垃圾焚燒發電技術進展與應用探討

孫卓 孫振華 籍曉洋

【摘 要】本文通過對垃圾焚燒發電技術的進展與應用的探討，分析了垃圾焚燒發電技術的優勢，及焚燒過程中產生的問題，同時針對這些問題提出了相應的建議及對策。

【關鍵詞】生活垃圾；焚燒發電；進展；環境；影響

城市生活垃圾的產生與社會經濟的發展并存，隨著社會經濟的發展，城市生活垃圾正以驚人的速度產生，而在此過程中，我們對于垃圾的處理能力卻嚴重不足，使得垃圾不斷積累增加，同時垃圾處理的成本也不斷升高，如何找到低成本且高效的城市生活垃圾減容辦法已經成為不容忽視的問題，垃圾焚燒、填埋、堆肥、厭氧消化、熱解氣化等垃圾處理方式由此產生，垃圾焚燒發電也應運而生。據調查，我國具有千萬人口的大城市每天產生的生活垃圾大概有1.8萬噸左右，面對如此多的垃圾，如何處理，便是我們不得不面對的嚴峻問題，也是急需解決的問題。焚燒發電處理垃圾具有環保和能源的雙重效益，是未來垃圾處理的主要方式。

一、垃圾焚燒發電技術應用的現狀及問題

目前，世界上垃圾處理技術最流行和使用最多的是填埋和焚燒，由于焚燒相對于填埋的巨大優勢，在發達國家，垃圾焚燒逐漸取代填埋成為最常用的垃圾處理方式。垃圾焚燒發電技術變成了一種產業，既解決了垃圾處理的大問題，為城市垃圾進行了有效的減容，又解決了能源的問題，與此同時，又給人們帶來了經濟效益。我國的垃圾焚燒發電的應用盡管呈現著欣欣向榮的場景與狀態，可是中間還是有一些問題。從目前的垃圾焚燒發電廠的分布來看，我國的垃圾焚燒發電廠多數分布在東南部地區，中西部及北部地區的垃圾焚燒發電廠數量卻很少，另外，我國的垃圾焚燒發電及焚燒發電所需的設施建設起步較晚，技術與設施都相對落后。

二、垃圾焚燒發電常用的焚燒爐型

目前國內外應用較多、技術比較成熟的生活垃圾焚燒爐爐型主要有：機械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、氣化熱解爐及回轉窯焚燒爐。四種爐型各有其特點，在不同場合均有應用。

（一）機械爐排爐

機械爐排爐是我國目前應用最普遍的垃圾焚燒爐。經過十幾年的發展，以及科研生產機構的共同努力，我國的爐排爐技術已經相對成熟，相繼推出了多種多樣的爐排爐。相較于其他焚燒爐而言，機械爐排爐對于燃料的適用范圍比較廣，燃料處理相對簡單，同時對燃料的處理較充分。是目前世界上最常用、處理量最大的城市垃圾焚燒爐。在歐美等先進國家得到廣泛使用，其單臺最大規模可達1100t/d，技術成熟可靠。垃圾在爐排上通過三個區段：預熱干燥段、燃燒段和燃燼段。垃圾在爐排上著火，熱量不僅來自上方的輻射和煙氣的對流，還來自垃圾層的內部。爐排上已著火的垃圾通過爐排的特殊作用下，使垃圾層強烈地翻動和攪動，引起垃圾底部的燃燒。連續的翻動和攪動，也使垃圾層松動，透氣性加強，有利于垃圾的燃燒和燃燼。但是爐排爐也有很大的缺點。從整體運行來看，國產的爐排爐焚燒裝置主要存在兩個問題：一是機械運動問題。爐排爐的運行需要液壓或機械運動裝置來推動，目前在這項裝置上還存在很多問題，比如液壓桿容易斷裂就推動方向容易出現偏差，導致焚燒爐兩側護板很快就被磨穿，垃圾進料和爐渣出口的設計問題等等；二是對排爐的運行操作，國外已經有一百多年的爐排爐焚燒垃圾的歷史，我國這項技術才剛起步，還需要不斷地進行完善[1]。再有就是爐排爐焚燒發電會產生較多的有害氣體，對于空氣質量的污染更加大。針對這些問題不斷的進行改善修正，要不斷的完善爐排爐垃圾焚燒技術。

（二）流化床焚燒爐

流化床技術在70年前便已被開發，之后在20世紀60年代應用來焚燒工業污泥，在70年代用來焚燒生活垃圾，80年代在日本得到相當的普及，市場占有率達10%以上，但在90年代后期，由于煙氣排放標準的提高和自身的不足，在生活垃圾焚燒上的應用有限。目前該爐型多用于日處理垃圾500t以下規模的處理項目，尚未得到廣泛應用，有待于進一步完善。流化床焚燒爐的焚燒機理與燃煤流化床相似，利用床料的大熱容量來保證垃圾的著火燃燼，床料一般加熱至600℃左右，再投入垃圾，保持床層溫度在850℃。流化床焚燒爐可以對熱值較低垃圾進行焚燒處理，燃燒十分徹底。但原生垃圾入爐前需要進行篩分及破碎預處理，同時為了保證燃燒至少需要摻燒5%煤。

（三）CAO氣化焚燒爐

CAO氣化焚燒爐又稱干流熱解氣化焚燒，干流熱解氣化焚燒的使用原理主要就是通過將固體廢棄物通過熱解氣化技術配合焚燒系統通過整流進行發電的過程，CAO氣化焚燒爐有兩個燃室，一燃室主要是通過低溫燃燒來對金屬的燃燒，同時控制重金屬的發揮，二燃室主要是通過高溫燃燒，通過高溫來分解一燃室燃燒過程中產生的二噁英。由此可見，使用CAO氣化焚燒爐的缺點就是整個焚燒過程的熱效率比較低，垃圾中的固定碳不能完全燃盡。

（四）回轉窯焚燒爐

回轉窯焚燒爐的燃燒機理與水泥工業的回轉窯相類似，主要由一傾斜的鋼制圓筒組成，筒體內壁采用耐火材料砌筑，也可采用管式水冷壁，用以保護滾筒。垃圾由入口進入筒體，并隨筒體的旋轉邊翻轉邊向前運動，垃圾的干燥、著火、燃燒、燃燼過程均在筒體內完成。并可根據筒體轉速的改變調節垃圾在窯內的停留時間。回轉窯常用于成分復雜、有毒有害的工業廢物和醫療垃圾，在當前垃圾焚燒中應用較少。

三、針對垃圾焚燒發電的問題解解決策略

隨著城鎮的發展和人民生活水平的不斷提高，垃圾的產生量也越來越大，垃圾焚燒就目前來看是很有前景的產業。目前為止，我國垃圾焚燒的問題主要表現在：首先，垃圾的排放量大，垃圾焚燒發電廠少，尤其是中西部地區，我國應該加大在垃圾焚燒發電上的投入，爭取可以做到將可用于焚燒發電的垃圾都做到物盡其用，這樣做能夠更好地處理城市中的垃圾的積累，同時對于城市的市容也有很大的好處。其次，垃圾焚燒處理對于環境來說是一把雙刃劍，既有利也有弊。垃圾焚燒處理對于環境的優勢在于以下兩點：一是，將垃圾進行焚燒發電，減少不可分解的垃圾對于自然環境的危害，二是將垃圾進行焚燒發電，節約了使用煤或石油進行發電，節約了自然資源。同時，垃圾焚燒發電對于環境也有弊端。

（一）垃圾分類系統尚未建立起來

我國垃圾的分類是這幾年剛剛出來的，真正完善的垃圾分類系統尚未健全。這在一定程度上影響了垃圾焚燒發電技術的進展和使用。目前我國的垃圾焚燒與發達國家不同，我國的垃圾焚燒爐基本上遵循著“來什么就燒什么”的原則。廚余垃圾、塑料、橡膠制品這些最容易產生二噁英的“罪魁禍首”，混在所有垃圾中一燒了之。垃圾混燒對垃圾焚燒爐的要求高，且煙氣處理技術復雜、難度大。如果投資不足、技術不過關，垃圾混燒就成了產生二噁英有毒物的一個重要起因[2]。

（二）部分垃圾焚燒廠的運營和建設管理不規范

垃圾焚燒發電將垃圾進行焚燒，垃圾中會產生很多的有害氣體，其中主要以二噁英為主，二噁英難于在線監控，這種有害氣體對空氣的危害很大，嚴重影響了空氣質量，從而影響了居民身體健康。另外，很多垃圾焚燒發電廠將沒有及時焚燒的垃圾進行堆放，對發電廠周圍的環境造成了污染，以及在垃圾焚燒發電過程中產生的廢棄物的處理上，并沒有有效的方法，所以也會對周圍的環境和居民的生活造成影響。

據調查，90%的垃圾可以回收和重新利用，如能將垃圾分類與回收做到極致，不僅能夠提高原料利用率，減少不必要的浪費，而且將從根本上減少垃圾焚燒發電廠與填埋場的建設[3]。所以，在垃圾回收分類上要建立完善的垃圾回收分類系統，同時對垃圾焚燒廠無論在選址還是在運營建設方面都應該嚴格監管。

【參考文獻】

[1]劉軍偉，雷廷宙，楊樹華，李在峰，何曉峰.淺議我國垃圾焚燒發電的現狀及發展趨勢[J].中外能源，2012，17（06）：29-34.

[2]張海霞，李愛民，楊繼文.垃圾焚燒發電技術在我國的應用前景及存在問題初探[J].化工進展，2010，29（S1）：91-95.

[3]方源圓，周守航，閻麗娟.中國城市垃圾焚燒發電技術與應用[J].節能技術，2010，28（01）：76-80.