15 kg。除尘器滤袋规格为 <135 mm ×6 000 mm ,采用 P84 材料 ,滤袋自 1992 年至今仍然在 使用中 ,滤袋压差为 112 ×102 Pa。 生产的蒸汽用于发电及向铝厂供热。 据该厂的高级研究人员介绍 ,相对欧洲高热值 垃圾 ,1 次风需要加热到 80 ℃～100 ℃,而相对低 热值垃圾 ,则要加热 200 ℃左右。 该厂控制系统由仪表盘与计算机共同组成 ,据 说是资金问题所致。 主要技术参数如下 : 炉排形式 　　　　ABB 水平炉排 焚烧炉安装容量 　3 ×450 t/ d + 1 ×550 t/ d 过热蒸汽参数 　　810 ×106 Pa (410 ℃) 发电机额定功率 　2 ×11 MW + 1 ×32 MW 汽机抽汽参数 　　610 ×105 Pa (158 ℃) 表 1 　烟气污染物排放量 (单位 :mg/ m3) 项目 锅炉出口 排放标准 实际排放量 颗粒物 1 ×103～3 ×103 10 012～019 HCl 8 ×102～5 ×103 10 413～514 HF 5～8 　1 < 0107 SO2 115 ×102～2 ×103 50 219～411 NO2 315 ×102～415 ×102 2 ×102 5915～6018 Hg 5 ×102 710 ×10 - 4～218 ×10 - 3 Cd + Ti 5 ×10 - 2 013～015 其它重金属 1. 00 二恶英 1 ×10 - 6 213 ×10 - 3～413 ×10 - 3 全厂运行方式和人员 : 5 班制运行 , 每班运 行人员 11 人 建设投资 : 原 3 条线 110 亿马克 , 其中州政 府提供 50 % 每吨垃圾的处理费 (含运输费) : 250 马克 313 　ISVA GO 垃圾焚烧厂 安德卫普市是比利时一座较大的城市 , 全市 有 150 万人口 , 共有 3 座生活垃圾焚烧厂 , IS2 VA GO 垃圾焚烧厂是其中之一 , 位于该市市区 , 由比利时拜尔等多家著名公司投资兴建。 ISVA GO 垃圾焚烧厂负责处理安德卫普市和 附近城镇的生活垃圾 , 日处理规模为 2 ×300 t/ d。 该厂建于 80 年代 , 当时主要设备有焚烧炉和静电 除尘器。1994 年 , 在保留原静电除尘的基础上增 设了湿法脱酸装置。1997 年改造了余热锅炉并利 用焚烧废热发电 , 发电量可供 11 万人口用电需 要。同时在原有烟气净化基础上又增设了半干法 和袋式除尘器等设施 , 形成重复性烟气净化工艺 , 烟气温度工况为 : 静电除尘 →半干法脱酸 →袋式除尘 →湿法净化 　245 ℃～250 ℃　　158 ℃　　151 ℃　　66 ℃ 表 2 　烟气污染物排放情况表 (mg/ m3) 排放标准 实际排放 颗粒物 10 　　 未检测出 HCl 10 　　 未检测出 SO2 50 　　 未检测出 HF 1 　　 未检测出 CO 50 　　 < 10 TOC 10 　　 < 5 NO2 200 　　 - 该厂尽管较早建设并经过两次改造 , 但整个 工房给人以整洁如新建的印象 ; 设备布置合理 ; 运行中未发生过事故。该厂由西格斯技术人员指 导运行。 垃圾进厂称量系统实现无人值班 , 数据自动 传送到中央控制室。中央控制室内的控制系统全 部实现计算机自动控制与监测。 垃圾池一侧设有储存仓 , 当清理垃圾池时 , 用于储存池内垃圾。垃圾抓斗起重机起重量 6 t , 采用比利时菲马特产品。 焚烧炉排由 7 组西格斯智能炉排组成。采用 4 回程余热锅炉 , 其中对流受热面水平布置 , 并 采用机械振打清灰装置。 炉渣在渣处理间内 , 经除铁后运到市灰渣厂 统一处理。飞灰装入大袋 , 密封后填埋处置。每 年定期对灰渣进行检测。 主要技术参数 : 年处理生活垃圾 　　　116 ×105～210 ×105 t 垃圾设计热值 　　 (810 ×106～112 ×107) J/ kg 炉排形式 　　　　　　SIGHERS 多级炉排 焚烧炉安装容量 　　　 (2 ×300) t/ h 余热锅炉蒸发量 　　　31 t/ (h·台) 过热蒸汽参数 　　　　410 ×106 Pa (400 ℃) 排放烟气量 　　　　　 (615 ×104) m3/ h 汽轮发电机组额定功率　2 ×7 MW 总发电功率　　　1313 MW , 其中自耗 113 MW 全厂雇员 　　　　　　34 人 3 期建设总投资 　　　3 700 万美元 78环境卫生工程 2001 年 6 月第 9 卷第 2 期 314 　INDAVOR 垃圾焚烧厂 INDAVOR 垃圾焚烧厂位于安德卫普市郊 , 是由 FL EM ISH 政府会同 BA YER、PETROFI2 NA、BASF、MONSAN TO 等公司共同组建 , 于 1996 年投入运行。 该厂采用西格斯焚烧和烟气净化技术 , 设置 2 台焚烧炉 , 每炉日处理生活垃圾 400 t 。采用 ABB 公司生产的 25 MW 凝汽式汽轮发电机组。 起重量 615 t 的垃圾抓斗起重机 , 是选用比利时 FEMON T 产品。 此次到该厂 , 主要是考察烟气净化系统的运 行情况。该系统是由目前最常用的半干法和袋式 除尘器的烟气净化系统 , 喷雾反应器直径约 8 m , 顶部装设 1 台西格斯研制的雾化喷头 , 雾化喷头 检修时间每年 3～4 次 , 每次更换时间 30 min 到 60 min。烟气在反应器内停留时间 20 s , HCl 去 除率不低于 98 % , SO2 去除率不低于 85 %。 在喷雾反应器与袋式除尘器之间的管道喷入 活性碳。袋式除尘器采用 P84 材料的滤袋。 现场记录下的通过半干法和袋式除尘器系统 后的烟气污染物情况如下 : 同时记录的垃圾低位热值 : 2 h 平均 (91552 ×106) J / kg 4 h 平均 (11123 8 ×108) J / kg 8 h 平均 (81707 ×106) J / kg 表 3 　烟气污染物表 Dust 313 mg/ m3 CnHm 016 mg/ m3 NOX 380 mg/ m3 H2O 1519 % HCl 1512 mg/ m3 SO2 812mg/ m3 CO 718 mg/ m3 O2 1018 % 该厂垃圾池内的照明度略显不足。 主要技术参数 : 年处理生活垃圾 　　　　210 ×105 t 设计垃圾热值 　　　　　 (1108 ×107) J / kg 炉排形式 　　　　　　　SIGHERS 多级炉 焚烧炉安装容量 　　　　 (2 ×400) t/ h 　　　　　　　　　 (另在建 1 ×635 t/ h) 余热锅炉蒸发量 　　　　45 t/ (h·台) 过热蒸汽参数 410 ×106 Pa (400 ℃) 汽轮发电机组额定功率 　25 MW 发电功率 　　　　　　　19 MW 　　　　　　　　　　　其中自用 3 MW 建设总投资 　　　　　　1107 亿美元 设备安装周期 　　　　　24 个月 (在建 1 台 , 预计 12 个月) (上接第 78 页) 3 . 3 . 3 　工艺说明 渗滤液经格栅进入调沉池。调沉池既起调节 水量的作用 , 又起沉淀的作用。根据水量季节性 的变化 , 调沉池可分为 3～4 格 , 每格内设刮泥 机 , 定期将泥抽送到污泥浓缩池。调沉池可轮流 进水 , 按进水 →加絮凝剂 →泵混合 →静止沉淀 → 排水的程序间断操作。为了保证从调沉池排入 SBR 池的污水不带泥 , 调沉池出水口可设浮动式 滗水器 , 不管水位如何变化 , 进入泵内的污水 , 始终是上层的澄清液。 SBR 生化池 (厌氧 + 序批式活性污泥法) 可 分二格 , 轮流进水 , 按进水 →充氧 →沉淀 →排水 →闲置的程序操作。 污泥浓缩池是为了储存调沉池内的污泥和 SBR 池内定期排放的污泥 , 污泥浓缩后 , 用螺杆 泵将污泥送入板框压滤机 , 压滤脱水 , 然后可集 中堆肥发酵 , 成为非常好的有机肥料。 渗滤液经过这些处理后 , 完全能够达到污水 排放标准。 4 　结束语 对于渗滤液有许多不同的处理 , 我们应 因地制宜 , 通过技术、经济比较后合理地进行选 择。在经济发达且实际条件许可的情况下 , 可建 场内完全独立的处理系统 ; 在经济尚不发达的地 区 , 则可采用回灌处理的方案 , 或直接将渗滤液 排入城市污水厂的方案处理。 88 环境卫生工程 2001 年 6 月第 9 卷第 2 期