城市生活垃圾焚燒技術(shù)

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城市生活垃圾焚燒技術(shù)
目前世界各國城市生活垃圾的處理方式主要有：填埋、焚燒和堆肥三種。
填埋或露天堆棄方式，占用了大量土地，同時垃圾中有害成分對大氣、土壤及水源造成了嚴重污染，不僅破壞了生態(tài)環(huán)境，而且也嚴重危害人體健康。
堆肥處理對垃圾要進行分揀、分類，要求垃圾的有機含量要高。堆肥處理不能減量化，仍需占用大量土地。
焚燒處理是將垃圾放在焚燒爐中進行燃燒，釋放出熱能，余熱回收可供熱或發(fā)電。煙氣凈化后排出，少量剩余殘渣排出填埋或作其他用途。焚燒處理技術(shù)特點是處理量大、減容性好、無害化徹底，且有熱能回收作用。因此，對生活垃圾實行焚燒處理是無害化、減量化和資源化的有效處理方式。世界各國普遍采用這種垃圾處理技術(shù)。最科學、最合理的垃圾處理方式是將垃圾分揀分類，將可以回收的有用物回收再生處理應用，不能回收的廢棄物焚燒處理。
一、垃圾焚燒技術(shù)
1．垃圾焚燒的條件 垃圾焚燒必須具有一定條件：
垃圾要具有一定的發(fā)熱值，當垃圾中低位發(fā)熱值≤3350kJ/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3350～8374kJ/kg （800-2000kcal/kg）范圍。垃圾中含水量≤50％；垃圾具有非均質(zhì)性和多變性。各地區(qū)、各季節(jié)垃圾變化是很大的，這給垃圾焚燒帶來一定困難。
2．垃圾焚燒技術(shù) 國內(nèi)外垃圾焚燒技術(shù)主要有三大類：層狀燃燒技術(shù)、流化床燃燒技術(shù)和旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù)（也稱回轉(zhuǎn)窯式）。
（1）層狀燃燒技術(shù) 層狀燃燒技術(shù)發(fā)展較為成熟，一些國家都采用這種燃燒技術(shù)。為使垃圾燃燒過程穩(wěn)定，層狀燃燒關(guān)鍵是爐排。垃圾在爐排上通過三個區(qū)：預熱干燥區(qū)、主燃區(qū)和燃燼區(qū)。垃圾在爐排上著火，熱量不僅來自上方的輻射和煙氣的對流，還來自垃圾層內(nèi)部。在爐排上已著火的垃圾在爐排的特殊作用下，使垃圾層強烈地翻動和攪動，不斷地推動下落，引起垃圾底部也開始著火，連續(xù)的翻轉(zhuǎn)和攪動，使垃圾層松動，透氣性加強，有助于垃圾的著火和燃燒。爐拱形狀設計要考慮煙氣流場有利于熱煙氣對新入垃圾的熱輻射預熱干燥和燃燼區(qū)垃圾的燃燼。配風設計要確?？諝庠跔t排上垃圾層分布最佳，并合理使用一、二次風。
（2）流化床燃燒技術(shù) 流化床燃燒技術(shù)已發(fā)展成熟，由于其熱強度高，更適宜燃燒發(fā)熱值低、含水分高的燃料。同時，由于其爐內(nèi)蓄熱量大，在燃燒垃圾時基本上可以不用助燃。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，要求垃圾進行一系列篩選及粉碎等處理，使其尺寸、狀況均一化。一般破碎到15cm，然后送入流化床內(nèi)燃燒，床層物料為石英砂，布風板通常設計成倒錐體結(jié)構(gòu)，風帽為L 型。床內(nèi)燃燒溫度控制在800-900℃，冷態(tài)氣流斷面流速為2m／s，熱態(tài)為3～4m／s。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送入。采用燃油預熱料層，當料層溫度達到600℃左右時投入垃圾焚燒。該爐啟動、燃燒過程特性與普通流化床鍋爐相似。
（3）旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù) 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，其內(nèi)壁可采用耐火磚砌筑，也可采用管式水冷壁，用以保護滾筒，回轉(zhuǎn)窯直徑為4-6m，長度10-20m，根據(jù)焚燒的垃圾量確定，傾斜放置。每臺垃圾處理量目前可達到300t/d（直徑4m，長14m）?；剞D(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，可與空氣得到充分接觸，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，垃圾得到翻滾并下滑，一直到筒體出口排出灰渣。 當垃圾含水量過大時，可在筒體尾部增加一級爐排，用來滿足燃燼，滾筒中排出的煙氣，通過一垂直的燃燼室（二次燃燒室）。燃燼室內(nèi)送入二次風，煙氣中的可燃成分在此得到充分燃燒。二次燃燒室溫度普遍為1000-1200℃。 回轉(zhuǎn)窯式垃圾燃燒裝置費用低，廠用電耗與其他燃燒方式相比也較少，但對熱值低于5000kJ/kg 含水分高的垃圾燃燒有一定的難度。
二、國外垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展狀況 垃圾焚燒處理方法是早在1901 年由美國人提出的。當初，主要任務是使垃圾減容，但由于當時垃圾燃燒的煙塵無法控制，一直未能得到廣泛利用。到60 年代，隨著煙氣處理技術(shù)的進步，這種焚燒處理垃圾方法在歐洲得到了普及和發(fā)展。
日本最早的垃圾發(fā)電站1965 年建于大阪市，目前有垃圾焚燒爐約3000 座，垃圾發(fā)電站131 座，總裝機容量650MW。到2000 年垃圾發(fā)電容量達到2000MW。垃圾日處理能力1000t/d 以上（最大為1800t/d）的垃圾發(fā)電站8 座，1995 年建成一座最大的垃圾電站，發(fā)電容量24MW。日本早期垃圾電站為防止爐管腐蝕，采用低參數(shù)，發(fā)電效率較低，僅為10％-15％，現(xiàn)正謀求提高到30％。
美國垃圾焚燒廠發(fā)展很快，至1990 年，已建400 座，焚燒率達18％，到2000 年提高到40％。美國垃圾發(fā)電已達2000MW，最近在建的有日處理垃圾2000t/d、蒸汽溫度達430-450℃、發(fā)電量為85MW 的垃圾電站。
英國最大的垃圾電站位于倫敦，共有5 臺滾動爐排式鍋爐，年處理垃圾40 萬噸。
法國現(xiàn)有垃圾焚燒鍋爐300 多臺，可處理40％城市垃圾，巴黎有4 臺日處理垃圾 450t/d 的馬丁式鍋爐。
德國擁有世界上最高效率的垃圾發(fā)電技術(shù)，至1998 年有75 臺垃圾焚燒鍋爐。
　　新加坡垃圾焚燒處理率達100％，1986 年建成一座2700t／d 垃圾電站。
三、國內(nèi)垃圾焚燒技術(shù)和垃圾發(fā)電發(fā)展情況 近十幾年來，國內(nèi)研究垃圾焚燒技術(shù)和開發(fā)垃圾發(fā)電設備的單位已有很多。有的引進國外先進技術(shù)，有的自行開發(fā)，都處于起始階段。
A 廠引進國外MHI 公司垃圾鍋爐技術(shù)，合作生產(chǎn)一臺150t/d 垃圾鍋爐裝于深圳，并于1997 年7 月由國家有關(guān)部委主持進行了專題鑒定。該垃圾焚燒鍋爐本體由MHI 作基本設計，A 廠作施工設計，最后經(jīng)MHI 審查確認。爐排采用MHI-馬丁逆送式爐排，爐排及重要燃燒自控裝置由MHI 供貨。 　
B 廠設計制造的國內(nèi)首臺75t/d 垃圾焚燒鍋爐經(jīng)調(diào)試改進，日前已穩(wěn)定運行。這臺鍋爐裝在廣東省順德市。該廠的3×200t/d 垃圾鍋爐裝于珠海，并于1999 年投運。該爐系B 廠采用美國Temporlla 爐本體設計技術(shù)，采用美國Detroit Sroker 公司爐排，發(fā)電設備及輔機全部采用國產(chǎn)產(chǎn)品。 　
C 廠采用由加拿大瑞威環(huán)境保護有限公司研制的CAO（Controlled Air Oxidation）垃圾焚燒系統(tǒng)，設計制造日處理3×100t/d 的垃圾焚燒余熱爐，1999 年底投運。
　　中科院工程物理所承擔國家“八五”課題，研究開發(fā)日處理100t/d 流化床垃圾焚燒爐示范工程，裝于北京海淀區(qū)上莊，已投運。牡丹江新技術(shù)研究所承擔“八五”課題研制“自動翻攪焚燒物的往復爐排裝置”，完成了日處理50t/d 自燃式垃圾焚燒爐試驗。
國內(nèi)若干大中城市已建成和在建的一些垃圾發(fā)電項目有：
深圳市已建成3x150t/d 垃圾發(fā)電廠，1、2 號機系日本進口三菱-馬丁式爐排焚燒爐，3 號機為采用“杭鍋”與三菱合作的150t/d 馬丁式爐排焚燒爐，三臺機組共發(fā)電 4000kW。 珠海已建成3×200t/d 焚燒爐，1999 年投運。
北京計劃2000 年建成一座日處理垃圾1272t/d 的大型現(xiàn)代化垃圾電站，采用國外進口設備，整個工程造價7．1 億元。
上海引進法國設備在浦東建造一座日處理垃圾1000t/d 垃圾電站，帶2 臺8500kW 發(fā)電機，工程投資6．7 億元。
四、我國垃圾發(fā)電的發(fā)展前景及方向 我國是一個發(fā)展中國家，改革開放后城市發(fā)展迅速，但我國的城市基礎(chǔ)設施建設薄弱，城市垃圾已成為城市環(huán)境污染源之一。為了美化城市，改善環(huán)境，造福人類，使城市生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，環(huán)境與社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，處理城市垃圾已成為日益迫切的城市基礎(chǔ)設施建設任務之一。中國人多地少，焚燒處理垃圾利用其余熱發(fā)電或供熱是城市垃圾處理無害化、減量化和資源化的最有前途的方法，更適合中國國情。目前，國內(nèi)一些城市采用國外技術(shù)或國內(nèi)自行開發(fā)技術(shù)建設和正在建設一批垃圾發(fā)電廠，已開始取得一些較好的社會效益。隨著國家環(huán)保政策的實施和城市基礎(chǔ)建設的加快，垃圾發(fā)電在我國將會得到迅速發(fā)展，必將成為我國極有發(fā)展前途的一種產(chǎn)業(yè)。
　　我們應該借鑒國外先進技術(shù)，結(jié)合我國國情，發(fā)展適合我國國情的先進的垃圾焚燒技術(shù)。從國內(nèi)機械發(fā)電制造行業(yè)技術(shù)水平和加工能力等方面來看，完全有能力實現(xiàn)垃圾焚燒技術(shù)和垃圾發(fā)電設備的國產(chǎn)化。