垃圾焚燒技術(shù)綜述

【摘 要】垃圾處理是城市發(fā)展繞不開(kāi)的課題，垃圾焚燒法是一種可同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢物無(wú)害化、減量化、資源化的處理技術(shù)。尤其適宜處理有機(jī)成分多、熱值高的廢物，也是城市垃圾處理的一種有效方法。

【關(guān)鍵詞】焚燒技術(shù)；垃圾處理；綜述

焚燒法是一種高溫?zé)峤馓幚砑夹g(shù)，即以一定量的過(guò)量空氣與被處理的有機(jī)廢物在焚燒爐內(nèi)進(jìn)行氧化燃燒反應(yīng)，廢物中的有害有毒物質(zhì)在800-1200℃的高溫下氧化、熱解而被破壞，是一種可同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢物無(wú)害化、減量化、資源化的處理技術(shù)。

焚燒法不但可以處理固體廢物，還可以處理液體廢物；不但可以處理城市垃圾和一般工業(yè)廢物，而且可以用于處理危險(xiǎn)廢物。在焚燒處理城市生活垃圾時(shí)，也常常將垃圾焚燒處理前暫時(shí)儲(chǔ)存過(guò)程中產(chǎn)生的滲濾液和臭氣引入焚燒爐焚燒處理。焚燒法事宜處理有機(jī)成分多、熱值高的廢物；當(dāng)處理可燃有機(jī)物組分很少的廢物時(shí)，需要補(bǔ)加燃料，這回使運(yùn)行費(fèi)用增高。但如果有條件輔以適當(dāng)?shù)膹U熱回收裝置，則可彌補(bǔ)上述缺點(diǎn)，降低廢物焚燒成本，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效率。

一、垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)裝備

一座大型垃圾焚燒系統(tǒng)主要由以下部分組成：

①前處理/進(jìn)料系統(tǒng)

前處理通過(guò)破碎，磁選、篩選、風(fēng)選、分級(jí)精篩選，工人分選等工序，將不燃燒物及不適燃物與可燃物分開(kāi)，可燃物可制成垃圾 衍生燃料（RDF）。進(jìn)料系統(tǒng)由計(jì)量裝置，貯存池，吊車(chē)，料斗，給料機(jī)等組成。

②焚燒系統(tǒng)

焚燒系統(tǒng)為主體工藝部分，由不同類(lèi)型的焚燒爐組成。城市垃圾焚燒系統(tǒng)分為混焚式和衍生燃料焚燒兩大類(lèi)?；鞜讲捎玫姆贌?爐主要有控氣式，旋轉(zhuǎn)窯式和流化床式。

③廢氣處理系統(tǒng)

廢氣處理系統(tǒng)主要設(shè)備技術(shù)有：文氏洗滌器、靜電吸塵器、布袋防塵器、濕式洗氣、干式洗氣塔等，近來(lái)多采用干式或半干式 洗氣塔或不同類(lèi)型的氣體凈化裝置，配合布袋除塵器為主體設(shè)備的工藝。目前已開(kāi)發(fā)出以去除二惡英NCx，SOx，HCI等酸性氣體的工藝。

④廢熱回收/發(fā)電系統(tǒng)

回收廢熱可包括三種主要工藝，水冷卻型，半廢熱回收型和全廢熱回收型三大類(lèi)?；厥盏膹U熱用于生產(chǎn)低壓和高壓蒸氣。如果設(shè)置汽電共生系統(tǒng)，可進(jìn)行發(fā)電。主要設(shè)備有余熱鍋爐，高壓蒸汽缸，渦輪發(fā)電機(jī)以及輔助配套設(shè)備。

⑤灰渣處理系統(tǒng)

垃圾焚燒灰渣可分為細(xì)渣、底灰、鍋爐灰、飛灰等。一般而言，其物理化學(xué)特性隨爐型有所改變，主要含SiO2，AL2O3，CaO，F(xiàn)e2O3，MgO，Na2O和K2O等。通過(guò)收集，輸送系統(tǒng)，灰渣可進(jìn)一步制作工業(yè)建材原料或填埋處理。

二、垃圾焚燒爐

垃圾焚燒爐是整個(gè)垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵，目前，國(guó)內(nèi)主要有爐排焚燒爐和流化床焚燒爐兩種。

1.爐排焚燒爐

有機(jī)械爐排和脈沖拋式爐排焚燒爐

（1）機(jī)械爐排焚燒爐

特點(diǎn)：爐排的材質(zhì)要求和加工精度要求高，要求爐排與爐排之間的接觸面相當(dāng)光滑、排與排之間的間隙相當(dāng)小。另外機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，損壞率高，維護(hù)量大。爐排爐造價(jià)及維護(hù)費(fèi)用高，使其在中國(guó)的推廣應(yīng)用困難重重。

該工藝在中國(guó)焚燒垃圾適用性不強(qiáng)，我國(guó)垃圾沒(méi)有嚴(yán)格分類(lèi)，垃圾中含水分較高、成分復(fù)雜，所以熱值很低，很難把垃圾焚燒透徹，爐內(nèi)溫度難以提高，造成二次污染的可能性就大。

（2）脈沖拋式爐排焚燒爐

其優(yōu)點(diǎn)是：

（1）處理垃圾范圍廣泛 能夠處理工業(yè)垃圾、生活垃圾、醫(yī)院垃圾廢棄物、廢棄橡膠輪胎等。

（2）燃燒熱效率高 正常燃燒熱效率80%以上，即使水份很大的生活垃圾，燃燒熱效率也在70%以上。

（3）運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低 由于采用了許多特殊的設(shè)計(jì)以及較高的自動(dòng)化控制水平，因此運(yùn)行人員少（包括除灰渣人員在內(nèi)一臺(tái)爐僅需兩人），維護(hù)工作量也較少。

（4）可靠性高 經(jīng)過(guò)近20年運(yùn)行表明，此焚燒爐故障率非常低，年運(yùn)行8000小時(shí)以上，一般利用率可達(dá)95%以上。

（5）排放物控制水平高 由于采用二級(jí)煙氣再燃燒和先進(jìn)的煙氣處理設(shè)備，使煙氣得到了充分的處理。經(jīng)長(zhǎng)期測(cè)試，煙氣排放物中CO含量1—10PPM，HC含量2—3PPM，NOx含量35PPM，完全符合歐美排放標(biāo)準(zhǔn)。煙氣在二、三級(jí)燃燒室燃燒時(shí)溫度達(dá)1000℃，并且停留時(shí)間達(dá)2秒以上，可使二惡英基本分解，煙氣中二惡英的含量為0.04ng/m3，遠(yuǎn)低于歐美標(biāo)準(zhǔn)0.1ng/m3。

（6）爐排在壓縮空氣的吹掃下，有自清潔功能。

2.流化床焚燒爐

已成為垃圾焚燒爐國(guó)產(chǎn)化的主力。

流化床焚燒主要依靠爐膛內(nèi)高溫流化床料的高熱容量、強(qiáng)烈摻混和傳熱的作用，使送入爐膛的垃圾快速升溫著火，形成整個(gè)床層內(nèi)的均勻燃燒。

循環(huán)流化床燃燒是近30年才發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新技術(shù)分支。它繼承了一般流化床燃燒固有的對(duì)燃料適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)提高了流化速度、增加了物料循環(huán)回路。大量的物料被煙氣帶到爐膛上部燃燒，經(jīng)過(guò)內(nèi)、外循環(huán)的多個(gè)途徑再返回爐膛下部，提高了爐膛上部的燃燒放熱份額，增強(qiáng)了爐膛上下部之間的物料交換，使整個(gè)爐膛處于均勻的高溫燃燒狀態(tài)，確保煙氣在高溫區(qū)的有效停留時(shí)間。能保證垃圾各組分的充分燃盡，使有毒有害物質(zhì)的分解破壞更為徹底；也防止了局部超溫的出現(xiàn)，對(duì)常量污染物（SO2、NOx等）的控制更為有力。因此，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)一出現(xiàn)就被能源環(huán)境界公認(rèn)為是一種環(huán)境友好型的焚燒方式。

國(guó)內(nèi)在開(kāi)發(fā)循環(huán)流化床垃圾焚燒技術(shù)方面投入力量較大，在焚燒處理混合收集的原生垃圾方面具有獨(dú)到之處。為了確保爐膛內(nèi)物料持續(xù)均勻流化，國(guó)外主要通過(guò)將垃圾可燃組分制成“垃圾衍生燃料”（RDF）均勻顆粒來(lái)實(shí)現(xiàn)；國(guó)內(nèi)技術(shù)則主要借助完善流化供風(fēng)和原生垃圾給料系統(tǒng)，加速包括不可燃物在內(nèi)的爐渣的排出，以及積極維持循環(huán)物料的平衡等手段，只需要輔之以對(duì)超大尺寸組分入爐的限制來(lái)解決問(wèn)題。這種爐型的開(kāi)發(fā)，為焚燒技術(shù)和我國(guó)焚燒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。以中國(guó)科學(xué)院、浙江大學(xué)和清華大學(xué)等為代表的研發(fā)成果為基礎(chǔ)，已經(jīng)建設(shè)了20多個(gè)循環(huán)流化床垃圾焚燒發(fā)電工程項(xiàng)目。

針對(duì)我國(guó)混合收集的生活垃圾發(fā)展的循環(huán)流化床垃圾焚燒技術(shù)，已經(jīng)達(dá)到了商業(yè)化應(yīng)用的階段，并日趨成熟，形成了不同處理能力的系列化產(chǎn)品。給料、排渣、燃燒控制、尾氣處理設(shè)備已有較好配套，入爐垃圾不需要復(fù)雜的前處理，產(chǎn)汽與常規(guī)汽輪發(fā)電設(shè)備參數(shù)配套，具有顯著的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

（1）適于焚燒處理我國(guó)一般混合收集的原生垃圾，燃盡完全，殘?jiān)鼰嶙茰p率<1～2%；

（2）可以焚燒處置固形垃圾和其他氣態(tài)或液態(tài)、熱值懸殊的燃料和廢棄物，垃圾堆放、儲(chǔ)存過(guò)程中產(chǎn)生的垃圾滲瀝液都可以直接送入爐膛焚燒處置；

（3）為避免入爐垃圾品質(zhì)變化及差異過(guò)大對(duì)焚燒狀態(tài)的影響，可以向爐內(nèi)添加適量的輔助燃料煤，而不必用油。價(jià)廉易得，添加量較少；

（4）系統(tǒng)設(shè)備配套研發(fā)，對(duì)垃圾的分選和預(yù)處理要求很低，不需要復(fù)雜的預(yù)處理工藝，運(yùn)行穩(wěn)定。爐內(nèi)沒(méi)有復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)備故障率低；

（5）單爐處理量較大。目前已形成單爐處理能力從100-500噸/日的產(chǎn)品系列，能夠適應(yīng)大型垃圾焚燒廠的建設(shè)要求；

（6）可以把過(guò)熱器布置在這類(lèi)焚燒爐型所特有的物料循環(huán)通道中，隔絕與焚燒煙氣的接觸，避免高溫HCl腐蝕；所生產(chǎn)的過(guò)熱蒸汽溫度達(dá)到常規(guī)熱電系統(tǒng)參數(shù)，提高垃圾發(fā)電效率；

（7）焚燒爐膛內(nèi)各處溫度均勻，并采用了分級(jí)供風(fēng)及爐內(nèi)添加石灰石等措施，能徹底分解有毒有害物質(zhì)，有效控制NOx、SOx等的生成，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境友好。

但循環(huán)流化床垃圾焚燒技術(shù)也存在一些不足：

（1）與機(jī)械爐排爐相比，發(fā)展歷史不長(zhǎng)，系統(tǒng)配套，特別是與原生垃圾不作分選處理相關(guān)的給料、排渣設(shè)備還需長(zhǎng)期考驗(yàn)，不斷完善；

（2）雖然從技術(shù)發(fā)展到生產(chǎn)制造，均立足于國(guó)內(nèi)，設(shè)備維護(hù)和技術(shù)更新都更加方便、經(jīng)濟(jì)、快捷，但對(duì)在設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和加工工藝等方面，仍需積累經(jīng)驗(yàn)、形成實(shí)用可行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不斷完善；

（3）一般循環(huán)流化床焚燒爐飛灰比例較高，灰量較大。按照我國(guó)目前有關(guān)法規(guī)，焚燒爐飛灰需按危險(xiǎn)廢棄物作專(zhuān)門(mén)處置，處置成本較高。需要從減少飛灰量和降低飛灰毒性?xún)蓚€(gè)方面入手，探求解決方案，采用多渠道排灰和發(fā)展相應(yīng)排灰安全處置的技術(shù)。