焚燒城市垃圾發(fā)電技術(shù)探究

張春浩

（霸州中電環(huán)保發(fā)電有限公司，河北 廊坊 065799）

隨著城市化進(jìn)程的加快，必然會(huì)產(chǎn)生大量生活與生產(chǎn)垃圾，這是發(fā)展的必然結(jié)果，是不可避免的。如果不能對(duì)這些垃圾進(jìn)行合理處置，會(huì)給生態(tài)環(huán)境造成不可挽回的破壞，包括土壤污染、水資源污染、空氣污染等，會(huì)對(duì)人們的身體健康造成影響，使生活質(zhì)量難以得到保證。所以，對(duì)城市垃圾進(jìn)行科學(xué)的處理是十分有必要的。傳統(tǒng)的城市垃圾處理包括堆肥、填埋等，但是隨著科技的發(fā)展，焚燒垃圾具有更加明顯的優(yōu)勢(shì)，值得在城市垃圾處理中廣泛應(yīng)用。

1 城市垃圾處理現(xiàn)狀

改革開(kāi)放至今，我國(guó)城市化進(jìn)程取得了顯著成績(jī)，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，外來(lái)人員不斷增多，市場(chǎng)更加開(kāi)放，消費(fèi)結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了明顯變化。城市垃圾產(chǎn)量呈幾何式增長(zhǎng)，而且種類(lèi)也越來(lái)越豐富。據(jù)調(diào)查顯示，2017年，我國(guó)城市生活垃圾總產(chǎn)量超過(guò)4億噸，以每年10%左右的速度保持著高速增長(zhǎng)。我國(guó)在垃圾處理方面還較為滯后，基礎(chǔ)設(shè)施十分匱乏，很多生活垃圾得不到有效處理，不但消耗了大量土地資源，還對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了不可逆的影響，嚴(yán)重威脅了民眾的生命健康。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，現(xiàn)在常用的垃圾處理方法為焚燒發(fā)電處理，發(fā)展中國(guó)家更傾向于填埋處理。在我國(guó)，處理垃圾的辦法包括堆肥處理、填埋處理以及焚燒發(fā)電處理等。所謂的垃圾焚燒發(fā)電是將產(chǎn)熱能力較高的垃圾放置于1 000 ℃左右的高溫下進(jìn)行熱解，將產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)鍋爐裝置進(jìn)行吸熱，獲取一定壓力與溫度的飽和熱蒸汽，并通過(guò)發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)將這些飽和熱蒸汽轉(zhuǎn)化為電能供民眾使用。

2 我國(guó)垃圾處理的基本方式

目前，國(guó)際上通行的垃圾處理方法包括堆肥處理、填埋處理以及焚燒處理，根據(jù)國(guó)家基本情況的不同，所采用的方式也不完全一致。例如，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，使用最普遍的就是垃圾焚燒處理方式，反觀發(fā)展中國(guó)家更熱衷于填埋處理方式。據(jù)調(diào)查顯示，目前，我國(guó)共有生活垃圾處理廠920座，日處理能力62.1萬(wàn)t，其中，投入運(yùn)行的生活垃圾焚燒發(fā)電廠有250座。

2.1 填埋處理

填埋處理垃圾的方式是將生活垃圾鋪開(kāi)并進(jìn)行壓縮，并在垃圾表面上覆蓋一層惰性土壤，防止垃圾對(duì)水資源與空氣造成污染。這種垃圾處理方法無(wú)論在處理能力還是日處理量方面，都要遠(yuǎn)超于焚燒處理與堆肥處理。以鄭州為例，鄭州在2016年垃圾總量為150萬(wàn)t，其中，有近100 t垃圾選擇了填埋處理方法。但受到城市土地資源的限制，使得填埋處理方法缺少可持續(xù)性，而且，在垃圾填埋過(guò)程中還會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生嚴(yán)重污染，因此，垃圾填埋處理方法正在逐步退出歷史舞臺(tái)。

2.2 堆肥處理

堆肥處理方法是通過(guò)微生物將其中含有的有機(jī)物進(jìn)行降解，為改善土壤環(huán)境提供有機(jī)肥料。目前，堆肥處理使用最普遍的就是露天堆肥，利用空氣中的氧氣實(shí)現(xiàn)有機(jī)物降解，具有操作方法簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)勢(shì)。但也存在一定缺點(diǎn)，包括產(chǎn)肥率低、肥料質(zhì)量低等，還會(huì)受到垃圾組分的影響，所以我國(guó)在垃圾處理方法上很少選擇堆肥處理。

3 焚燒發(fā)電處理技術(shù)的設(shè)備組成

3.1 焚燒爐

焚燒爐在垃圾焚燒技術(shù)中占據(jù)著核心位置，是焚燒發(fā)電的基礎(chǔ)設(shè)備。現(xiàn)階段，我國(guó)焚燒發(fā)電處理技術(shù)中的焚燒爐主要有兩種，其一是爐排爐，其二是循環(huán)流化床爐。

爐排爐的核心是爐排，包括燃燒、干燥、燃燼這三部分。其工作原理是通過(guò)爐排交替運(yùn)行，將垃圾送至下方，并通過(guò)各個(gè)爐排區(qū)域，通過(guò)一次風(fēng)的熱量引燃垃圾，通過(guò)二次風(fēng)將氧氣送至爐膛內(nèi)，并能擾動(dòng)煙氣，讓垃圾得到徹底全面的燃燒。在這一過(guò)程中，垃圾儲(chǔ)池的除臭負(fù)壓裝置能夠提供所需的一次風(fēng)，二次風(fēng)則是由廠房頂部吸風(fēng)裝置所提供。在此工作模式下，無(wú)須對(duì)垃圾進(jìn)行預(yù)處理，會(huì)使垃圾得到均勻受熱，使垃圾得到充分燃燒。工作人員能夠更加簡(jiǎn)單的控制燃燒過(guò)程，操作也十分便捷，可在大多數(shù)的焚燒發(fā)電廠中進(jìn)行應(yīng)用，并且不會(huì)產(chǎn)生大量的灰塵。但由于設(shè)備占地面積大，需要燃?xì)狻⒂偷茸鳛槿剂希虼耍谕度敕矫鏁?huì)使成本提升。

循環(huán)流化床技術(shù)在循環(huán)流化床爐基礎(chǔ)技術(shù)中扮演著重要角色，它具有多種功能，包括發(fā)電、供熱、燃燒等設(shè)施。在循環(huán)流化床爐中并沒(méi)有爐排，可將爐渣、石英砂直接鋪設(shè)在爐床上，通過(guò)布風(fēng)板提供氧氣，可對(duì)床料進(jìn)行加熱處理，提高加熱溫度， 能夠迅速提升燃燒效率。設(shè)備占地面積較小，一般助燃燃料為煤炭，會(huì)使成本大幅降低。但是在實(shí)際焚燒過(guò)程中，需要對(duì)垃圾實(shí)現(xiàn)預(yù)處理，這會(huì)導(dǎo)致?tīng)t溫會(huì)出現(xiàn)異常波動(dòng)，無(wú)法保證垃圾焚燒的充分性，而且煙氣中還會(huì)存有大量灰塵，使得工作人員很難在處理過(guò)程實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。

3.2 余熱鍋爐和發(fā)電機(jī)組

余熱鍋爐最大作用就是能夠在焚燒垃圾過(guò)程中收集余熱。工作原理是利用熱面殘存的水分為焚燒過(guò)程提供充足熱量，便于充分燃燒，將收集到的過(guò)熱蒸汽通過(guò)管道送至汽輪機(jī)，進(jìn)而保證汽輪機(jī)得到足夠動(dòng)能，這樣會(huì)降低汽輪機(jī)發(fā)電成本，可通過(guò)熱蒸氣直接生產(chǎn)出人熱能。

3.3 煙氣相關(guān)設(shè)備

煙氣相關(guān)設(shè)備包括活性炭噴射、除塵器、反應(yīng)塔等。煙氣設(shè)備可實(shí)現(xiàn)煙氣的凈化功能，避免所排放的煙氣直接流入空氣中，防止空氣受到嚴(yán)重污染。反應(yīng)塔能夠去除酸性氣體，并以不同類(lèi)型材料選擇最為合適的去酸方法。

4 焚燒發(fā)電處理技術(shù)工藝流程

4.1 垃圾的儲(chǔ)存和處理

城市中垃圾種類(lèi)形式多樣，而且結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，很多垃圾為有害物質(zhì)，如果沒(méi)有對(duì)有毒垃圾進(jìn)行妥善處理，會(huì)導(dǎo)致有毒氣體的產(chǎn)生，嚴(yán)重威脅生態(tài)環(huán)境以及人體的健康。正因如此，需要對(duì)焚燒垃圾進(jìn)行預(yù)處理，即對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)與發(fā)酵處理。通過(guò)垃圾儲(chǔ)池進(jìn)行存儲(chǔ)，并對(duì)池內(nèi)的垃圾進(jìn)行相應(yīng)處理工作，進(jìn)而濾出垃圾滲透液。

4.2 垃圾的爐內(nèi)焚燒

焚燒垃圾是在焚燒爐內(nèi)進(jìn)行的，在焚燒期間，要用進(jìn)料裝置把需要焚燒的垃圾移動(dòng)至給料平臺(tái)，并通過(guò)傳送裝置將垃圾推到爐內(nèi)，經(jīng)過(guò)充分燃燒后，能夠得到發(fā)電所需的熱量與垃圾灰渣。

4.3 余熱的發(fā)電

如果要在發(fā)電中利用好余熱，就需要靠汽輪發(fā)電機(jī)組與余熱鍋爐和的共同協(xié)作來(lái)完成。余熱鍋爐能夠?qū)⒎贌械臒崃哭D(zhuǎn)換成為過(guò)熱蒸氣，并將蒸汽動(dòng)能應(yīng)用到汽輪發(fā)電機(jī)中，為發(fā)電提供技術(shù)保證。

4.4 凈化處理煙氣

在對(duì)煙氣進(jìn)行處理或是凈化時(shí)，方法有很多，包括活性炭、除塵、脫酸方法等。在焚燒垃圾后必然會(huì)產(chǎn)生煙氣，城市中的垃圾種類(lèi)較多，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，即便經(jīng)過(guò)有效處理后依然會(huì)存在有害物質(zhì)，因此在煙氣中還保留大量的有害物質(zhì)，像重金屬、二氧化碳、酸性氣體等，這些有毒氣體會(huì)對(duì)空氣造成嚴(yán)重污染，這時(shí)就要對(duì)其進(jìn)行處理與凈化措施。去除酸性氣體，根據(jù)反應(yīng)材料類(lèi)型的不同，處理方法分為干法、半干法與濕法這三種，其中濕式處理效果最佳，但也需要較高的成本作為支持。在處理二氧化碳與灰塵方面，可使用布袋除塵器、石灰石半干法脫硫、活性炭吸附三種相結(jié)合的處理方式。此外，還可以使用SNCR技術(shù)，利用還原劑將煙氣中的NOx進(jìn)行還原，避免造成嚴(yán)重的空氣污染。

5 焚燒發(fā)電處理技術(shù)的限制因素

通過(guò)對(duì)城市垃圾進(jìn)行焚燒發(fā)電處理，能夠使廢物資源實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，對(duì)于節(jié)約資源、促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展十分有利。但是，對(duì)于我國(guó)目前的科技水平與經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)用受到一定阻礙，主要原因有以下幾方面。

5.1 城市垃圾的總熱值較低

在城市中，垃圾多種多樣，而且結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，雖然能夠通過(guò)焚燒對(duì)垃圾進(jìn)行處理，但這種方法并不適用于所有垃圾種類(lèi)，況且城市垃圾分類(lèi)措施尚沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)定，最常見(jiàn)的做法就是將所有垃圾進(jìn)行統(tǒng)一回收處理；在所有垃圾中，廚房垃圾的比重較大，廚房垃圾中很有大量水分，這些不利因素都嚴(yán)重影響了熱值。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)垃圾所產(chǎn)生的熱值僅為40%，焚燒發(fā)電性?xún)r(jià)比低，但成本往往較高。

5.2 焚燒垃圾發(fā)電技術(shù)較為落后

我國(guó)的垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有不小差距，這是因?yàn)槲覈?guó)在這方面的研究起步較晚，而且大多數(shù)設(shè)備與技術(shù)都是從國(guó)外引進(jìn)的，很少有我國(guó)自主生產(chǎn)或是研發(fā)的設(shè)備，與我國(guó)實(shí)際國(guó)情不符。在此環(huán)境下，焚燒垃圾發(fā)電設(shè)備的功能并沒(méi)有在全部發(fā)揮出來(lái)，造成發(fā)電效率始終無(wú)法提升。此外，我國(guó)在余熱發(fā)電技術(shù)方面雖然比較完善，但是煙氣處理、焚燒爐技術(shù)等所需的設(shè)備很多都是通過(guò)國(guó)外引進(jìn)而來(lái)，設(shè)備與我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)不相匹配，這也在一定程度對(duì)我國(guó)垃圾發(fā)電效率造成了影響。

5.3 焚燒垃圾發(fā)電廠籌資困難

在新時(shí)期，我國(guó)注重城市的可持續(xù)發(fā)展，但是建設(shè)焚燒垃圾發(fā)電廠需要大量的資金支持，在投產(chǎn)過(guò)程中還需要油、煤炭等燃料，雖然有一部分電費(fèi)收入，但與付出相比相差甚遠(yuǎn)，因此，我國(guó)經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)在焚燒垃圾發(fā)電方面發(fā)展還比較緩慢。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，通過(guò)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)能夠?qū)Τ鞘欣M(jìn)行有效處理， 降低垃圾對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)資源的二次利用。隨著我國(guó)大力倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展，加上城市垃圾逐步增加，垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)需要全面推廣。但是現(xiàn)階段還存在不少限制垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)發(fā)展的因素，只有找到問(wèn)題源頭，提出有效地解決措施，才能提高垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)用水平，使城市發(fā)展的更加健康。