淺談垃圾焚燒與熱能利用





中圖分類號(hào)：TU976+.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1008-925X（2012）11-0118-01

摘 要 結(jié)合城市垃圾特點(diǎn)， 應(yīng)用成熟可靠的垃圾焚燒技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)了能源有效回收與利用， 達(dá)到了資源化的目的。

關(guān)鍵詞 城市垃圾； 垃圾焚燒技術(shù)；熱能利用

1前言

隨著城市經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的日益提高， 城市垃圾量也越來越多。城市垃圾的處理已成為直接影響城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)、人民生活質(zhì)量的重要因素。根據(jù)建設(shè)部城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年報(bào)， 2011年我國城市生活垃圾清運(yùn)量已達(dá)1. 7 億噸， 而且每年以8% ～ 10% 的速度遞增。這些垃圾不僅占用土地、破壞景觀， 而且還傳播疾病， 嚴(yán)重地威脅著居民的健康， 同時(shí)對城市大氣和周圍水質(zhì)的危害也極為嚴(yán)重。因此對城市垃圾進(jìn)行無害化、減量化和資源化處理已成為基礎(chǔ)建設(shè)中的重要任務(wù)之一。目前世界各國城市垃圾的處理方式主要有填埋、堆肥和焚燒三種。采用垃圾焚燒技術(shù)既可達(dá)到減容、減量、減少垃圾運(yùn)輸和無害化的目的， 又能有效利用垃圾焚燒產(chǎn)生的熱能供熱或發(fā)電， 因而采用焚燒法處理垃圾是一種主要方法，近年來， 美國也轉(zhuǎn)向采用焚燒法， 大中型焚燒廠180 多座， 焚燒所占的比例已達(dá)20% 以上， 目前最大的垃圾發(fā)電廠已經(jīng)在底特律市建造， 日處理垃圾量4000t ， 發(fā)電量65MW。盡管我國目前城市垃圾焚燒的比例還極少， 但垃圾焚燒、能源回收的辦法是我國城市垃圾處理的一個(gè)主要方向。曾經(jīng)有一段時(shí)間， 因擔(dān)心垃圾焚燒之后的煙氣中殘留有毒致癌物質(zhì)二噁英， 人們開始懷疑垃圾焚燒的途徑是否正確。為此， 各國都積極地投入到這方面的研究， 經(jīng)過科技人員的努力， 已掌握了如何控制、減少垃圾焚燒時(shí)產(chǎn)生二噁英的行之有效的辦法。這樣通過焚燒而達(dá)到化廢為寶的方法， 再次得到了大家的認(rèn)可與贊同。一些發(fā)達(dá)國家甚至立法規(guī)定垃圾必須焚燒， 不許直接填埋。

2 垃圾焚燒技術(shù)

2.1 垃圾成分及焚燒條件：垃圾含有可燃物質(zhì)和不可燃物質(zhì)兩大部分， 其中可燃部分包括廢棄紙張、破布、竹木、皮革、塑料和動(dòng)植物殘余物等。而不可燃部分為各類廢棄金屬、沙石、玻璃、陶瓷碎片等?？扇挤葜衅浠瘜W(xué)成分含有碳、氫、氧、氮、揮發(fā)性氯、燃料性硫等元素， 這些元素在燃燒過程中與空氣中的氧起反應(yīng)， 生成各種氧化物或部分元素的氫化物。垃圾焚燒必須具備一定的要求與條件： 要使生活垃圾維持燃燒， 就要求其燃燒釋放出來的熱量足以提供加熱垃圾到燃燒溫度所需要的熱量和發(fā)生燃燒反應(yīng)所必須的活化能。否則， 要添加輔助燃料才能維持燃燒。這就是說， 垃圾要具有一定的發(fā)熱值，一般認(rèn)為， 垃圾低位發(fā)熱值> 5000kJ/ kg（ 1200kcal/kg） ， 可以進(jìn)行焚燒處理。我國垃圾熱值遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家， 并且其成分因地域、季節(jié)、城市消費(fèi)水平以及年份的不同而變化。一般城市生活垃圾低位發(fā)熱值在3350～ 5000kJ/ kg （ 800～ 1200kca1/ kg ） 范圍內(nèi)（ 發(fā)達(dá)國家和地區(qū)垃圾低位發(fā)熱值一般在7500 ～10450kJ/ kg） ， 且具有非均質(zhì)性和多變性。在運(yùn)行中要有很強(qiáng)的適應(yīng)性， 要根據(jù)垃圾成分的波動(dòng)對燃燒過程進(jìn)行及時(shí)有效的調(diào)整， 以保證垃圾及時(shí)引燃和穩(wěn)定燃燒。因此， 性能優(yōu)良的燃燒設(shè)備是垃圾鍋爐的關(guān)鍵之處。

2.2 垃圾焚燒技術(shù)：國內(nèi)外垃圾焚燒技術(shù)主要有三大類： 旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù)（ 也稱回轉(zhuǎn)窯式） 、爐排爐層狀燃燒技術(shù)和循環(huán)流化床燃燒技術(shù)。

2.2.1 旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù)：旋轉(zhuǎn)焚燒爐燃燒設(shè)備主要是一個(gè)緩慢旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)窯， 其內(nèi)壁可采用耐火磚砌筑， 也可采用管式水冷壁， 用以保護(hù)滾筒。它是通過傾斜筒體連續(xù)、緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)， 利用內(nèi)壁耐高溫抄板將垃圾由筒體下部在筒體滾動(dòng)時(shí)帶到筒體上部， 然后靠垃圾自重落下， 于垃圾在筒內(nèi)翻滾并與空氣充分接觸， 完成著火、燃燒和燃盡三個(gè)階段。回轉(zhuǎn)窯過去主要用于處理有毒有害的醫(yī)院垃圾和化工廢料。

2.2.2 爐排爐層狀燃燒技術(shù)：層狀燃燒技術(shù)發(fā)展較為成熟， 這種焚燒爐因?yàn)榫哂袑念A(yù)處理要求不高、對垃圾熱值適應(yīng)范圍廣、運(yùn)行及維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)， 許多國家采用這種燃燒技術(shù)。為使垃圾燃燒過程穩(wěn)定， 層狀燃燒關(guān)鍵是爐排。

垃圾在爐排上通過三個(gè)區(qū)段： 預(yù)熱干燥段、燃燒段和燃盡段。

2.2.3 循環(huán)流化床燃燒技術(shù)：循環(huán)流化床燃燒是20 世紀(jì)80 年代發(fā)展起來的一種清潔燃燒技術(shù)。對于垃圾采用循環(huán)流化床燃燒方式， 我國科研工作者做了大量的工作， 流化床燃燒技術(shù)目前已趨于發(fā)展成熟。

3 垃圾焚燒的熱能利用

垃圾焚燒后產(chǎn)生了大量的高溫?zé)煔猓?這些熱能必須要有效回收和利用， 而且后階段煙氣處理的除塵設(shè)備的入口溫度有一定的限制， 如袋式除塵器入口溫度一般為160 度， 這就有必要將煙氣溫度降低到一定的水平。煙氣冷卻方法很多， 其中之一就是在尾部布置空氣預(yù)熱器， 不僅是降低了排煙溫度而更主要的是把冷風(fēng)變?yōu)橛幸欢囟鹊臒犸L(fēng)再送入爐內(nèi)以提高垃圾的燃燒效率， 特別是當(dāng)焚燒高水分、低熱值的生活垃圾時(shí)， 提高進(jìn)入垃圾焚燒爐的助燃空氣溫度是有效措施之一。更主要的一種方法就是配置余熱鍋爐， 將焚燒爐中的高溫?zé)煔獾臒崃炕厥眨?以獲得一定壓力和溫度的熱水或蒸汽， 用于供熱或發(fā)電。我國垃圾焚燒技術(shù)的研究與應(yīng)用起步相對較晚， 應(yīng)當(dāng)積極探索、研究、開發(fā)適合我國國情的技術(shù)，特別是循環(huán)流化床焚燒方式和爐排焚燒方式， 其技術(shù)已逐步走向成熟。這些焚燒技術(shù)不僅在對城市垃圾進(jìn)行無害化、減量化處理， 同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了能源有效回收與利用， 達(dá)到了資源化的目的。對垃圾進(jìn)行預(yù)處理時(shí)先對其進(jìn)行分類篩選， 把熱值高的垃圾集中處理， 就更能發(fā)揮垃圾焚燒的優(yōu)點(diǎn)。

考慮到我國的實(shí)際情況， 在研制大型垃圾焚燒鍋爐、建設(shè)大規(guī)模垃圾焚燒廠的同時(shí)， 也應(yīng)該鼓勵(lì)研制開發(fā)中、小型垃圾焚燒設(shè)備。