城市生活垃圾焚燒發電工程中焚燒爐選型分析

何新淵

摘要：對城市生活垃圾的資源化、無害化利用及垃圾焚燒發電技術進行了簡介，分別對垃圾焚燒發電工程中機械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、熱解焚燒爐、回轉空焚燒爐的技術進行了詳細分析，為城市生活垃圾焚燒發電工程中焚燒爐爐型選擇提供一定的參考。

Abstract： A brief introduction was given to the resource-based， innocent use of municipal solid waste， and waste incineration power generation technology. The technology of mechanical grate incinerators， fluidized bed incinerators， pyrolysis incinerators and rotary incinerators in waste incineration power generation projects was analyzed in detail， providing a certain reference for the selection of incinerator type in the municipal solid waste incineration power generation project.

關鍵詞：生活垃圾；發電；焚燒爐選型

Key words： domestic waste；power generation；incinerator selection

中圖分類號：X705 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）25-0149-02

0 引言

隨著我國社會的發展，人民生活水平有了很大提高，城市生活垃圾以年均10%的增長率迅速增加。全國有約三分之一的城市存在垃圾圍城的現象，并且這一現象日趨嚴重。大量的城市生活垃圾已對城鎮周邊的生態環境構成了嚴重的威脅。城市生活垃圾的處理與處置已成為制約我國社會和經濟可持續發展的重要因素。

1 垃圾資源化利用

當前城市生活垃圾無害化處理方式主要包括焚燒處理、高溫堆肥、衛生填埋。在我國，城市里的生活垃圾填埋場占比例較大，此方法填埋處理量大、方便易行，但是對大氣、河流、土壤、地下水等容易造成二次污染。堆肥處理法由于其對垃圾中的有機質含量要求較高，同時該方法使垃圾減量化程度很低，仍然需要占用大量的土地資源，世界范圍內應用的比例相對較少。焚燒法是處理生活垃圾最有效的方法，該方法占地面積少，屬于較為徹底的垃圾無害化處理方式，讓城市垃圾處理基本實現了資源化、無害化和減量化。

2 垃圾焚燒發電

垃圾焚燒發電是高溫焚燒收集的生活垃圾，產生的熱能轉化成高溫蒸汽，高溫蒸汽推動汽輪機轉動，將熱能轉化為機械能，機械能帶動發電機發電，將機械能轉化為電能，實現垃圾的資源化、減量化。在整個生產工藝流程方面，垃圾電廠和普通燃煤或燃油電廠基本一致，唯一的區別在于燃料不同，垃圾電廠的燃料是垃圾，而普通燃煤電廠的燃料是煤。垃圾發電廠系統的組成部分主要包括儲料和上料系統、煙氣凈化系統、汽輪發電機系統、焚燒系統、出渣系統、自動化控制和在線監測系統。

3 垃圾焚燒發電工程中焚燒爐比較分析

焚燒爐的選型對于垃圾焚燒發電廠的安全、經濟、穩定運行都有至關重要的影響。當前市場上應用最廣泛、技術也相應成熟的生活垃圾焚燒爐爐型主要有流化床焚燒爐、回轉窯焚燒爐、熱解焚燒爐、機械爐排爐四種。

3.1 機械爐排焚燒爐

機械爐排爐是當前世界上處理量最大、運用范圍最廣、使用頻率最高的城市生活焚燒爐型，其采用層燃燃燒技術，具有運行及維護簡便、對垃圾熱值適應范圍廣、垃圾的預處理要求不高等優勢。垃圾在爐排需要通過兩個燃燒區段，其著火時的熱量主要來自上方的福射和煙氣對流W及垃圾層內部兩個方面；在爐排上垃圾著火后，由于爐排具有特殊作用，可將垃圾層不斷的翻攢，從而使垃圾底部燃燒；且通過不斷的翻攢，還能夠起到增強透氣性、助燃及燃盡等作用。

3.2 流化床焚燒爐

流化床的工作原理是：將很多爐渣或者砂子鋪設在爐的內部，爐內溫度升高至600℃以上，投入垃圾后需將床層溫度保持在850℃。將經過破碎和分類等步驟處理后的垃圾投放到燃燒爐中，然后同時燃燒和翻騰混合摻燒比小于20%的煤粉與爐渣或砂子，如此一來由于砂子的導熱性能好，且其處于沸騰狀態，將使得垃圾被迅速燃燒。流化床焚燒爐的優勢是燃燒徹底、適用性高、處理范圍廣等，其劣勢是故障發生率高、對垃圾的破碎預處理要求較高等。近年來，盡管我國部分地區開始應用流化床焚燒爐，但由于其正常焚燒加煤是必要條件，使得其一直未得到更廣泛的應用，也因為如此，將其應用在垃圾焚燒上一直存在爭議，還需進一步加強。

3.3 熱解焚燒爐

熱解法的基本原理是：在隔絕空氣情況下，在特制的熱解裝置中加熱垃圾，通過分解其有機質，生成燃氣。之后再將生成的燃氣導入到內燃機或者燃氣鍋爐中燃燒，進而達到有機污染物分解的目的，并將其應用在供熱或發電領域。熱解技術的優勢是適用于多種垃圾處理、使用范圍廣等，其劣勢是容易受到垃圾特性的影響、后續熱解氣的特性不穩定等。該方法是一種新的垃圾焚燒方法，在近10-20年之間內才被研發出來。一般來說，這種爐型的結構較為簡單，成本投入較低，未來其應用空間巨大，當前被應用最多的國家是加拿大和美國。

3.4 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，用保護滾筒。自入口處，垃圾進入筒體；垃圾隨筒體進行同步旋轉，并同時向前運動；在筒內，垃圾完成干燥、著火、燃燒、燃盡過程。在反應過程中，焚燒爐可根據筒體的轉速改變，調節垃圾在窯內的停留時間。對于成分較為復雜、具毒害性質的工業廢棄物及醫療垃圾，回轉窯焚燒爐的處理效果較佳，但該爐型的應用范圍具有局限性。

3.5 優缺點比較

①回轉窯焚燒爐的優勢是殘灰顆粒小、可高溫安全燃燒、適用中小容量、垃圾攪拌及干燥性佳等，其劣勢為連續傳動裝置復雜，焚燒熱值較低，燃料的種類受到限制，對于含水分高的垃圾時有一定的難度，爐內的耐火材料易損壞等。

②與直燃系統相比，垃圾氣化系統總體環境影響明顯更優，煙氣和飛灰中二噁英排放優于國家標準，氣化熔融爐中的高溫將飛灰的比例有效降低了，殘渣填埋前，被進行了金屬分離處理，大大降低了整體環境影響，滲透過程中重金屬濃度均符合相關規范標準。不足之處在于由于我國垃圾氣化系統的研究和應用還處于初步階段，與垃圾直燃工程相比，其發電效率還有待提高。

③機械爐排焚燒爐和流化床焚燒爐的優點是具有適應焚燒低熱值、高水分的垃圾，單爐處理量較大，宜于燃燒組分復雜的城市生活垃圾，可有效遏制二惡英類物質產生，在我國的垃圾焚燒行業，得到了廣泛應用。爐排爐的弊端是爐床負荷小、煙氣處理系統較復雜、產汽量低、燃燒效率較低、投資高、技術復雜等。流化床垃圾焚燒爐的劣勢是磨損量大、煙氣粉塵含量高、需要配比一定量的煤、入爐垃圾需要破碎、動力消耗大、單臺處理能力相對較小等。

4 結語

城市生活垃圾焚燒發電技術已成為我國城市解決垃圾出路問題的新趨勢，在實際工程應用中，如何恰當的選擇焚燒爐，對垃圾電廠的安全、經濟、穩定運行都有著較為重要的影響。工程技術人員應根據垃圾特性及工程實際情況優先考慮環保、效率高、運行穩定的焚燒爐。

參考文獻：

[1]黃莎，秦冬莉.探析我國城市垃圾焚燒發電技術的應用及難題[J].環境與發展，2017，29（03）：144-145.

[2]張厚堅，劉海娟，黃世清，等.城市生活垃圾焚燒處理過程中重金屬遷移規律研究[J]. 環境工程學報，2013（11）：4569-4574.

[3]鄭世偉，鮑建鎮，張茂，陳壘，李虎.我國城市生活垃圾焚燒發電市場現狀及前景[J].再生資源與循環經濟，2017（04）.