淺析生活垃圾焚燒的余熱利用

王紀(jì)偉

摘要：隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和人民生活水平的提高，所產(chǎn)生的生活垃圾也在急劇地增加。為了更方便的處理和更好的利用好生活垃圾，目前采用的比較普遍的方式是對生活垃圾進(jìn)行焚燒處理，通過回收焚燒產(chǎn)生的能量達(dá)到垃圾處理的減容化、無害化和資源化的效果。要充分的利用和吸收國外的先進(jìn)技術(shù)，研制適合我們自己的垃圾焚燒設(shè)備，將潛藏在生活垃圾內(nèi)部的能量釋放出來，為我們的生產(chǎn)和生活提供能源。

關(guān)鍵詞：生活垃圾；焚燒處理；余熱利用

1垃圾焚燒處理技術(shù)

目前在生活垃圾的處理的方式中比較成熟的主要有填埋、堆肥和焚燒。利用焚燒的方法處理生活垃圾可以實(shí)現(xiàn)徹底殺菌和消毒，并且可以產(chǎn)生大量的熱能，另外還能快捷有效的實(shí)現(xiàn)減量化，正因?yàn)槿绱瞬懦蔀閲鴥?nèi)外主要的處理垃圾的方式。生活垃圾通常要先經(jīng)過預(yù)處理，分選出可以回收的垃圾和體積較大的垃圾。在當(dāng)垃圾的低位發(fā)熱值大于4180kJ/kg時(shí)，具有最好的燃燒效果；一旦低于該值，就需要添加煤、油、天然氣等輔助燃料來進(jìn)行助燃。

焚燒是一種通過高溫?zé)峄瘜W(xué)處理垃圾的技術(shù)，也是一種將垃圾熱能進(jìn)行利用的形式。在800～1000℃的溫度范圍，垃圾中的可燃部分可以與氧氣產(chǎn)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，并且釋放出大量的熱量。產(chǎn)生大量的高溫燃燒氣和少量的穩(wěn)定的固體殘?jiān)?/p>

1.1垃圾焚燒處理的優(yōu)點(diǎn)

垃圾焚燒處理相比于其他垃圾處理方法有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

（1）消毒比較徹底、具有較高的穩(wěn)定化程度、處理方式更衛(wèi)生。城市垃圾經(jīng)高溫焚燒處理后；惡臭氨氣和有機(jī)質(zhì)被高溫分解；處理后的殘?jiān)芍苯犹盥裉幹谩?/p>

（2）經(jīng)焚燒處理后的垃圾可以實(shí)現(xiàn)80%～90%的減容，減容效果更好；

（3）可以實(shí)現(xiàn)全天候的操作，處理起來的效率更高，受到外界的影響更小；

（4）焚燒處理的費(fèi)用比較合算，而且可以實(shí)現(xiàn)熱能的回收利用，資源化程度高，占地面積比較少，發(fā)展前景更好。

2垃圾焚燒的余熱利用

2.1直接利用

將焚燒時(shí)產(chǎn)生的煙氣的余熱轉(zhuǎn)化為蒸汽、熱水和熱空氣后直接提供給外界是垃圾焚燒余熱利用最直接的形式。另外余熱后的助燃熱空氣可以把熱量帶人焚燒爐內(nèi)，不僅可以提高垃圾焚燒的效率，還能提高焚燒爐體內(nèi)可以有效利用的熱量。熱水，蒸汽一方面可以供給焚燒廠自身的生產(chǎn)需要，另一方面還可以對外供應(yīng)作為生產(chǎn)生活的能源。

不過對于熱能的直接利用也受到很多條件的限制，包括垃圾焚燒廠自身的生產(chǎn)需要和與受納點(diǎn)的距離等因素。能夠最有效的直接利用余熱的重要的前提是焚燒廠建設(shè)和規(guī)劃必須要非常合理，不然的話可能會(huì)因?yàn)闊o法實(shí)現(xiàn)平衡的供求關(guān)系而導(dǎo)致余熱的白白浪費(fèi)。

2.2佘熱發(fā)電

將熱能轉(zhuǎn)化為電力能夠克服因受建廠規(guī)劃的限制而不能充分直接利用余熱的缺點(diǎn)。余熱轉(zhuǎn)化為電力后受長途運(yùn)輸限制很少，如果對小型分散的焚燒廠進(jìn)行整合，還能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化。不過把余熱轉(zhuǎn)化為電力會(huì)增加焚燒廠的固定投資，整個(gè)焚燒廠的運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)相應(yīng)的增加，但是余熱轉(zhuǎn)化為電力后也會(huì)給焚燒廠帶來穩(wěn)定的收益，相對來說經(jīng)濟(jì)效益更明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國每年處理的生活垃圾已達(dá)到1.5億噸，若焚燒處理率為15%，按每噸垃圾250 kW.h的發(fā)電量來計(jì)算的話，通過焚燒處理的垃圾每年的發(fā)電量可以達(dá)到56.71億kW.h，可以看出垃圾作為—種新型能源來進(jìn)行開發(fā)利用前景是非常可觀的。

美國的169座垃圾焚燒設(shè)施中，就有37座設(shè)施是采用焚燒后的余熱進(jìn)行發(fā)電，其每年的發(fā)電總量可以高達(dá)200MW。在日本東京的13座垃圾焚燒廠，不僅通過余熱發(fā)電帶來大量收入，同時(shí)還為居民生活提供蒸汽和熱水。北京、上海、天津、重慶、廣州、長沙、珠海等城市都在建或擬建垃圾焚燒發(fā)電廠并且對余熱發(fā)電進(jìn)行了大量的可行性研究。不少國家有明確規(guī)定，垃圾焚燒廠廠家有義務(wù)回收垃圾焚燒時(shí)產(chǎn)生的能源，還有其他國家規(guī)定，電力公司有義務(wù)購買垃圾焚燒廠全年的電力。

2.3熱電聯(lián)供

熱能在轉(zhuǎn)化為電能的過程中，會(huì)有非常大的損失，其損失率大小由垃圾的發(fā)熱量、余熱鍋爐的熱效率以及氣輪發(fā)電機(jī)組的熱效率等決定。熱電聯(lián)供的方式，能夠?qū)⒐岷桶l(fā)電聯(lián)合在一起，充分的提高垃圾在焚燒時(shí)所產(chǎn)生的熱能的利用效率。單純的熱能轉(zhuǎn)化為電能只能有效的利用13%～22.5%的熱能，而采用熱電聯(lián)供的組合方式，對焚燒廠的熱能的利用效率卻可以提高到50%左右，如果組合的更合理甚至可以達(dá)到70%。

將發(fā)電和區(qū)域性供熱結(jié)合在一起是焚燒廠常用的熱電聯(lián)供的方式，區(qū)域性供熱又可細(xì)分為居民區(qū)供熱（冷）、工業(yè)供熱（冷）和農(nóng)業(yè)供熱。目前在我國，常用的熱電聯(lián)供的模式主要有：發(fā)電+居民區(qū)供熱（冷）；發(fā)電+工業(yè)供熱（冷）；發(fā)電+農(nóng)業(yè)供熱；發(fā)電+工業(yè)供熱（冷）+居民區(qū)供熱（冷）；發(fā)電+工業(yè)供熱（冷）+農(nóng)業(yè)供熱；發(fā)電+居民區(qū)供熱（冷）+農(nóng)業(yè)供熱等。

影響熱電供應(yīng)模式的最主要的因素就是焚燒廠建設(shè)的合理性，另外還需要保證有穩(wěn)定的熱（冷）商品的受納用戶。由于直接供熱時(shí)對熱能的利用效率比利用熱能發(fā)電后再輸送給最終用戶的熱能利用效率要高很多的，因此在采用熱電聯(lián)供的方式時(shí)可以采用一種近乎理想的方式來對外供應(yīng)熱電。換句話說就是在滿足供熱為前提的情況下，利用剩余的熱能來進(jìn)行發(fā)電，以此實(shí)現(xiàn)能源利用效率的最大化。

結(jié)論：對于生活垃圾的焚燒處理能夠?qū)崿F(xiàn)廢物的充分利用，是一種變廢為寶的有效途徑。雖然在我國，大多數(shù)的中小型城市人民的總體生活水平不是很高，而且生活垃圾中的可燃、易燃的成分很少，采用垃圾焚燒法處理垃圾的一次性投資也非常高，如果建設(shè)大的焚燒廠就需要承受很大的經(jīng)濟(jì)壓力，甚至?xí)鲞@些中小城市的經(jīng)濟(jì)承受能力，因此并不適合采用焚燒來處理。不過隨著城市經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，土地資源也越來越匱乏，采用焚燒的方式處理垃圾勢在必行。