垃圾焚燒發電廠技術分析

摘 要：文章中介紹了目前城市生活垃圾處理的幾種方法，闡述了垃圾焚燒發電是垃圾處理的有效手段，并介紹了焚燒垃圾的主要技術方法和垃圾焚燒中在對環境影響方面上的問題，如重金屬污染、二 英等。

關鍵詞：城市生活；垃圾焚燒；發電二 英

目前，我國許多城市陷入了垃圾包圍的狀態。垃圾不僅污染環境，威脅人類健康，龐大數量的垃圾更侵占了大量的土地。資料顯示，全世界垃圾年均增長速度為8.42%，中國垃圾增長率達10%以上，中國已成為垃圾包圍城市最嚴重的國家之一。垃圾數量日益增長，危害人類健康，壓縮人們生活的空間。垃圾減量化、無害化、資源化處理，使“放錯地方的資源”合理利用已經成為當務之急。

1 垃圾處理途徑和特點概述

填埋、堆肥和焚燒是垃圾處理的主要途徑：垃圾填埋方式需占用大量的土地資源，填埋產生的惡臭氣體（甲烷、二氧化碳）和滲濾液，直接污染大氣、地表水源和地下水源。隨著我國社會經濟發展，垃圾填埋和城市化進程矛盾不斷加深，城市生活垃圾填埋已經難以為繼。堆肥是處理與利用垃圾的一種方法。利用垃圾或土壤中的微生物，使垃圾中的有機物降解，形成一種類似腐蝕質土壤的物質，常用作肥料改善土質。其優點是投資較低、技術簡單、垃圾分解后作為肥料再利用；缺點是對垃圾分類要求高、分解中會產生氣體污染環境。該方法適用于垃圾分類系統較完善、可降解有機物含量較高的城市垃圾處理。2013年歐盟人均產生481公斤垃圾，其中有43%被分類回收或堆肥。焚燒是垃圾處理“三化”的有效方式。焚燒后垃圾的質量、體積約為原來1/10和1/20，約2.5噸垃圾的熱值和1t煙煤的熱值相當，如將這些垃圾合理應用，我國每年可節煤約5000萬噸，與填埋、堆肥方式相比有巨大的優勢。西方發達國家在上世紀七十年代就投產了一批焚燒垃圾發電站。我國在深圳、杭州、珠海等城市也投建了多座垃圾焚燒發電站，并取得了良好的效果。近年我國出臺了很多政策，例如垃圾處置補貼，垃圾焚燒發電電價補貼、稅費減免等政策方針推動垃圾的資源化發展。在良好的政策引導和技術支持下，垃圾焚燒發電供熱已發展成為我國城市垃圾“三化”處理的主要發展方向。

2 垃圾焚燒的條件和方式

從燃料角度來說，燃燒熱值達一定值時，才能從設備、能量的投入中獲得收益。當垃圾發熱值>5000kj/kg時燃燒穩定，燃燒效果較好；而發熱值≤3344kj/kg時，燃燒不穩定，此時需投燃油助燃。垃圾中含水量較大，需要在焚燒前進行干燥處理，一些垃圾處理過程產生有害的劇毒物質，需進行分類，這些預處理和分類會加大設備和運行的投入。垃圾焚燒技術主要有三大類：層狀燃燒技術，主要是爐排爐燃燒；旋轉燃燒技術，主要是回轉窯燃燒；流化床燃燒技術，主要是循環流化床燃燒。

2.1 層狀燃爐技術

爐排爐從上往下分為幾層爐排，爐排由傳動裝置帶動，上下各層爐排運動方向相反。垃圾燃料通過進料裝置進入爐排隨爐排依次由上往下移動、燃燒；燃燒產生的高溫煙氣經輻射和對流的方式傳熱給鍋內給水產生高溫高壓蒸汽帶動汽輪機發電機，低溫煙氣經除塵、脫硫脫銷等設備達標后由煙囪排出。在爐排移動過程中，垃圾燃料依次通過干燥區、燃燒區和燃盡區。在干燥區完成垃圾燃料的干燥和加熱，揮發出可燃氣體等過程，是燃燒的準備階段，需要的空氣量少；在燃燒區完成垃圾燃料和可燃氣體的燃燒，需要鼓入大量空氣；燃盡階段是燃料燃盡排渣階段。垃圾組分不同，各階段所需時間和空氣量也同，合理控制爐排運轉速度、給料層厚度和風量配比，才能獲得更好的焚燒效果。這種燃燒方式對入爐垃圾要求不是很高，不需進行嚴格的預處理。但焚燒垃圾的爐排的材質規格和加工精度很高，傳動機械的結構也較復雜，故設備的投入、運行和維護成本也較高。西方發達國家普遍采用這種燃燒技術，且已發展得較為成熟。

2.2 回轉爐技術

爐體為傾斜的圓筒形，內壁采用耐火磚砌筑或水冷壁敷設。爐筒由電機帶動旋轉，內壁上有擋板，垃圾燃料由筒體旋轉從下部反復帶到上部，靠自重落下，與鼓入的空氣和高溫煙氣進行充分接觸，因而燃燒比較完全。調節筒體轉動速度和風量即可控制燃燒，操作簡單，焚燒均勻、速度快，運行和維護成本較低。回轉爐的熱效率較低，燃燒中會伴隨著臭味，需加裝脫臭裝置或導入高溫后焚燒。國內外一般用于醫用垃圾的焚燒。

2.3 流化床技術

循環流化床的原理是燃料在流化狀態下燃燒。一定顆粒燃料和脫硫用的石灰石經給料器進入爐床，空氣通過爐床以一定速度向上吹入爐膛，粒狀燃料在爐床上翻滾和燃燒，與空氣和高溫煙氣充分接觸，呈流化狀。粗粒在下部燃燒，細粒在上部燃燒，吹出爐膛的粒子進入旋風分離器分離后，再進入爐膛中循環燃燒，燃盡后的灰渣經冷渣器后排出爐外。循環流化床著火穩定性很好，低負荷時燃燒穩定性也很好；燃料適用性廣，對焚燒熱值低、水份高的城市生活垃圾有很好的適用性；負荷調節范圍較大，爐效率可達95%以上。循環流化床獨特的燃燒方式和機理，其有害物質如氮氧化物、二 英等的產生和排放量少于其他方式，循環流化床鍋爐被公認是垃圾焚燒產生二 英最少的鍋爐。

3 垃圾焚燒技術中的問題

3.1 二 英

二 英是垃圾焚燒中含氯化合物產生的一種強致癌、毒性物質。目前抑制二 英產生的主要技術措施是“3T”原則：溫度控制，提高爐膛溫度；過程時間控制，提高高溫區停留時間；過程擾動控制，提高擾動強度。另外控制燃燒的過量空氣系數，采用活性炭吸附等措施也可減少二 英的產生和排放。

3.2 二氧化硫和氮氧化物

和化學燃料一樣，垃圾焚燒會產生硫、氮的氧化物。垃圾焚燒電廠主要采用傳統的脫硫脫硝工藝，使得煙氣達到排放標準。

3.3 焚燒的灰渣

垃圾焚燒會產生飛灰和爐灰渣。這些灰渣中不僅含有二 英，還富含重金屬元素（如鉛、鎘、鉻、鋅等），對人們健康的危害極大，須將垃圾焚燒后的灰渣作為危險固體廢物進行處理。目前國內外主要采用飛灰固化和飛灰穩定化進行處理，如采用水泥固化填埋、密封填埋、和化學穩定后填埋等方式處理垃圾焚燒后灰渣。

3.4 滲濾液

垃圾堆放和處理會產生大量成分復雜、危害較大的滲濾液，其COD>8000mg/L，BOD>5000mg/L，會污染地表水和地下水，必須進行無害化處理。采用垃圾滲濾液回噴燃燒裝置將其送入爐中燃燒是焚燒垃圾發電站的一種做法。目前對垃圾滲濾液尚無成熟的處理工藝，各研究和科研機構的研究方向主要集中在電解、催化濕式氧化、膜生物反應器等。

4 結束語

城市垃圾“三化”處理，不僅能緩解垃圾給大氣、水源、土地帶來的壓力，還能充分利用再生能源，產生經濟效益。隨著社會進步和經濟發展需要，越來越多的城市生活垃圾焚燒供電供熱站將陸續投入運行，隨之也帶來了二 英、重金屬，等二次污染問題。我們只有不斷深入學習和探索，不斷研究和發展，完善垃圾焚燒技術并使之成熟，才能使社會生活、經濟效益和環境保護和諧統一，才能促進社會經濟環境資源的可持續發展。

參考文獻

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作者簡介：李俊良（1987-），男，主要從事節能工程設計工作。