垃圾焚燒技術及評價

1、垃圾焚燒技術及評價摘要：當今世界，環(huán)境污染已成為全球性的問題，城市生活垃圾逐年增多，這些垃圾還侵占了 大量的土地，影響城市的環(huán)境質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展。如何將這些垃圾做到減量化、無害化、資 源化處理，成為社會普遍關注的問題，垃圾焚燒技術是解決問題處理垃圾問題的有效途徑。 在分析比較城市生活垃圾各種處理技術的基礎上，通過分析國內(nèi)外城市生活垃圾焚燒技術的 發(fā)展歷史與現(xiàn)狀，比較城市生活垃圾的各種焚燒技術，對我國城市生活垃圾焚燒處理技術的 發(fā)展方向及其發(fā)展過程中應解決的問題提出了建議。關鍵字：城市垃圾垃圾焚燒技術發(fā)展現(xiàn)狀引言：隨著經(jīng)濟快速發(fā)展和人口的增長，人民生活日益提高，人們對賴以生存的環(huán)境要求越 來越高

2、，然而環(huán)境污染源卻長期得不到很好地解決，固體廢物的排放量日漸增多，據(jù)統(tǒng)計， 我國一個人平均每天要制造0.9 kg的生活垃圾，作為擁有13億人口的大國，累計起來每日生 產(chǎn)的垃圾量也是顯而易見的，這些垃圾（固體廢棄物）如何處理，成為擺在我們面前一個難 題。如果處理不當，不僅可能引起燃燒和爆炸，還會污染水體、大氣和土壤，影響生物生長， 危及人的健康。然而一些地方，只顧當前省錢、省事、省力，隨意傾倒，一埋了之，甚至一 些廠礦、企業(yè)任意堆積、焚燒垃圾，造成周圍環(huán)境的嚴重污染。山東省博興縣南部與恒臺縣 交界處，最近發(fā)現(xiàn)了從美國運進來的堆積如山的印刷電路板廢料。這些廢料燃燒后的煙氣隨 風飄移，令人窒息，附近

3、5,6個村莊深受其害，學校被迫停課，受害群眾和師生都感到胸悶、 呼吸困難、惡心、眼睛流淚。為此，為了保護環(huán)境，必須對固體廢物（垃圾）加強管理，特 別是加強城市垃圾的管理工作。我國生活垃圾現(xiàn)狀我國每年城市生活垃圾的產(chǎn)出量達1.5億噸以上，量大面廣的城市生活垃圾造成城鎮(zhèn)嚴 重的社會問題，這些垃圾污染水質(zhì)、土壤、大氣，傳播疾病，嚴重影響人類及各種生物的生 活環(huán)境，生存空間。城市生活垃圾焚燒處理具有占地小，場地選擇較易，處理時間短，減量化顯著（減重一 般達到80%，減容一般達到90%）。無害化較徹底以及可回收余熱等優(yōu)點。目前生活垃圾焚燒 技術在我國正處于快速發(fā)展階段，截止2008年9月統(tǒng)計，全國共建設

4、生活垃圾焚燒廠100座。 其中建成56座，在建44座。爐排爐與流化床焚燒廠的規(guī)模之比為60470:31920 (65:35)。數(shù) 量之比約為63:37。72%的焚燒廠集中在東部地區(qū)。廣東，浙江和江蘇位居前三名。三地合計 占全國總量的45%。其中80%以上的生活垃圾焚燒廠是在近5年建設的。若干從事生活垃圾焚 燒廠投資或供貨的龍頭企業(yè)已經(jīng)開始形成。生活垃圾通過焚燒發(fā)電進行處理的比重已接近國 際平均水平。我國生活垃圾焚燒技術主要應用于經(jīng)濟發(fā)達，人口密集的城市，包括直轄市，東部沿海 經(jīng)濟發(fā)達城市和中西部省會城市。垃圾焚燒技術分析垃圾焚燒必須具備一定條件：垃圾要具有一定的發(fā)熱值，當垃圾中低位發(fā)熱值W 3

5、350kJ/kg (800kcal/kg)時，焚燒需助燃，摻煤或燒油助燃。一般認為，垃圾低位發(fā)熱 值5000kJ/kg ( 1200kcal/kg)燃燒效果較好。一般城市生活垃圾低位發(fā)熱值在33508374kJ/kg (800-2000kcal/kg)范圍。另外垃圾中含水率需W50%。垃圾具有非均質(zhì)性和多 變性。各地區(qū)、各季節(jié)垃圾變化很大，這給垃圾焚燒帶來一定技術上的困難。至于垃圾的焚燒處理技術，發(fā)達國家因經(jīng)濟騰飛早，廢棄物污染問題也暴露的較早，所 以至上世紀60年代末、70年代初就陸續(xù)頒布了逐漸嚴格的法規(guī)，并不斷改進和完善廢棄物的 處理技術，至今已形成了相當成熟的焚燒處理技術。其采用的焚燒系

6、統(tǒng)主要有層燃式、流化 床式和回轉(zhuǎn)窯式三類。2.1爐排爐技術這種焚燒方式的主要特點是不需對入爐垃圾作嚴格的預處理，活動爐排的推動能實現(xiàn)對 垃圾的攪動，可防止垃圾進爐遇到強熱產(chǎn)生表面固化，影響垃圾內(nèi)部的傳熱和氣體的流動， 以致延長垃圾的燃燒時間，導致不完全燃燒。垃圾的干燥、著火、燃燒及燃燼等一系列過程 都在爐排上進行，故處理效率極高；垃圾層均勻，燃燒穩(wěn)定，爐溫及余熱鍋爐蒸發(fā)量變動很 小。這種焚燒方式比較適合于城市生活垃圾的處理。爐排燃燒爐型已有近百年的發(fā)展歷史，用于焚燒生活垃圾也已有40多年的經(jīng)驗，技術 成熟，設備配套性好，性能穩(wěn)定可靠，可選擇的供應商較多。垃圾進料和底渣排出設備比較 簡單，系統(tǒng)運

7、行操作易于掌握。在技術原產(chǎn)國，用于焚燒處理分類收集的垃圾熱值較高，品 質(zhì)比較均勻穩(wěn)定，有較好的焚燒效果。2.2流化床技術流化床燃燒技術是已發(fā)展成熟的新型清潔燃燒技術，爐控制料蓄熱量大、爐內(nèi)傳熱強度 高，更適宜燃燒發(fā)熱值低、含水分高的燃料，燃燒垃圾基本上可以不用助燃。床內(nèi)燃燒溫度 在800900C，燃燒穩(wěn)定，高溫停留時間達34s，能有效控制二惡英等有害物質(zhì)排放。為 了保證入爐垃圾的充分流化，對入爐垃圾的尺寸要求較為嚴格，需要進行一系列篩選、粉碎 等處理，使其尺寸、性狀均一化。一般破碎到150 mm，然后送入流化床內(nèi)燃燒，床層物料 多為石英砂，一次風經(jīng)由風帽通過布風板送入流化層，二次風由流化層上部

8、送入。啟動、燃 燒過程與普通流化床鍋爐相似，采用燃油預熱料層，當料層溫度達到600C左右時投入垃圾 焚燒。流化床燃燒技術完全符合生活垃圾焚燒的要求。我國的流化床爐主要以國產(chǎn)化技術為主，建設投資相對較低。流化床焚燒爐在運營時可 以添加部分煤助燃，對垃圾的適應性較好。由于享受優(yōu)惠電價，具有較好的經(jīng)濟效益。相應 的補貼費用較低，受到不少城市的青睞。流化床爐的技術特點在于：（1）需要石英砂作為輔料，需要摻煤才能燃燒垃圾。在煤價 較低或上網(wǎng)電價較高的情況下，摻煤越多的焚燒廠經(jīng)濟效益越好；（2）可以混燒多種廢物， 但是進料越均勻越好，一般需要有前分選和破碎工序；（3）焚燒爐內(nèi)垃圾處于懸浮流化狀態(tài)， 為瞬時

9、燃燒，燃燒不完全，飛灰量大，飛灰熱灼減率高。二嗯英產(chǎn)量大，但是由于飛灰量是 爐排爐的3-4倍，所以飛灰中的二嗯英濃度反而較低。此外，流化床焚燒的一個特點是爐渣 的熱灼減率較低，僅為1-2%； （4）物料處于懸浮狀態(tài)，煙氣流速高，對焚燒爐的沖刷和磨 損比較嚴重，設備使用年限較短；（5）流化床爐的檢修相對較多，年運行時間較短。通常只 有6000多小時；（6）流化床爐起爐和停爐較為方便。2.3旋轉(zhuǎn)焚燒技術旋轉(zhuǎn)焚燒爐燃燒設備主要是一個緩慢旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)窯，內(nèi)壁用耐火磚砌筑，也可采用管式 水管壁護滾筒，回轉(zhuǎn)窯直徑為46 m，長度約為1020 m，根據(jù)焚燒的垃圾量確定，傾斜放 置。單臺回轉(zhuǎn)窯垃圾處理量目前可達

10、到300 t/d（直徑約4 m，長約14m）。回轉(zhuǎn)窯過去主要用 于處理有毒有害的醫(yī)院垃圾和化工廢料。它是通過爐本體滾筒緩慢轉(zhuǎn)動，利用內(nèi)壁耐高溫抄 板將垃圾由筒體下部在筒體滾動時帶到筒體上部，然后靠垃圾自重落下。由于垃圾在筒內(nèi)翻 滾，可與空氣充分接觸，進行較完全的燃燒。垃圾由滾筒一端送入，熱煙氣對其進行干燥， 在達到著火溫度后燃燒，隨著筒體滾動，垃圾翻滾并下滑，一直到筒體出口排出灰渣。垃圾含水量過大時，可在筒體尾部增加一級爐排，用來滿足燃盡，滾筒中排出的煙氣， 通過一垂直的燃盡室（二次燃燒室）。燃盡室內(nèi)送入二次風，使煙氣中的可燃成分充分燃燒。 對熱值低于5000 kJ/kg （1200 kcal

11、/kg）含水分高的垃圾，旋轉(zhuǎn)焚燒爐有一定的難度，一般 焚燒生活垃圾采用較少。經(jīng)濟性能比較由各種垃圾焚燒系統(tǒng)的特點分析及其技術經(jīng)濟性能比較（表1）可見，層燃式焚燒系統(tǒng)因 結構較簡單，成本相對較低，垃圾不需預處理，且對垃圾成分及熱值變化的適應性較好，操 作運行方便，因而在國內(nèi)外應用最為廣泛。表1技術經(jīng)濟性比較項目機械爐排焚燒爐流化床焚燒爐回轉(zhuǎn)焚燒爐爐排型式機械爐排無爐排無爐排燃燒空氣壓力低高低垃圾與空氣接觸較好好較好點火升溫較快快慢二次燃燒室不需要不需要要煙氣中含塵量低高較高占地面積大小中垃圾破碎情況不需要而女不需要燃燒介質(zhì)不需熱載體需用石英砂作熱載體不需熱載體焚燒爐體積較大小大加料斗高度高較高低

12、焚燒爐狀態(tài)靜止靜止旋轉(zhuǎn)殘渣中未燃分3%1%5%操作運行方便不太方便方便適應垃圾熱值低低高運行方式連續(xù)可間斷連續(xù)耐火材料磨損性小大大垃圾處理量大小中垃圾焚燒歷史長短較長垃圾焚燒市場比例高低低主要傳動機構爐排砂循環(huán)爐體運行費用低較高低檢修工作量較少較少少結論城市生活垃圾焚燒處理技術在發(fā)達國家已相當成熟，而在我國尚處于起步階段。對 于我國城市生活垃圾的燃燒機理還有待進一步研究，以開發(fā)適合我國國情的焚燒爐，從而真 正實現(xiàn)城市生活垃圾處理的資源化、減量化和無害化。我國城市生活垃圾的特點是熱值低、水分含量高，且垃圾組分和熱值波動大。采用機械爐排的層燃式焚燒爐因?qū)念A處理要求較低，是比較適合我國國情的 焚燒爐。應在系統(tǒng)研究我國城市生活垃圾的燃燒特性的基礎上，對這種焚燒技術進行深入研 究。參考文獻：郝天文.珠江三角洲城市生活垃圾處理方法探討J.環(huán)境工程，1998, 16(4): 56-62.王磊，別如山，莊慧潁.焚燒城市垃圾回收能源J.新能源，1997, 19(5): 44-48.李明，奚士光，費鴻仁.我國垃圾焚燒處理的發(fā)展J.能源技術，1998, (2):