1、煤一廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介
德國(guó)斯泰米勒工程公司的“煤一廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)”(KMS)，主要是通過(guò)在燃煤機(jī)組的
鍋爐旁構(gòu)建廢棄生物質(zhì)焚燒系統(tǒng)，并與現(xiàn)有的燃煤火電機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行，將焚燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)釤煔鈴幕痣姀S(chǎng)燃煤鍋爐第一燃燒區(qū)下方送入，參與鍋爐熱交換實(shí)現(xiàn)聯(lián)合發(fā)電。
以300MW亞臨界燃煤機(jī)組為例：在發(fā)電機(jī)組出力在80%～100%范圍內(nèi)變化時(shí)，焚燒垃圾熱量可替代鍋爐總輸入熱量的20%，并保證鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)發(fā)電機(jī)組出力只維持80%時(shí)，垃圾熱值的替代量可達(dá)鍋爐總輸入熱量的35%。
該系統(tǒng)既處理了大量不斷產(chǎn)生的城市生活垃圾和農(nóng)村秸桿，又節(jié)省了不能再生的煤碳資源，是一項(xiàng)當(dāng)前社會(huì)迫切需要，又無(wú)需巨額投資并能產(chǎn)生巨大效能的先進(jìn)技術(shù)。這項(xiàng)熱能開(kāi)發(fā)新技術(shù)在由聯(lián)邦德國(guó)科研部資助的薩爾州弗爾凱令根( Volklingen，Saarland)發(fā)電廠(chǎng)進(jìn)行了嚴(yán)格驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果全面達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)想，德國(guó)、俄羅斯等國(guó)均已采用廢棄生物質(zhì)一燃煤聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。（以下簡(jiǎn)稱(chēng)煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)）
1.1廢棄生物質(zhì)一燃煤聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)總概
系統(tǒng)有以下幾個(gè)主要部分組成：
①輔助式焚燒爐：燃燒垃圾采用爐篦推移燃燒，燃燒秸稈
采用旋風(fēng)噴吹燃燒。
②貯料倉(cāng)；
⑧物料輸送系統(tǒng)；
④存儲(chǔ)場(chǎng)；
⑤集裝箱卸料系統(tǒng)等。
系統(tǒng)總概見(jiàn)圖一，卸料系統(tǒng)見(jiàn)圖二。
1.2與燃煤發(fā)電機(jī)組鍋爐的對(duì)接方案
經(jīng)輔助式垃圾爐焚燒垃圾所產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)耐火材料煙道進(jìn)入發(fā)電廠(chǎng)主鍋爐，設(shè)計(jì)時(shí)連接二者的煙氣通道應(yīng)越短越好。為防止煙塵沉積、設(shè)計(jì)煙氣運(yùn)行速度應(yīng)大于20米／秒，對(duì)于燃油或燃?xì)忮仩t則可設(shè)定較低的煙氣速度，以盡可能減少進(jìn)入主鍋爐的煙塵微粒。否則，應(yīng)安裝相應(yīng)的除塵設(shè)施。
銜接垃圾爐和發(fā)電廠(chǎng)主鍋爐的煙氣通道位于主鍋爐第一燃燒區(qū)下方，以保證主鍋爐的整體燃燒室自始自終保持最高燃燒溫度，來(lái)自輔助式垃圾爐的煙氣貫穿整個(gè)高溫燃燒區(qū)，同主鍋爐燃燒原始燃料生成的煙氣混合在一起，共同完成下一步的熱能轉(zhuǎn)換、發(fā)電任務(wù)。在電廠(chǎng)主鍋爐內(nèi)，由垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣被加溫至1000～1200℃，保證如氯化氰、呋喃等有害物質(zhì)全部被焚毀。德國(guó)技術(shù)監(jiān)督聯(lián)合會(huì)(TUV)在薩爾州弗爾克令根(Volklingen)發(fā)電廠(chǎng)作了的大規(guī)模測(cè)試，證明經(jīng)發(fā)電廠(chǎng)主鍋爐高溫焚燒后，這類(lèi)有害物質(zhì)已微乎其微，儀器已檢測(cè)不到。
1.3與燃煤鍋爐燃燒協(xié)調(diào)控制策略
輔助式垃圾焚燒爐的調(diào)控與主鍋爐燃燒協(xié)調(diào)控制是十分重要的，要做到這一點(diǎn)，首先要確定由垃圾爐進(jìn)入主鍋爐燃燒室的熱量的有關(guān)數(shù)據(jù)，其中具有約束力的限定數(shù)值有：
*過(guò)量空氣，
*垃圾焚燒后所產(chǎn)生的廢氣的最高溫度，
*燃燒時(shí)要達(dá)到規(guī)定熱值所必需的空氣溫度，
*發(fā)電廠(chǎng)的負(fù)荷運(yùn)行計(jì)劃等。
其實(shí)采用
生物質(zhì)鍋爐效果會(huì)更好，生物質(zhì)鍋爐主要以農(nóng)作物秸稈
生物質(zhì)固體成型燃料為燃料的，其最主要的是干凈環(huán)保且二氧化碳零排放，且使用是燃燒效率高，生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)品如下圖所示：
供生物質(zhì)鍋爐燃燒的生產(chǎn)物質(zhì)固體成型燃料經(jīng)過(guò)
秸稈顆粒機(jī)或者
木屑顆粒機(jī)壓制生產(chǎn)而成，其產(chǎn)品如下所示：
發(fā)電廠(chǎng)主鍋爐和輔助式垃圾爐的同步運(yùn)行需以自動(dòng)協(xié)調(diào)控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，所有重要的物料流量、溫度、壓力關(guān)系等的數(shù)據(jù)均實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
首先，應(yīng)保持垃圾處理量的恒定、根據(jù)垃圾焚燒產(chǎn)生煙氣熱能量的大小，再確定應(yīng)相應(yīng)減少的鍋爐燃料量和送風(fēng)量，使鍋爐燃燒穩(wěn)定且投入發(fā)電過(guò)程的總熱能保持不變，只是部分鍋爐燃料由可燃垃圾取而代之。
1. 4關(guān)于爐膛熱功率調(diào)控的說(shuō)明
爐膛熱功率調(diào)控的任務(wù)在于：優(yōu)化燃燒強(qiáng)度，確保完成設(shè)計(jì)指標(biāo)；保障盡可能長(zhǎng)的無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間；避免爐膛內(nèi)發(fā)生腐蝕或爐料粘結(jié)；最大程度地降低燃燒造成的放射污染等。
為了能有效地控制整個(gè)燃燒過(guò)程，必須對(duì)爐膛及爐篦系統(tǒng)進(jìn)行必要的協(xié)調(diào)控制，使其適應(yīng)所使用燃料的特殊要求。
通過(guò)爐膛熱功率調(diào)控，可以有效地平衡特殊混雜燃料不可避免會(huì)造成的燃燒強(qiáng)度的起伏波動(dòng)，除此之外，爐膛和煙氣通道的良好爐襯也起重要的儲(chǔ)熱作用，亦能對(duì)平衡垃圾燃料熱值的不穩(wěn)定有積極的影響。
燃燒室內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)應(yīng)從恒定的燃料投入量出發(fā)，經(jīng)調(diào)整原級(jí)通風(fēng)和次級(jí)通風(fēng)的風(fēng)量來(lái)完成。爐膛溫度可作為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)使用，以保證燃燒室出口的排出溫度恒定不變。在此基礎(chǔ)上，也可將原級(jí)通風(fēng)和次級(jí)通風(fēng)的總量設(shè)定為一個(gè)恒數(shù)，原級(jí)通風(fēng)指數(shù)可依據(jù)各爐篦區(qū)段的要求一次性設(shè)定， 如發(fā)生應(yīng)爐料原因所造成原級(jí)通風(fēng)量的實(shí)際變化，也無(wú)需改動(dòng)原設(shè)定的比例數(shù)值。給料頻率可依據(jù)一個(gè)估算的中問(wèn)熱值預(yù)設(shè)定，然后再算出實(shí)際的熱值，據(jù)此手工調(diào)節(jié)給料頻率，直至達(dá)到最佳效果。
通過(guò)設(shè)置一個(gè)專(zhuān)門(mén)的自動(dòng)啟、停程序可將輔助式垃圾爐隨時(shí)投入或撤出運(yùn)行，而不對(duì)發(fā)電廠(chǎng)的總體發(fā)電計(jì)劃產(chǎn)生不利影響。也極容易通過(guò)調(diào)整垃圾焚燒爐出力實(shí)現(xiàn)燃煤機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行。
2、廢棄生物質(zhì)發(fā)電的生態(tài)學(xué)效益
2.1有利于降低地球大氣二氧化碳排放總量
大自然中的二氧化碳的循環(huán)是十分穩(wěn)定的，大自然通過(guò)光合作用從大氣層吸收二氧化碳用于擴(kuò)大生物圈，反過(guò)來(lái)，自然生態(tài)自生自滅的平衡發(fā)展又恰好將等量的二氧化碳排放回大氣層。
煤和石油是6～12億年前當(dāng)大氣層中的二氧化碳含量極度豐富時(shí)，大自然所儲(chǔ)備下來(lái)的生態(tài)資源。如果我們今天把它們開(kāi)采、燒掉，那么就打破了光合怍用與生態(tài)自生自滅的平衡，造成地球大氣二氧化碳排放量過(guò)多而產(chǎn)生顯著的溫室效應(yīng)。如果利用垃圾代替部分煤炭或石油發(fā)電，原本由煤炭、石油燃燒釋放的二氧化碳被由垃圾燃燒產(chǎn)生的二氧化碳所代替，由于垃圾的熱能絕大部分是儲(chǔ)備于可再生能源（如紙，草、木、蔬菜等其他植被廢棄物）之中的，實(shí)際上是用可再生能源取代化石能源，既能減少大氣二氧化碳排放量又節(jié)約原始化石燃料資源。垃圾中剩余的其他“化石”能源組成(約15%)主要為塑料，通常也采用焚燒方式處理。
通過(guò)煤廢合燒技術(shù)實(shí)現(xiàn)垃圾的高效率熱能轉(zhuǎn)換不僅有明顯的經(jīng)濟(jì)學(xué)效益，而具有更深遠(yuǎn)意義的是其生態(tài)學(xué)效益，我們不能單純從垃圾處理或保護(hù)資源的角度來(lái)評(píng)估垃圾的熱能轉(zhuǎn)換利用，而且更要看到其對(duì)降低二氧化碳排放量所起的重要作用，由于垃圾的熱值主要來(lái)源于可再生的碳化合物，因此，利用垃圾發(fā)電的效率越高，取代并節(jié)約的原始化石燃料越多，對(duì)降低二氧化碳排放量所起的作用就越大。
粗略估算：煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)利用垃圾熱能的效率高達(dá)39%，發(fā)電量比一座具有同等處理能力的垃圾熱電廠(chǎng)（供熱并發(fā)電）高3倍，因?yàn)楹笳呃美鵁崮艿男室话銉H為13%。以125MW機(jī)組設(shè)計(jì)方案為例，每年用20萬(wàn)噸垃圾發(fā)電，能避免相當(dāng)于12萬(wàn)2千噸燃料煤燃燒釋放的二氧化碳排放，而一座同等規(guī)模的垃圾熱電廠(chǎng)只能達(dá)到1/3，也就是說(shuō)只能減少4萬(wàn)噸煤的二氧化碳排放量。
除此之外，由于一部分垃圾投入發(fā)電廠(chǎng)燃燒發(fā)電，不必再送垃圾堆放場(chǎng)，因此避免了垃圾堆存可能造成的垃圾沼氣 甲烷污染，甲烷是通過(guò)絕氣過(guò)程生成的有害氣體，對(duì)大氣層外層所謂溫室效應(yīng)的出現(xiàn)負(fù)重要責(zé)任，甲烷對(duì)生態(tài)的有害程度比二氧化碳高將近30倍。例如一公斤生活垃圾在垃圾場(chǎng)堆存五年散發(fā)的有害氣體相當(dāng)于將其焚燒時(shí)釋放二氧化碳的近6倍，因此，經(jīng)常可見(jiàn)垃圾場(chǎng)不得不將沼氣收集起來(lái)燒掉。
