德陽市生活垃圾焚燒技術方案可行性研究

羅彤彤，陳春光

(西南交通大學土木工程學院，四川成都610031)

1 工程概況

德陽市位于川西平原西北部，是四川省重要商品糧基地和中國制造工業重裝基地;市域內礦產、天然氣、森林、旅游資源豐富。目前，市區建成區面積43.8 km2，人口為45.6×104人。自2008年“5·12”特大地震以來，大批極重災區民眾及產業向資源環境承載力較好的德陽中心城區及其他平原地區轉移。隨著城市化進程的加快，大量農村人口進入城區，市區面積快速擴大，人口迅速增加，城鄉綜合整治的有效實施等，均促使了城市生活垃圾產量呈快速增長的趨勢。預計至2020年，德陽市生活垃圾年產量將達24×104t。

德陽市現運行垃圾處理廠投產于2005年，設計日處理能力為300 t，采用以衛生填埋為主，焚燒及堆肥為輔的垃圾綜合處理工藝，已取得一定效果。但是，隨著德陽市人口的增加、企業的集中，德陽市的垃圾產量不斷增大，現有垃圾處理設施已落后于城市的發展，無法滿足處理要求，而且目前的處理設施也存在著一些不足。根據對德陽市垃圾處理現狀的調研獲知，現處置廠產生的有害氣體及垃圾滲濾液對周邊環境的危害持續加大;滲濾液處理費用高;垃圾填埋長期占用土地資源;堆肥工藝技術落后導致資源利用率不高;焚燒處理規模較小。

德陽市是川西經濟發展重鎮，地處本省的主要發展地區的上風上水位置，其垃圾對環境污染具有全局性。一旦垃圾造成環境污染或潛在的污染變為現實，消除這些污染往往需要比較復雜的技術和大量的資金投入，耗費較大的代價進行治理，并且很難使污染破壞的環境完全復原。因此，立項建設德陽市生活垃圾處理場擴容增能工程是十分必要的。

目前城市垃圾處理方式主要有填埋、堆肥、焚燒和綜合處理四種。其中焚燒法是最可推薦的新興技術。焚燒法優點突出:可以及時處理大量垃圾;減容、減量效果明顯、無害化較徹底;占地面積小、場地選擇易;生活垃圾的成份不斷變化，生活垃圾中高熱值可燃物含量不斷增加，通過能量回收可以得到較好的經濟回報;垃圾焚燒煙氣處理逐步受到重視，煙氣處理技術不斷進步，余熱利用系統和尾氣處理系統得到進一步完善。因此，焚燒法正被大力提倡和推廣。

2 方案選擇分析

通過對德陽市社會經濟的發展、國家的相關政策、焚燒及煙氣處理技術的有效分析，初步選定以焚燒為主、結合原有的衛生填埋和小規模堆肥的綜合處理為德陽市垃圾處理的基本工藝。垃圾焚燒處理是德陽市生活垃圾處理場擴容增能工程的選擇方案。

3 焚燒系統及工藝流程

3.1 垃圾焚燒技術簡述

采用焚燒法處理城市垃圾已有幾十年的歷史，在此期間發展了多達上百種的不同技術，但工藝技術的組合形式基本相同。其中焚燒爐技術和煙氣凈化技術是評價焚燒廠先進性的關鍵技術。垃圾焚燒工藝流程確定的主要原則為:(1)選擇適合分類收集垃圾特性的焚燒工藝;(2)選擇先進的焚燒設備，使廢物燃燒徹底，設備運轉可靠;(3)選擇適合我國國情的先進煙氣凈化技術，最大限度減少二次污染;(4)控制項目投資規模，降低運行成本。

3.2 焚燒爐型的選擇

焚燒爐是垃圾焚燒、能量交換的設備，是垃圾焚燒廠的主體設備。爐型的選擇涉及到垃圾焚燒廠的整個工藝，焚燒廠布置及有關配置和前、后處理設備的技術參數。焚燒爐有很多類型，目前國內外應用較多、技術比較成熟的生活垃圾焚燒爐爐型主要有:機械爐排爐、流化床焚燒爐、熱解焚燒爐和回轉窯焚燒爐等四類。根據原建設部、國家環保總局、科技部發布的《城市生活垃圾處理及污染防止技術政策》要求，并指出:“目前垃圾焚燒宜采用以爐排爐為基礎的成熟技術，審慎采用其他爐型的焚燒爐。”且爐排爐具有以下特點:技術成熟;能適應垃圾高水分、低熱值的特性，確保垃圾的完全、穩定燃燒，飛灰量少;操作可靠方便，對垃圾適應性強，不易造成二次污染;經濟性高，垃圾不需要預處理直接進入爐內，運行費用相對較低;設備壽命長，穩定可靠，運行維護方便，國內已有成熟的技術和設備。因此選用爐排爐作為擬建項目的爐型。

本工程設兩條生產線，單臺焚燒爐處理能力為300 t/d。

3.3 煙氣工藝選擇

焚燒尾氣中所含物質的產生和含量與廢物的成分、燃燒速率、焚燒爐型式、燃燒條件、廢物進料方式有密切關系，主要的污染物質有不完全燃燒產物、粉塵、酸性氣體、重金屬污染物及有機污染物等幾種。一般地，應用于垃圾焚燒廠的煙氣處理設備包括酸性氣體去除設備、除塵設備、重金屬及二噁英去除設備和NOX去除設備。根據以上原則和各煙氣處理設備的特點，推薦選用“半干式洗滌塔+活性炭吸附+布袋除塵器”作為煙氣系統的凈化工藝，藥劑溶液的制備由石灰漿溶解制備系統完成。已有實踐證明，采用此工藝可使排放煙氣中的粉塵、酸性氣體、重金屬和二噁英濃度遠低于國家標準限值，部分指標可達到歐盟Ⅱ標準要求。

3.4 余熱利用系統

從焚燒爐中排出的高溫煙氣必須經過冷卻方能進入下一級煙氣處理系統，降低煙氣溫度可采用設置余熱鍋爐或噴水冷卻的方式。在采用噴水冷卻方式的系統中，余熱沒有得到利用，噴水的目的僅僅是為了降低煙氣溫度。

針對城市垃圾處理場，可以通過對垃圾焚燒實現減量化、對焚燒產生的熱能進行再利用使其資源化。余熱利用方式主要有以下幾種。

3.4.1 廠內輔助設備自用

城市生活垃圾含水率較高、熱值較低，可利用蒸汽預熱助燃空氣，使其溫度上升，促進燃燒效果。

3.4.2 區域性供熱

此種方法可通過將蒸汽輸送到地區性熱能供應站，通過該廠的熱交換機，產生不同型式的熱能對社區進行供應。區域性供熱的服務半徑為3～5 km，超出服務范圍容易引起水蒸氣的冷凝。而德陽市垃圾處理場距居民點距離較遠，因此區域性供熱方式不可行。

3.4.3 廠內發電;

垃圾焚燒廠產生的換熱蒸汽可用以推動汽輪發電機以產生電力，發電后產生的電能可輸入各地的電力供應系統。針對德陽市垃圾處理場，利用熱能進行發電存在以下幾個問題。

(1)原生垃圾含水率高，其熱值隨季節波動較大，即使在同一季節內，垃圾的熱值也是不斷變化的。因此垃圾焚燒時產生的熱能穩定性較差，從而導致產電量不穩定。為使其有較穩定的輸出，可采用添加輔助燃料的方式穩定垃圾熱值，而此種方法將大幅度提高焚燒廠的運行費用。

(2)若利用垃圾產生的熱能進行發電，則需將煙氣冷卻降溫設備及凈化設備更換為余熱利用設備。由于生活垃圾成分復雜，在焚燒過程中將產生腐蝕物質，這些物質如果得不到有效去除，將會腐蝕后續工藝設施，增大維修頻率。而設備檢修時也會導致發電量的減少。

(3)垃圾發電需要蒸汽推動汽輪發電機。據粗略估計每20 kg垃圾燃燒所產生的熱能可以發電1 kWh左右。針對德陽市垃圾處理場的規模，每1 h需要20 t左右的軟化水以產成蒸汽進行發電，投資巨大，運行費用高。

(4)利用熱能進行發電需增設余熱鍋爐、汽輪發電機組、蒸汽冷凝機組及相應的供配電系統等，由此將導致建設費用大幅度增加。

針對上述幾點問題，德陽市生活垃圾處理場擴容增能工程暫不配置發電系統，而對其進行場地預留，待各方面條件成熟時再做論證。

基于上述內容，對從焚燒爐排出的高溫煙氣采用噴水冷卻的方式進行降溫，高溫煙氣除用于對助燃空氣的升溫外暫不進行其他的余熱利用。

3.5 廢水處理系統

垃圾滲濾液的收集和處理能力按垃圾量10%計。垃圾滲濾液經格柵從垃圾池輸送至滲濾液收集井，在井內沉淀并過濾，上清液全部加壓噴入冷卻塔用于對過熱煙氣的換熱降溫。采用上述方法處理垃圾滲濾液，可達到滲濾液零排放，因此不再配置廢水處理系統。

3.6 工藝流程

本工程所采用的垃圾焚燒處理工藝流程見圖1。

圖1 垃圾焚燒處理工藝流程

4 結論與建議

(1)根據垃圾處理工藝的分析和我國城市垃圾處理的實際經驗，結合德陽市已有垃圾處理工藝特點，有充分理由說明選用高標準和功能合理的垃圾焚燒處理工藝是目前垃圾處理場擴容增能工程的最佳方案;

(2)焚燒工藝是一種節能環保的技術，余熱技術的應用，必將帶來可觀的經濟效益和社會效益，值得推廣;

(3)建議業主單位加強項目建設以及今后的運行管理，加強與周邊鄉鎮溝通，協調處理好附近村民的關系，這是焚燒場有效運行的保證。

[1]陳曉燕，杜波.城市生活垃圾處理技術的現狀與發展趨勢[J].內蒙古環境科學，2004，21(1):64－67

[2]李國建，趙愛華，張益.城市垃圾處理工程[M].北京:科學出版社，2003

[3]聶永豐.三廢處理工程技術手冊[M].北京:化學工業出版社，2000

[4]廢棄物學會.廢棄物手冊[M].金東振，譯.北京:科學出版社，2004

[5]趙由才，宋立杰，張華.實用環境工程手冊[M].北京:化學工業出版社，2002