垃圾焚燒技術綜述

【摘 要】垃圾處理是城市發展繞不開的課題，垃圾焚燒法是一種可同時實現廢物無害化、減量化、資源化的處理技術。尤其適宜處理有機成分多、熱值高的廢物，也是城市垃圾處理的一種有效方法。

【關鍵詞】焚燒技術；垃圾處理；綜述

焚燒法是一種高溫熱解處理技術，即以一定量的過量空氣與被處理的有機廢物在焚燒爐內進行氧化燃燒反應，廢物中的有害有毒物質在800-1200℃的高溫下氧化、熱解而被破壞，是一種可同時實現廢物無害化、減量化、資源化的處理技術。

焚燒法不但可以處理固體廢物，還可以處理液體廢物；不但可以處理城市垃圾和一般工業廢物，而且可以用于處理危險廢物。在焚燒處理城市生活垃圾時，也常常將垃圾焚燒處理前暫時儲存過程中產生的滲濾液和臭氣引入焚燒爐焚燒處理。焚燒法事宜處理有機成分多、熱值高的廢物；當處理可燃有機物組分很少的廢物時，需要補加燃料，這回使運行費用增高。但如果有條件輔以適當的廢熱回收裝置，則可彌補上述缺點，降低廢物焚燒成本，從而獲得較好的經濟效率。

一、垃圾焚燒發電技術裝備

一座大型垃圾焚燒系統主要由以下部分組成：

①前處理/進料系統

前處理通過破碎，磁選、篩選、風選、分級精篩選，工人分選等工序，將不燃燒物及不適燃物與可燃物分開，可燃物可制成垃圾 衍生燃料（RDF）。進料系統由計量裝置，貯存池，吊車，料斗，給料機等組成。

②焚燒系統

焚燒系統為主體工藝部分，由不同類型的焚燒爐組成。城市垃圾焚燒系統分為混焚式和衍生燃料焚燒兩大類。混燒式采用的焚燒 爐主要有控氣式，旋轉窯式和流化床式。

③廢氣處理系統

廢氣處理系統主要設備技術有：文氏洗滌器、靜電吸塵器、布袋防塵器、濕式洗氣、干式洗氣塔等，近來多采用干式或半干式 洗氣塔或不同類型的氣體凈化裝置，配合布袋除塵器為主體設備的工藝。目前已開發出以去除二惡英NCx，SOx，HCI等酸性氣體的工藝。

④廢熱回收/發電系統

回收廢熱可包括三種主要工藝，水冷卻型，半廢熱回收型和全廢熱回收型三大類?；厥盏膹U熱用于生產低壓和高壓蒸氣。如果設置汽電共生系統，可進行發電。主要設備有余熱鍋爐，高壓蒸汽缸，渦輪發電機以及輔助配套設備。

⑤灰渣處理系統

垃圾焚燒灰渣可分為細渣、底灰、鍋爐灰、飛灰等。一般而言，其物理化學特性隨爐型有所改變，主要含SiO2，AL2O3，CaO，Fe2O3，MgO，Na2O和K2O等。通過收集，輸送系統，灰渣可進一步制作工業建材原料或填埋處理。

二、垃圾焚燒爐

垃圾焚燒爐是整個垃圾焚燒發電系統的關鍵，目前，國內主要有爐排焚燒爐和流化床焚燒爐兩種。

1.爐排焚燒爐

有機械爐排和脈沖拋式爐排焚燒爐

（1）機械爐排焚燒爐

特點：爐排的材質要求和加工精度要求高，要求爐排與爐排之間的接觸面相當光滑、排與排之間的間隙相當小。另外機械結構復雜，損壞率高，維護量大。爐排爐造價及維護費用高，使其在中國的推廣應用困難重重。

該工藝在中國焚燒垃圾適用性不強，我國垃圾沒有嚴格分類，垃圾中含水分較高、成分復雜，所以熱值很低，很難把垃圾焚燒透徹，爐內溫度難以提高，造成二次污染的可能性就大。

（2）脈沖拋式爐排焚燒爐

其優點是：

（1）處理垃圾范圍廣泛 能夠處理工業垃圾、生活垃圾、醫院垃圾廢棄物、廢棄橡膠輪胎等。

（2）燃燒熱效率高 正常燃燒熱效率80%以上，即使水份很大的生活垃圾，燃燒熱效率也在70%以上。

（3）運行維護費用低 由于采用了許多特殊的設計以及較高的自動化控制水平，因此運行人員少（包括除灰渣人員在內一臺爐僅需兩人），維護工作量也較少。

（4）可靠性高 經過近20年運行表明，此焚燒爐故障率非常低，年運行8000小時以上，一般利用率可達95%以上。

（5）排放物控制水平高 由于采用二級煙氣再燃燒和先進的煙氣處理設備，使煙氣得到了充分的處理。經長期測試，煙氣排放物中CO含量1—10PPM，HC含量2—3PPM，NOx含量35PPM，完全符合歐美排放標準。煙氣在二、三級燃燒室燃燒時溫度達1000℃，并且停留時間達2秒以上，可使二惡英基本分解，煙氣中二惡英的含量為0.04ng/m3，遠低于歐美標準0.1ng/m3。

（6）爐排在壓縮空氣的吹掃下，有自清潔功能。

2.流化床焚燒爐

已成為垃圾焚燒爐國產化的主力。

流化床焚燒主要依靠爐膛內高溫流化床料的高熱容量、強烈摻混和傳熱的作用，使送入爐膛的垃圾快速升溫著火，形成整個床層內的均勻燃燒。

循環流化床燃燒是近30年才發展起來的一個新技術分支。它繼承了一般流化床燃燒固有的對燃料適應性強的優點，同時提高了流化速度、增加了物料循環回路。大量的物料被煙氣帶到爐膛上部燃燒，經過內、外循環的多個途徑再返回爐膛下部，提高了爐膛上部的燃燒放熱份額，增強了爐膛上下部之間的物料交換，使整個爐膛處于均勻的高溫燃燒狀態，確保煙氣在高溫區的有效停留時間。能保證垃圾各組分的充分燃盡，使有毒有害物質的分解破壞更為徹底；也防止了局部超溫的出現，對常量污染物（SO2、NOx等）的控制更為有力。因此，循環流化床燃燒技術一出現就被能源環境界公認為是一種環境友好型的焚燒方式。

國內在開發循環流化床垃圾焚燒技術方面投入力量較大，在焚燒處理混合收集的原生垃圾方面具有獨到之處。為了確保爐膛內物料持續均勻流化，國外主要通過將垃圾可燃組分制成“垃圾衍生燃料”（RDF）均勻顆粒來實現；國內技術則主要借助完善流化供風和原生垃圾給料系統，加速包括不可燃物在內的爐渣的排出，以及積極維持循環物料的平衡等手段，只需要輔之以對超大尺寸組分入爐的限制來解決問題。這種爐型的開發，為焚燒技術和我國焚燒產業的發展注入了新的活力。以中國科學院、浙江大學和清華大學等為代表的研發成果為基礎，已經建設了20多個循環流化床垃圾焚燒發電工程項目。

針對我國混合收集的生活垃圾發展的循環流化床垃圾焚燒技術，已經達到了商業化應用的階段，并日趨成熟，形成了不同處理能力的系列化產品。給料、排渣、燃燒控制、尾氣處理設備已有較好配套，入爐垃圾不需要復雜的前處理，產汽與常規汽輪發電設備參數配套，具有顯著的環境和經濟效益。

（1）適于焚燒處理我國一般混合收集的原生垃圾，燃盡完全，殘渣熱灼減率<1～2%；

（2）可以焚燒處置固形垃圾和其他氣態或液態、熱值懸殊的燃料和廢棄物，垃圾堆放、儲存過程中產生的垃圾滲瀝液都可以直接送入爐膛焚燒處置；

（3）為避免入爐垃圾品質變化及差異過大對焚燒狀態的影響，可以向爐內添加適量的輔助燃料煤，而不必用油。價廉易得，添加量較少；

（4）系統設備配套研發，對垃圾的分選和預處理要求很低，不需要復雜的預處理工藝，運行穩定。爐內沒有復雜的運動機構，設備故障率低；

（5）單爐處理量較大。目前已形成單爐處理能力從100-500噸/日的產品系列，能夠適應大型垃圾焚燒廠的建設要求；

（6）可以把過熱器布置在這類焚燒爐型所特有的物料循環通道中，隔絕與焚燒煙氣的接觸，避免高溫HCl腐蝕；所生產的過熱蒸汽溫度達到常規熱電系統參數，提高垃圾發電效率；

（7）焚燒爐膛內各處溫度均勻，并采用了分級供風及爐內添加石灰石等措施，能徹底分解有毒有害物質，有效控制NOx、SOx等的生成，實現了環境友好。

但循環流化床垃圾焚燒技術也存在一些不足：

（1）與機械爐排爐相比，發展歷史不長，系統配套，特別是與原生垃圾不作分選處理相關的給料、排渣設備還需長期考驗，不斷完善；

（2）雖然從技術發展到生產制造，均立足于國內，設備維護和技術更新都更加方便、經濟、快捷，但對在設計準則和加工工藝等方面，仍需積累經驗、形成實用可行的行業標準，不斷完善；

（3）一般循環流化床焚燒爐飛灰比例較高，灰量較大。按照我國目前有關法規，焚燒爐飛灰需按危險廢棄物作專門處置，處置成本較高。需要從減少飛灰量和降低飛灰毒性兩個方面入手，探求解決方案，采用多渠道排灰和發展相應排灰安全處置的技術。