雙回路立式垃圾熱解爐試驗研究

陳國艷，曾紀(jì)進(jìn)

(1.福建省豐泉環(huán)保控股有限公司，福州 350007；2.清華大學(xué)，北京 100083；3.中德（中國）環(huán)保有限公司，北京 100142)

雙回路立式垃圾熱解爐試驗研究

陳國艷1、2，曾紀(jì)進(jìn)1、3

(1.福建省豐泉環(huán)保控股有限公司，福州 350007；2.清華大學(xué)，北京 100083；3.中德（中國）環(huán)保有限公司，北京 100142)

利用雙回路立式熱解焚燒爐對某地區(qū)的城市生活垃圾進(jìn)行試驗研究，結(jié)果表明，焚燒爐的二燃室溫度能夠達(dá)到850℃，煙氣停留時間超過2s，燃燒灰的熱灼減率小于3%。在廢氣排放口測到的數(shù)據(jù)表明：常規(guī)煙氣的各種有害氣體成分含量均能滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求；二英的含量不僅滿足我國標(biāo)準(zhǔn)的要求，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐盟的標(biāo)準(zhǔn)限值。

雙回路;熱解爐;常規(guī)煙氣成分;二英

引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)及城市建設(shè)的發(fā)展，居民生活水平的提高，城市生活垃圾產(chǎn)生量與日俱增，據(jù)統(tǒng)計，我國城鎮(zhèn)生活垃圾的人均日產(chǎn)量為1.2～1.4kg；人均年產(chǎn)量為440～500kg；如果以39%的城市化人口測算，當(dāng)前我國城市生活垃圾的年產(chǎn)量已超過了2.2億t，如果加上歷年來堆存在城市周邊尚未處理的6O億t陳腐垃圾，在我國現(xiàn)有的約700座大、中城市，已有200多座處于垃圾山的包圍之中，而且城市生活垃圾的產(chǎn)量還在以7%～9%的速度逐年增長。侵蝕土地面積多達(dá)5.3億m2。其中25%是耕地，嚴(yán)重污染土壤、大氣和水體，危及人們賴以生存的自然環(huán)境和生活環(huán)境，危及人類自身的安全，已達(dá)到非治不可的地步。為此，人們迫切希望對這些固體廢棄物進(jìn)行減量化、無害化和資源化綜合處理，變廢為寶[1-3]。

當(dāng)前對這種固體廢棄物，國際上通常采用填埋法、堆肥法、焚燒法等基本處理方法。由于填埋法、堆肥法均要占用大量的土地，又要對垃圾產(chǎn)生的滲濾液進(jìn)行處理，否則會產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染，同時還存在安全和衛(wèi)生的隱患，不是最好的處理方法。隨著處理技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，這些垃圾的熱值被資源化開發(fā)利用成為可能，焚燒法是垃圾無害化處置技術(shù)的發(fā)展趨勢。所以目前發(fā)達(dá)國家和地區(qū)逐步采用焚燒法實現(xiàn)對垃圾的無害化、減量化和資源化處理[4-6]。

我國目前垃圾焚燒處理率還比較低，且焚燒技術(shù)剛剛起步，屬于技術(shù)和設(shè)備短缺型市場，因此，本項研究將為中國垃圾焚燒事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

1 試驗

1.1 試驗設(shè)備與方法

本試驗所用的兩臺焚燒爐為SLR-100雙回路立式熱解爐。該焚燒系統(tǒng)可不間斷連續(xù)穩(wěn)定地運行2400h以上；年運轉(zhuǎn)時間在8000h以上；單臺爐處理能力為100t/d。該焚燒系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 焚燒系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

立式熱解爐產(chǎn)生的裂解氣體在二燃室內(nèi)繼續(xù)充分燃燒。二燃燒室安裝有進(jìn)口二段式柴油燃燒機，燃燒機的開啟幅度或關(guān)閉經(jīng)設(shè)定溫度自動控制。在起爐階段，由于爐溫較低，需要開啟燃燒機對二燃室進(jìn)行加熱升溫，熱解氣體自燃時，爐溫會迅速上升并達(dá)到設(shè)定溫度（900℃左右），助燃裝置則自動關(guān)閉。燃燒裝置具有安全保護(hù)裝置，如果發(fā)生點火失敗或故障熄滅，安全保護(hù)裝置能自動切斷燃料供應(yīng)，燃燒機自動退出機構(gòu)作用，自動將燃燒機退出，以避免燃燒機高溫?zé)龎摹Ｓ捎诙际覂?nèi)溫度達(dá)900℃左右，煙氣在此溫度下的停留時間在2s以上，故煙氣中的各種有害成分（包括劇毒氣體二英），都會在二次燃燒室內(nèi)得到充分的分解和消除。二燃室助燃風(fēng)采用加熱后的循環(huán)煙氣，既可以降低含氧量，控制NOx產(chǎn)生，同時還可以降低二燃室助燃燃料消耗[7]。

二燃室采用特殊結(jié)構(gòu)形式，能使煙氣在二燃室內(nèi)激烈湍流，使煙氣充分混合無死角，滿足了垃圾焚燒的“3T”原則。系統(tǒng)采用計算機集中控制，整個系統(tǒng)為一個微負(fù)壓系統(tǒng)。燃燒供風(fēng)（氧）量根據(jù)燃燒狀況參數(shù)自動調(diào)節(jié)，以達(dá)到熱解爐和二燃室空氣量的自動控制，主、輔風(fēng)雙回路原理如下圖所示。

雙回路立式垃圾熱解焚燒爐流程圖

1.2 試驗樣品

本試驗所用的生活垃圾成分中水分為40%；無機物（容重比）為30%；有機物（容重比）為30%；垃圾具體成分如表2所示。

表2 試驗的垃圾成分統(tǒng)計表

1.3 測試設(shè)備與方法

本試驗的檢測內(nèi)容主要有：煙塵、氯化氫、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、汞、鎘、鉛、煙氣黑度；二英類等。

檢測儀器主要有：電子天平AL104、離子色譜儀861-813、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀Optima43OODⅤ、微電腦煙塵平行采樣儀TH-880F；高分辨氣相色譜儀-高分辨質(zhì)譜儀。

檢測依據(jù)主要有：煙塵、煙氣黑度鍋爐煙塵測試方法（GB5468-1991），環(huán)境空氣和廢氣二英類的測定同位素稀釋高分辨氣相色譜高分辨質(zhì)譜法（HJ77.2-2008）[8]。

檢測方法為：首先在引風(fēng)機與煙囪之間的采樣口上用采樣儀器采樣，然后把采到的煙氣在實驗室進(jìn)行初步分離處理，然后用GC-MS等儀器進(jìn)行分析檢測，即可得到各種氣體的濃度等。

2 結(jié)果與討論

本次采樣地點為廢氣排口，煙氣流速為5.40m/s，氧含量為10.6%，根據(jù)國標(biāo)對含氧量11%的要求進(jìn)行折算。經(jīng)過三次以上檢測，取平均值，檢測到的常規(guī)煙氣及折算結(jié)果如表3所示，檢測的二英類結(jié)果如表4所示，檢測單位為江蘇省優(yōu)聯(lián)檢測技術(shù)服務(wù)有限公司。

表3 常規(guī)煙氣結(jié)果

表4 二英類檢測結(jié)果

表4 二英類檢測結(jié)果

說明：當(dāng)實測濃度小于最低檢出濃度時，計算毒性當(dāng)量濃度時以0計。

檢測結(jié)果實測濃度 O211%折檢測項目（ng/m3）算濃度 I-TEF 毒性當(dāng)量濃度（O211%換算）多氯二苯并二英2,3,7,8-T4CDD ＜0.00115 ＜0.00111 1 ＜0.00111 1,2,3,7,8-P5CDD ＜0.00154 ＜0.00148 0.5 ＜0.000740 1,2,3,4,7,8-H6CDD ＜0.00307 ＜0.00295 0.1 ＜0.000295 1,2,3,6,7,8-H6CDD ＜0.00307 ＜0.00295 0.1 ＜0.000295 1,2,3,7,8,9-H6CDD ＜0.00307 ＜0.00295 0.1 ＜0.000295 1,2,3,4,6,7,8-H7CDD ＜0.0218 ＜0.0210 0.01 ＜0.000210 O8CDD ＜0.333 ＜0.320 0.001 ＜0.000320多氯二苯并呋喃2,3,7,8-T4CDF 0.00307 0.00295 0.1 0.000295 1,2,3,7,8-P5CDF ＜0.00303 ＜0.00291 0.05 ＜0.000146 2,3,4,7,8-P5CDF ＜0.00280 ＜0.00269 0.5 ＜0.00135 1,2,3,4,7,8-H6CDF ＜0.00257 ＜0.00247 0.1 ＜0.000247 1,2,3,6,7,8-H6CDF ＜0.00257 ＜0.00247 0.1 ＜0.000247 1,2,3,7,8,9-H6CDF ＜0.00257 ＜0.00247 0.1 ＜0.000247 2,3,4,6,7,8-H6CDF ＜0.00257 ＜0.00247 0.1 ＜0.000247 1,2,3,4,6,7,8-H7CDF 0.0164 0.0158 0.01 0.000158 1,2,3,4,7,8,9-H7CDF ＜0.00242 ＜0.00233 0.01 ＜0.0000233 O8CDF ＜0.0205 ＜0.0197 0.001 ＜0.0000197二英總量（ngTEQ/m3） — — — 0.0005

表3顯示，折算后的煙塵排放濃度僅為國家標(biāo)準(zhǔn)要求的一半，SO2排放濃度僅為國標(biāo)要求的10%左右，NOx的排放濃度還不到國家標(biāo)準(zhǔn)的5%，其他氣體成分及重金屬排放濃度也遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)限值的要求，完全符合國家的排放要求。從表4可以看出，多氯二苯并二英的各檢測項目，約為標(biāo)準(zhǔn)限值的1%，低于國家標(biāo)準(zhǔn)的限值，也低于歐盟Ⅱ的標(biāo)準(zhǔn)限值。多氯二苯并呋喃的各檢測數(shù)據(jù)顯示，約為標(biāo)準(zhǔn)限值的2%，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國標(biāo)及歐盟Ⅱ的標(biāo)準(zhǔn)限值。

3 結(jié)論

（1）SSR-100-L生活垃圾立式雙回路熱解爐可滿足垃圾處理“3T”的要求。即燃燒區(qū)溫度高于850℃，停留時間大于2s，在二燃室能充分的擾動，達(dá)到混合的目的。

（2）該產(chǎn)品采用回轉(zhuǎn)預(yù)烘干系統(tǒng)、水冷板式耐高溫布料器、低溫出渣等先進(jìn)技術(shù)，確保了設(shè)備的可靠、穩(wěn)定運行；主回路中二燃室和余熱鍋爐采用一體化優(yōu)化組合設(shè)計，尾氣處理系統(tǒng)采用急冷、布袋除塵、活性炭等系列尾氣凈化裝置組合，確保尾氣能達(dá)標(biāo)排放。

（3）該產(chǎn)品尾氣中的有害氣體含量很低，能夠滿足國家標(biāo)準(zhǔn)和歐盟Ⅱ的氣體排放標(biāo)準(zhǔn)。特別是二英的含量僅為0.0005ngTEQ/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0.1ngTEQ/m3歐盟Ⅱ的排放標(biāo)準(zhǔn)限值。

[1]陳國艷，張衍國，朱九龍，曾紀(jì)進(jìn).灰色理論及改良方法對我國垃圾產(chǎn)量的預(yù)測[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2011（6）：51-54.

[3]陳國艷，張衍國，朱九龍，曾紀(jì)進(jìn).垃圾焚燒過程中NOx排放控制研究進(jìn)展[J].四川環(huán)境，2011，30（4）：140-143.

[4]李潤東，李愛民，王雷，池涌，岑可法.添加劑對垃圾焚燒飛灰熔融過程二英分解的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2004，25（1）：144-148.

[5]浮愛青，諶倫建，王建軍.垃圾中典型組分熱重分析研究[J].環(huán)境工程學(xué)報，2007，1（11）：104-106.

[6]王秋紅，熊祖鴻，黃海濤，李海濱.城市生活垃圾中可燃物的熱解特性實驗分析[J].中國電機工程學(xué)報，2003，24（2）：104-107.

[7]張福寶，羅永浩，胡元，段佳.高溫空氣燃燒若干因素對NOx生成量的影響[J].熱能動力工程，2006，21（2）：115-118.

[8]蔣旭光，李香排，池涌，嚴(yán)建華.流化床中典型垃圾組分與煤混燒時排放和脫除研究[J].煤炭轉(zhuǎn)化，2004，24（8）： 210-214.

Experimental Study on Double Loop and Vertical Garbage Pyrolysis Furnace

CHEN Guo-yan1、2, ZENG Ji-jin1、3
(1.Fengquan Environmental Protection Company, Fuzhou 350007; 2.Tsinghua University, Beijing 100083;3. Zhongde (China) Environmental Protection Co., Ltd, Beijing 100142, China)

Experimental study on municipal solid waste of some areas with double loop and vertical garbage pyrolysis furnace is made. The results show that the temperature of the second burning furnace combustion chamber can reach 850℃,the retention time of the flue gas is more than 2 seconds, burning rate of combustion ash is less than 3%. The measured data from exhaust port show that various harmful gases components of conventional flue gas can meet the requirements of national standard; the content of dioxin meets the requirements of national standard, but also is far below European standards.

double loop; pyrolysis furnace; normal flue gas; dioxin

X705

A

1006-5377（2012）02-0043-03