垃圾電廠焚燒系統技術特點分析

張敬爭

(中節能(合肥)可再生能源有限公司 安徽合肥 230061)

隨著經濟快速發展及大眾生活質量得到提升，城市生活垃圾、工業生產垃圾逐漸增多。目前，多數國家采用的垃圾處理方法主要通過填埋、堆肥、焚燒，其中填埋方式是較為傳統處理方式，由于垃圾成分復雜填埋后短時間無法分解，對環境污染是長期且無法補救的。為此，隨著垃圾焚燒發電技術逐漸應用廣泛，憑借高效快捷、減量化、資源化等特點，逐漸占據重要地位。垃圾焚燒處理已經成為我國多數處理工業垃圾、生活垃圾的第一選擇。但是在垃圾焚燒發電過程中會產生大量有害氣體、粉塵飛灰，不僅影響環境同時對人身體健康也會帶來潛在威脅。焚燒產生的粉塵飛灰主要是污染載體，含有重金屬、二噁英等劇毒污染物，為此，必須對其進行安全處理并從排放煙氣中有效脫除。筆者結合相關資料，對垃圾電廠焚燒系統技術特點進行了詳細分析。

圖1 垃圾焚燒系統流程

1 垃圾電廠焚燒處理過程

垃圾電廠焚燒系統主要是將垃圾集中焚燒處理的核心工藝技術[1]，是現階段我國處理垃圾項目的主要運用方式，主要設備機械有機械爐排爐、流化床焚燒爐等。在焚燒處理過程中，由于垃圾具有一定的復雜性，會排放出不同的有害氣體，一方面對大氣環境會產生一定影響，不符合我國保護環境、環保發展的基本政策；另一方面對人體健康也會帶來一定影響。為此，研究垃圾焚燒系統技術可以結合垃圾特性，選擇適合的焚燒系統技術，確保垃圾可以完全被焚燒。

2 垃圾焚燒處理現狀

在城市快速發展的背景下，城市生活垃圾以及工業生產垃圾都大幅度增加，這些垃圾主要通過機械爐排爐焚燒或者流化床焚燒爐進行焚燒。根據數據顯示，歐洲大多數的垃圾焚燒電廠通過機械排爐的方式處理垃圾，而日本部分城市也會通過機械爐排爐方式。在我國垃圾焚燒系統技術發展歷程中，從建立至今已經建立上百座垃圾焚燒電廠，并通過機械排爐以及流化床技術實現焚燒。其中，循環流化床焚燒技術主要應用于東部地區，東部沿海區域則多數通過機械排爐技術進行垃圾焚燒[2]。隨著社會大眾環保意識逐步提升，焚燒技術應用也逐漸廣泛，其中熱解氣焚燒技術尤為青睞，得到普遍運用。熱解氣焚燒技術分為熱解和氣化兩部分，相對而言屬于較為環保的技術。熱解是將垃圾在無氧或缺氧的條件下高溫加熱形成分解，并形成固態焦炭過程，氣化是將氣化劑與垃圾自身狀態生成反應，以此為基礎生產出可燃氣體的轉化過程。

3 垃圾電廠焚燒主體工藝系統

3.1 垃圾運輸存儲系統

垃圾存儲系統功能主要是計量、收集，運用設備主要有地磅（用于稱重）、卸料平臺、垃圾傾斜門以及儲存坑等[3]。當垃圾收集完成后，需要對垃圾總重量進行計量，就需要通過物流入口后的地磅進行稱重，在地磅前后方都會設置相應的檢視緩沖區，將垃圾運至卸料大廳中，能夠短存儲5～7 d垃圾焚燒量。垃圾池會配置相應的吊車控制室，并安裝相應的監控攝像頭，便于日常監管和維修等。

3.2 垃圾焚燒系統

垃圾焚燒系統包括進料裝置、焚燒裝置、出渣裝置、燃燒空氣裝置以及輔助燃燒裝置等。其中垃圾焚燒裝置有四大特點：第一，只需要在爐膛口即可隨時觀察垃圾焚燒狀況，相對而言較為安全可靠，且燃料為輕柴油；第二，焚燒裝置在生產運用時通過迷宮式導流結構，能夠有效處理有害氣體和帶菌的物質，最大限度地節約能源；第三，當固體垃圾在焚燒爐中出現脫水、碳化時，會將具有惡臭的有害氣體通過二次焚燒，特殊的導流結構將爐內溫度上升至850 ℃～1 200 ℃，通過高溫處理后，進而實現滅菌、分解有害氣體的目的；第四，焚燒裝置能夠溫度自行設定，自動溫控，操作起來相對方便。與此同時，需要注意的是在使用垃圾焚燒爐裝置時要注意以下幾點：首先，使用焚燒爐時要依據相關要求，確保焚燒裝置使用效果和操作安全；其次，在使用焚燒裝置時必須要確保爐體表面溫度不得高于50 ℃；最后，垃圾焚燒裝置爐的排氣筒高度要嚴格遵守GB 18485標準。

3.3 啟動輔助燃燒系統

輔助燃燒系統技術流程是將生活垃圾在鍋爐中充分燃燒，同時將垃圾排放煙氣引入所需設備的煙、風管道組合。燃燒系統需要結合垃圾分類，例如：固體生活垃圾、液體等選擇電鍋爐的類型和燃燒方式，合理選擇焚燒工藝處理技術及流程，充分考慮必要的裕度，促使鍋爐和燃燒系統能夠在安全以及經濟情況下良好運行。燃燒系統主要功能及任務是確保將垃圾中蘊藏的化學成分通過燃燒后充分釋放出來，轉換成氣體或者能夠吸收的熱能、電能。為此，燃燒系統的好壞影響鍋爐的熱效率。

3.4 垃圾熱能利用系統

垃圾進入焚燒系統后通過高溫產生熱量，將系統內熱量中的物質排放出系統的熱損失，將剩下部分劃分為可利用熱量。一般垃圾焚燒電廠排放煙氣溫度為320 ℃，以該溫度為基礎，即可分析垃圾熱能利用系統與熱值之間的關系。垃圾中的有毒氣體排放后，溫度大約在200 ℃，不同熱值情況下垃圾所產生的熱能利用也不同。

3.5 煙氣凈化系統

煙氣凈化系統主要包括酸性氣體去除工藝、除塵器工藝、靜電除塵器以及袋式除塵器，不同工藝系統呈現不同，下面就以酸性氣體凈化工藝為例展開具體分析。

酸性氣體凈化工藝根據廢水排出分為3 種方式，分別是干法、半干法以及濕法。

3.5.1 干法除酸

干法除酸有兩種形式：一是干式反應塔；二是當進入除塵器前加入干性藥劑，促使藥劑和除塵器中的酸性氣體發生化學反應。通常情況下除酸藥劑多數是熟石灰。該凈化工藝主要特點是工藝簡單，無須大量石灰漿和分配系統，且使用設備故障頻率較低，維修保養較為簡單；所使用藥劑量過大，運行成本過高；除酸效率與半干式相比較低。

3.5.2 半干法除酸

該凈化工藝系統技術主要是通過氧化鈣或者氫氧化鈣作為主要原料，將氫氧化鈣制作成溶液，在除塵設備開始煙氣凈化之前放入溶液，當加入石灰漿后反應塔中會出現大量顆粒物，需要利用除塵器去除，促使酸性氣體可以進入二次反應，進一步提高脫酸效率，同時提升石灰漿使用率。該凈化工藝系統技術的主要特點有以下幾點：第一，半干法除酸效率較高，能夠有效去除HCl，且高達90%，對于部分金屬物質則可以去除率高達99%以上；第二，不會產生大量廢水，耗水量相對而言較少；第三，整體工藝流程簡單，投資以及運行成本低；第四，石灰漿制備系統過于復雜。

3.5.3 濕式洗滌塔

濕式洗滌系統是通過洗滌塔方式，當垃圾焚燒煙氣進入洗滌塔中通過堿性溶液接觸后實現脫酸效果。需要將洗滌塔設置在除塵器下游部分，避免由于粒狀污染物將噴嘴堵塞，影響正常運行操作。濕式洗滌塔使用的堿液一般都是氫氧化鈉，部分情況下會使用石灰漿用于預防結垢現象[4]。

該凈化工藝技術主要特點有以下幾點：第一，該凈化工藝流程整體較為復雜，且所需機械設備配套較多；第二，凈化效率要高于其他工藝系統，早在歐洲等國家就對該凈化工藝有直接驗證，證明該凈化率可以高達95%以上，對SO2的凈化效果都高達85%；第三，該凈化工藝技術投資成本相對較高，運行成本也要高于其他系統技術。

3.6 自動控制系統

垃圾焚燒電廠自動控制系統是將生活垃圾、工業垃圾通過焚燒裝置高溫下將垃圾焚燒進一步轉化為高溫蒸氣，促使汽輪機發電，進而形成具有循環狀態的垃圾焚燒自動控制系統。在該過程中，垃圾焚燒自動控制系統主要依據采集相關數據對參數進行調整后促使完成自動控制流程。完成自動控制模式，需要與發電系統對接，促使發電機在其中獲得自動轉化能源，確保處理垃圾效率的同時，凸顯其保護環境的特性。

3.7 袋式除塵器

袋式除塵器主要將垃圾排放煙氣中的污染物質去除。袋式除塵器涵蓋不同的密閉集塵單元，濾袋由龍骨支撐；當煙氣從濾布底部進入除塵器后，煙氣就會自下而上流動，當煙氣至濾袋時，粒狀污染物就會被濾袋過濾，并依附于濾布上。最后只用抖落濾布粉塵并運走即可。設計除塵流程時，濾布是極其重要的，對過濾效率有直接影響。為此，垃圾焚燒電廠對濾袋的選擇需要十分嚴謹。要將排放煙氣溫控制在150 ℃～260 ℃之間，結合表1 的數據可知，使用諾梅克斯濾為最佳。

表1 涂層成分設計

根據表1可知，不同濾料其性能不同，且除塵器過濾效果不同。而諾梅克斯在耐磨性能整體都較好，相對而言壽命長、過濾效果佳。

4 垃圾焚燒發電廠輔助系統

4.1 機械爐排技術

機械爐排技術焚燒爐在處理垃圾過程中，需要借助爐排在垃圾在焚燒系統運動過程中不停翻動，實現前后推移。一般來講，垃圾焚燒基本流程分為干燥、燃燒、燃盡這3 個階段[5]。在垃圾焚燒整個流程工藝中，需要風機將垃圾儲蓄坑中的發酵后所排放出的臭氣引出排放，通過空氣預熱器進行處理加熱，促使氣成為助燃空氣運輸至焚燒爐中，確保垃圾可以在短時間內進行干燥處理。進入燃燒階段后，為確保垃圾能夠充分燃燒，要將燃燒爐進行二次通風，目的是為加強助燃空氣量，確保垃圾能夠一次性焚燒。在該技術運用過程中，存在一定優勢特點和缺陷。第一，優勢特點。該焚燒技術在具體運用過程中，無須增添多余輔助性燃料，也不會產生大量煤渣。且在處理垃圾過程中，容量較大，不需要特地對垃圾進行具體化分類。只需要運用該焚燒技術，就可以確保焚燒爐中垃圾充分燃燒，且燃燒比較完全。第二，缺點因素。對該焚燒技術進行分析后發現，該焚燒技術成本相對較高。具體表現為在運行、維修以及投資等多方面成本過高。為此，選擇垃圾焚燒處理技術時，要對垃圾焚燒系統技術進行充分分析，確保處理垃圾過程的安全性和完全性。

4.2 回轉爐技術

回轉爐焚燒技術實際運用過程中，主要原理是通過二段式燃燒技術，即在一段處理項目中運用類似水泥窯的水平圓筒燃燒，并通過旋轉方式達到攪拌垃圾焚燒的目的。當垃圾在一段燃燒室完成全面攪拌后就會進入二段燃燒室，一段燃燒室所產生的氣體需要導入二段燃燒室內，再通過輔助燃油達到助燃效果。在一段燃燒室處理時，旋轉速度過高，會使得飛灰影響垃圾在回轉爐中的停留時間，且垃圾會在高溫中與機械設備實現直接碰撞，達到有效處理垃圾的目的。該焚燒系統技術存在一定優勢和缺陷。優勢是該工藝處理技術不需要進行預處理即可完成垃圾最終處理，且適用性較為廣泛，對垃圾處理時可以對回轉爐速度進行調整，可以調設垃圾停留回轉爐的時間，并在實際運行時能夠充分將垃圾進行攪拌，提高處理垃圾效率。該焚燒系統技術的缺陷具體表現在回轉爐運行時候，燃燒需要采用過量空氣，造成整個焚燒系統效率大大降低；處理垃圾的量過低，燃燒問題無法有效控制，并且需要借助輔助燃料才可以達到焚燒垃圾的目的；若垃圾排放飛灰浮塵顆粒過大，就會導致熔渣現象發生。

4.3 循環流化床技術

循環流化床技術在垃圾焚燒處理領域應用時間相對較短，目前仍然處于研究和技術探索期間。該技術主要運用原理是利用流態化技術對垃圾進行燃燒，通過助砂安全處理，保證垃圾在焚燒后能夠均勻傳熱，從而達到完全焚燒垃圾的目的[6]。垃圾在焚燒過程中，流化床底部會噴出空氣，促使助砂介質能夠攪拌，進而使得垃圾形成流態狀態。此時要在一定時間內將流態狀態的垃圾進一步二次焚燒，確保短期內能夠完全焚燒，保證垃圾焚燒的合理性和完全性。

循環流化床焚燒系統技術相對而言優勢和特點較為明顯，主要表現在以下幾點：第一，循環流化床焚燒技術垃圾焚燒完全率以及焚燒垃圾效率較高，能夠滿足垃圾電廠焚燒需求，保證發電任務；第二，垃圾在焚燒爐中燃燒時，焚燒爐膛內沒有機械運動零件，耐久性較好，能夠有效增加機械設備使用年限。

該焚燒垃圾處理技術具有一定缺陷，主要表現在以下幾點。第一，該垃圾焚燒系統技術需要通過催化劑進一步將生活垃圾處理和完全燃燒，同時也提高生活垃圾進爐的要求。一般情況來講，垃圾焚燒顆粒過大會使得其直接沉沒在焚燒爐底內，造成垃圾不完全燃燒。第二，當垃圾在焚燒爐膛內燃燒達到沸騰后就需要高壓空氣，為此就會增加垃圾焚燒電廠的電量消耗，且垃圾焚燒后會產生大量的飛灰，對下游及周邊環境都會帶來一定負面影響。第三，在實際運行操作時，專業技術要求較高，在優化調控手段時，需要專業技術人員輔助引導。

5 結語

總之，垃圾焚燒系統技術在處理垃圾的整體過程中起到十分重要作用，是處理生活垃圾、工業垃圾的連接點，促使垃圾處理得更加連續、穩定，更加確保焚燒系統運行安全，同時可以及時處理垃圾焚燒過程中存在的部分問題。在旋律焚燒系統方面，相關工作人員需要結合垃圾分類以及排放煙氣所含物質決定，一方面可以促使垃圾完全焚燒，起到保護環境的作用，另一方面則可以有針對性地節約運行成本，一定程度上提高垃圾焚燒電廠工作效率，并確保垃圾焚燒系統運行的穩定性和連續性。