生活垃圾焚燒處理技術(shù)的實(shí)踐探索小議

【摘要】近幾年來，城市化歷程的不斷推進(jìn)擴(kuò)大了城市人口規(guī)模，提高了城市生活垃圾的日產(chǎn)量，同時，部分城市在對生活垃圾處理過程中選擇直接填埋或露天堆放的方式，這種不合理的處理方式會給城市的土壤、水源和大氣等環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染。傳統(tǒng)的堆埋、堆肥和直接焚燒方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代城市的發(fā)展需求。本文主要就如何有效利用生活垃圾焚燒處理技術(shù)提出了具體的措施，旨在為相關(guān)工作人員提供技術(shù)指導(dǎo)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】生活垃圾;焚燒處理技術(shù);實(shí)踐探索

1、引言

中大型城市每日的生活垃圾產(chǎn)量較大，垃圾中含有較多的有機(jī)成分，存在較高的經(jīng)濟(jì)價值，而大型城市存在較強(qiáng)的技術(shù)力量，能夠?qū)ι罾M(jìn)行有效處理并再利用。近幾年來科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，垃圾焚燒處理技術(shù)逐漸得到了改善，在垃圾焚燒過程中嵌入熱量回收系統(tǒng)能夠在熱量回收的基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)電，為城市提供日常的用電需求，同時，社會的快速發(fā)展也需要行業(yè)內(nèi)的技術(shù)人員對生活垃圾焚燒處理技術(shù)進(jìn)行不斷的改進(jìn)，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)社會價值。

2、案例分析

本文主要結(jié)合某生活垃圾焚燒發(fā)電廠對生活垃圾焚燒處理技術(shù)來進(jìn)行實(shí)際探索。該發(fā)電廠主要位于永州市零陵區(qū)，現(xiàn)在每天產(chǎn)生的生活垃圾量多達(dá)一千噸，因此，垃圾問題不僅給永州市民的日常生活環(huán)境帶來了不利影響，同時也阻礙了該市的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。該生活垃圾焚燒發(fā)電廠，其一期工程項(xiàng)目安裝了兩臺400t/d焚燒爐，配備中溫次高壓余熱鍋爐回收熱能，一套18MW的凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，每天大約處理800噸生活垃圾（總規(guī)模1400t/d），生活垃圾處理過程中產(chǎn)生的熱量每年能夠發(fā)電8200萬度，同時，該項(xiàng)目也安裝了先進(jìn)的煙氣凈化系統(tǒng)。自該項(xiàng)目建設(shè)以來，該市區(qū)及其周邊的城鎮(zhèn)、部分農(nóng)村生活垃圾得到了有效的處理，給區(qū)域周圍的環(huán)境帶來了一定的改善。

3、熱能利用的特點(diǎn)

生活垃圾焚燒過程，其目標(biāo)不僅要使垃圾得到充分燃燒，還要能對燃燒過程中產(chǎn)生的熱能進(jìn)行回收利用。在現(xiàn)代化垃圾焚燒場設(shè)計(jì)過程中都會設(shè)計(jì)完善的能量回收系統(tǒng)。目前部分生活垃圾燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣存在含水量大、氯化氫濃度高的特點(diǎn)，對部分材料存在較大的腐蝕性，同時也會給熱能回收系統(tǒng)帶來不利的影響。因此，焚燒余熱利用系統(tǒng)不會將過熱器安裝在爐內(nèi)輻射較強(qiáng)的區(qū)域，不會給過熱蒸汽溫度造成限制。此外，離開熱能回收區(qū)域的煙氣，如果其溫度高于250攝氏度，會降低熱能回收的效率，而蒸汽式空氣預(yù)熱器，即在使用過程中也會產(chǎn)生蒸汽能量的損失，相比于燃煤鍋爐，城市生活垃圾焚燒過程中熱能回收效率會比其低10%以上。

4、燃燒工藝主要影響因素

垃圾焚燒過程其主要存在停留時間、燃燒溫度、過剩空氣量這三方面的影響因素，即行業(yè)內(nèi)所謂的“3T”。

4.1 停留時間

在垃圾焚燒過程中，需要垃圾在焚燒爐內(nèi)停留一段時間，才能讓垃圾與空氣保持充分的接觸，確保垃圾能夠完全燃燒。因此，可以先將垃圾破碎成小顆粒，能增大垃圾與空氣之間的接觸面積。此外，可以適當(dāng)延長垃圾在焚燒爐內(nèi)的停留時間，在焚燒過程中利用相關(guān)工具對垃圾進(jìn)行均勻攪拌，確保垃圾和空氣能夠充分混合。不同垃圾自身的性質(zhì)存在一定的差異性，因此，對不同類型的垃圾要在焚燒爐內(nèi)停留不一樣的時間，主要影響因素為垃圾熱值、含水率、燃燒溫度和過剩空氣量。除此以外，還要對焚燒爐的類型和爐排結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分考慮，結(jié)合不同類型和結(jié)構(gòu)規(guī)定適當(dāng)?shù)睦Ａ魰r間。一般來說，如果將垃圾投入流化床焚燒爐內(nèi)，其需要停留的時間最短，而如果將垃圾投入爐排型焚燒爐內(nèi)，則需要停留最長的時間，轉(zhuǎn)窯焚燒爐其停留的時間居中。

以上只是垃圾停留時間的一個概念，而另一個概念是指垃圾焚燒過程中，產(chǎn)生的煙氣需要在焚燒爐內(nèi)停留的時間。在保證燃燒溫度的條件下，只有讓燃燒煙氣在焚燒爐內(nèi)停留足夠的時間，才能確保垃圾能夠完全燃燒，將垃圾內(nèi)部絕大部分的有機(jī)污染物完全降解。因此，在垃圾焚燒過程中，要設(shè)定一個煙氣最小停留時間，該時間與最低燃燒溫度存在直接聯(lián)系，燃燒溫度越高，可有效縮減煙氣最小停留時間。此外，煙氣的最小停留時間也要結(jié)合垃圾的性質(zhì)來設(shè)立，煙氣停留的時間應(yīng)當(dāng)大于1.5秒。

4.2 燃燒溫度

垃圾焚燒過程，要將燃燒溫度控制在適宜的范圍內(nèi)。如果燃燒溫度較低，無法使得垃圾完全燃燒，因此，要將燃燒溫度設(shè)置在垃圾起燃溫度以上，起燃溫度一般為650攝氏度左右。此外，部分類型的垃圾，如果燃燒溫度沒有達(dá)到起燃溫度，只屬于低溫燃燒狀態(tài)，可能會生成有致癌、致畸形病變的“二惡英”，當(dāng)燃燒溫度高于700攝氏度時，“二惡英”才能逐漸被分解，而只有燃燒溫度大于900攝氏度時，“二惡英”這種物質(zhì)才會完全消失。除此以外，如果垃圾焚燒過程中氧氣的濃度為10%，一旦燃燒溫度低于850攝氏度，垃圾就無法完全燃燒。因此，一般在垃圾燃燒過程中，要將燃燒溫度控制在850攝氏度以上，保證垃圾能夠完全燃燒。

4.3 過剩空氣量

在垃圾焚燒過程中，要將過剩空氣量控制在合理范圍內(nèi)，只有讓焚燒爐燃燒室內(nèi)存在適量的過剩空氣，才能提高垃圾焚燒的熱效率。焚燒爐燃燒室內(nèi)的氧濃度越高，垃圾燃燒的速度越快。因此，只有讓燃燒層內(nèi)有充足的空氣量，才能提高垃圾與空氣的湍流混合度，此時，燃燒層內(nèi)存在足夠的氧濃度，能在最短時間內(nèi)提高燃燒溫度。同時，也要確保燃燒室內(nèi)的空氣處于流動狀態(tài)，在焚燒爐燃燒室內(nèi)保留充足過剩空氣量的基礎(chǔ)上，工作人員可以通過攪動的方式來加快垃圾焚燒的速率。然而，如果焚燒爐內(nèi)的空氣含量較大，這會降低燃燒的溫度和速率，使得燃燒熱劇烈損失，提高了焚燒爐內(nèi)廢氣的含量。因此，在實(shí)際垃圾焚燒過程中，首先要對垃圾的性質(zhì)和焚燒爐的類型進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上選擇合適的過剩空氣量。回轉(zhuǎn)窯焚燒爐的最大過剩空氣量不得超過70%，最小不得低于50%;流化床焚燒爐，其最大固過剩空氣量要控制在80%左右，最小過剩氣體量控制在70%左右;而爐排型焚燒爐的過剩空氣量要控制在80%到100%這個范圍內(nèi)。

5、生活垃圾焚燒處理技術(shù)

5.1 層燃式焚燒爐

層燃式焚燒爐無需對垃圾進(jìn)行預(yù)處理，在焚燒過程中只需要對垃圾進(jìn)行攪動，就不會使得垃圾表面產(chǎn)生固化現(xiàn)象，從而提高了垃圾內(nèi)部的傳熱和氣體流動性能，為垃圾提供充足的燃燒時間直至完全燃燒。此外，選用層燃式焚燒爐方式能夠使得垃圾的干燥、著火、燃燒、燃盡等過程都在爐排上完成，提高了垃圾處理的效率。同時，燃燒穩(wěn)定性較強(qiáng)，爐內(nèi)溫度、鍋爐余熱和蒸發(fā)量都不會產(chǎn)生大浮動變化，適用于城市生活垃圾處理，也是目前世界最常用、處理量最大的生活垃圾焚燒爐，在歐美等先進(jìn)國家得到廣泛使用。

5.2 流化床式焚燒爐

流化床焚燒爐的焚燒機(jī)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任何垃圾進(jìn)行焚燒處理，燃燒十分徹底。但對垃圾有破碎預(yù)處理要求，且易發(fā)生故障。如果生活垃圾是高粘度半流體狀態(tài)或者是廚余垃圾類型的，即使投入流化床式焚燒爐內(nèi)也無法完全燃燒。

5.3 回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐

回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐主要包括水冷壁和耐火磚襯這兩種形式。回轉(zhuǎn)窯焚燒爐主要由廢棄物接納、儲存、進(jìn)料、爐體、廢熱回收、二次污染控制等部分組成。爐身稍微傾斜，爐內(nèi)圓筒低速回轉(zhuǎn)，從高端將垃圾送入焚燒爐內(nèi)并由爐筒翻轉(zhuǎn)而進(jìn)行高速燃燒，燃燒的灰燼從下端排出。回轉(zhuǎn)窯常用于成分復(fù)雜、有毒有害的工業(yè)廢物和醫(yī)療垃圾，在生活垃圾焚燒中應(yīng)用較少。

5.4熱解焚燒爐

熱解焚燒爐是在缺氧或非氧化氣氛中以一定的溫度（500℃～600℃）分解有機(jī)物，有機(jī)物發(fā)生熱裂解生成熱分解氣體（可燃混合氣體）;再將熱分解氣體引入燃燒室內(nèi)燃燒，從而分解有機(jī)污染物，余熱用于發(fā)電、供熱。熱解技術(shù)使用范圍廣，可用來處理多種垃圾。但由于受垃圾特性影響，后續(xù)熱解氣的特性（熱值，成分等）不穩(wěn)定，所以燃燒控制難，灰渣難燃燼，且環(huán)保不易達(dá)標(biāo)。此技術(shù)在加拿大和美國部分小城市得到少量應(yīng)用。

6、生活垃圾焚燒處理建議

（1）借鑒其他行業(yè)先進(jìn)的處理技術(shù)，逐漸研發(fā)大型垃圾焚燒設(shè)備。

（2）相關(guān)部門制定完善的法律法規(guī)，對垃圾焚燒的流程和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，只有確保所有的焚燒爐都通過質(zhì)量檢查才能進(jìn)行垃圾焚燒。此外，對廢氣凈化設(shè)備和二次污染控制設(shè)備進(jìn)行逐漸的研發(fā)，確保垃圾焚燒過程向著無害化的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變。

（3）結(jié)合城市垃圾日產(chǎn)量研發(fā)先進(jìn)的垃圾監(jiān)測手段和垃圾焚燒污染危害評價制度，對傳統(tǒng)的污染監(jiān)測以及設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新與改進(jìn)，確保儀器設(shè)備的使用較為簡單且能夠精準(zhǔn)的檢測數(shù)據(jù)，加強(qiáng)對垃圾焚燒過程中排放污染物的監(jiān)控力度，從而能提高垃圾焚燒過程的安全性和效率。

（4）建立完善的垃圾分類收集系統(tǒng)，對城市生活垃圾進(jìn)行分類收集并綜合處理，提高垃圾回收利用率。

結(jié)語：

綜上所述，隨著城市人口規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，城市生活垃圾的日產(chǎn)生量也逐漸增多，同時，隨著城市用地規(guī)模的日益緊張，傳統(tǒng)的生活垃圾直接填埋方式已經(jīng)無法適應(yīng)于城市的發(fā)展需求。生活垃圾焚燒處理方法存在占地少、處理時間短等優(yōu)點(diǎn)。因此，要對生活垃圾焚燒處理技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新與研發(fā)，結(jié)合不同垃圾的類型建立合適的垃圾焚燒爐。

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作者簡介：

黃科峰（1981-），男，漢族，湖南常德人，碩士研究生，工程師，主要從事生活垃圾處理技術(shù)的設(shè)計(jì)與研究工作。