垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)進展與應(yīng)用探討

孫卓 孫振華 籍曉洋

【摘 要】本文通過對垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的進展與應(yīng)用的探討，分析了垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢，及焚燒過程中產(chǎn)生的問題，同時針對這些問題提出了相應(yīng)的建議及對策。

【關(guān)鍵詞】生活垃圾；焚燒發(fā)電；進展；環(huán)境；影響

城市生活垃圾的產(chǎn)生與社會經(jīng)濟的發(fā)展并存，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市生活垃圾正以驚人的速度產(chǎn)生，而在此過程中，我們對于垃圾的處理能力卻嚴重不足，使得垃圾不斷積累增加，同時垃圾處理的成本也不斷升高，如何找到低成本且高效的城市生活垃圾減容辦法已經(jīng)成為不容忽視的問題，垃圾焚燒、填埋、堆肥、厭氧消化、熱解氣化等垃圾處理方式由此產(chǎn)生，垃圾焚燒發(fā)電也應(yīng)運而生。據(jù)調(diào)查，我國具有千萬人口的大城市每天產(chǎn)生的生活垃圾大概有1.8萬噸左右，面對如此多的垃圾，如何處理，便是我們不得不面對的嚴峻問題，也是急需解決的問題。焚燒發(fā)電處理垃圾具有環(huán)保和能源的雙重效益，是未來垃圾處理的主要方式。

一、垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀及問題

目前，世界上垃圾處理技術(shù)最流行和使用最多的是填埋和焚燒，由于焚燒相對于填埋的巨大優(yōu)勢，在發(fā)達國家，垃圾焚燒逐漸取代填埋成為最常用的垃圾處理方式。垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)變成了一種產(chǎn)業(yè)，既解決了垃圾處理的大問題，為城市垃圾進行了有效的減容，又解決了能源的問題，與此同時，又給人們帶來了經(jīng)濟效益。我國的垃圾焚燒發(fā)電的應(yīng)用盡管呈現(xiàn)著欣欣向榮的場景與狀態(tài)，可是中間還是有一些問題。從目前的垃圾焚燒發(fā)電廠的分布來看，我國的垃圾焚燒發(fā)電廠多數(shù)分布在東南部地區(qū)，中西部及北部地區(qū)的垃圾焚燒發(fā)電廠數(shù)量卻很少，另外，我國的垃圾焚燒發(fā)電及焚燒發(fā)電所需的設(shè)施建設(shè)起步較晚，技術(shù)與設(shè)施都相對落后。

二、垃圾焚燒發(fā)電常用的焚燒爐型

目前國內(nèi)外應(yīng)用較多、技術(shù)比較成熟的生活垃圾焚燒爐爐型主要有：機械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、氣化熱解爐及回轉(zhuǎn)窯焚燒爐。四種爐型各有其特點，在不同場合均有應(yīng)用。

（一）機械爐排爐

機械爐排爐是我國目前應(yīng)用最普遍的垃圾焚燒爐。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，以及科研生產(chǎn)機構(gòu)的共同努力，我國的爐排爐技術(shù)已經(jīng)相對成熟，相繼推出了多種多樣的爐排爐。相較于其他焚燒爐而言，機械爐排爐對于燃料的適用范圍比較廣，燃料處理相對簡單，同時對燃料的處理較充分。是目前世界上最常用、處理量最大的城市垃圾焚燒爐。在歐美等先進國家得到廣泛使用，其單臺最大規(guī)模可達1100t/d，技術(shù)成熟可靠。垃圾在爐排上通過三個區(qū)段：預(yù)熱干燥段、燃燒段和燃燼段。垃圾在爐排上著火，熱量不僅來自上方的輻射和煙氣的對流，還來自垃圾層的內(nèi)部。爐排上已著火的垃圾通過爐排的特殊作用下，使垃圾層強烈地翻動和攪動，引起垃圾底部的燃燒。連續(xù)的翻動和攪動，也使垃圾層松動，透氣性加強，有利于垃圾的燃燒和燃燼。但是爐排爐也有很大的缺點。從整體運行來看，國產(chǎn)的爐排爐焚燒裝置主要存在兩個問題：一是機械運動問題。爐排爐的運行需要液壓或機械運動裝置來推動，目前在這項裝置上還存在很多問題，比如液壓桿容易斷裂就推動方向容易出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致焚燒爐兩側(cè)護板很快就被磨穿，垃圾進料和爐渣出口的設(shè)計問題等等；二是對排爐的運行操作，國外已經(jīng)有一百多年的爐排爐焚燒垃圾的歷史，我國這項技術(shù)才剛起步，還需要不斷地進行完善[1]。再有就是爐排爐焚燒發(fā)電會產(chǎn)生較多的有害氣體，對于空氣質(zhì)量的污染更加大。針對這些問題不斷的進行改善修正，要不斷的完善爐排爐垃圾焚燒技術(shù)。

（二）流化床焚燒爐

流化床技術(shù)在70年前便已被開發(fā)，之后在20世紀60年代應(yīng)用來焚燒工業(yè)污泥，在70年代用來焚燒生活垃圾，80年代在日本得到相當(dāng)?shù)钠占埃袌稣加新蔬_10%以上，但在90年代后期，由于煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的提高和自身的不足，在生活垃圾焚燒上的應(yīng)用有限。目前該爐型多用于日處理垃圾500t以下規(guī)模的處理項目，尚未得到廣泛應(yīng)用，有待于進一步完善。流化床焚燒爐的焚燒機理與燃煤流化床相似，利用床料的大熱容量來保證垃圾的著火燃燼，床料一般加熱至600℃左右，再投入垃圾，保持床層溫度在850℃。流化床焚燒爐可以對熱值較低垃圾進行焚燒處理，燃燒十分徹底。但原生垃圾入爐前需要進行篩分及破碎預(yù)處理，同時為了保證燃燒至少需要摻燒5%煤。

（三）CAO氣化焚燒爐

CAO氣化焚燒爐又稱干流熱解氣化焚燒，干流熱解氣化焚燒的使用原理主要就是通過將固體廢棄物通過熱解氣化技術(shù)配合焚燒系統(tǒng)通過整流進行發(fā)電的過程，CAO氣化焚燒爐有兩個燃室，一燃室主要是通過低溫燃燒來對金屬的燃燒，同時控制重金屬的發(fā)揮，二燃室主要是通過高溫燃燒，通過高溫來分解一燃室燃燒過程中產(chǎn)生的二噁英。由此可見，使用CAO氣化焚燒爐的缺點就是整個焚燒過程的熱效率比較低，垃圾中的固定碳不能完全燃盡。

（四）回轉(zhuǎn)窯焚燒爐

回轉(zhuǎn)窯焚燒爐的燃燒機理與水泥工業(yè)的回轉(zhuǎn)窯相類似，主要由一傾斜的鋼制圓筒組成，筒體內(nèi)壁采用耐火材料砌筑，也可采用管式水冷壁，用以保護滾筒。垃圾由入口進入筒體，并隨筒體的旋轉(zhuǎn)邊翻轉(zhuǎn)邊向前運動，垃圾的干燥、著火、燃燒、燃燼過程均在筒體內(nèi)完成。并可根據(jù)筒體轉(zhuǎn)速的改變調(diào)節(jié)垃圾在窯內(nèi)的停留時間。回轉(zhuǎn)窯常用于成分復(fù)雜、有毒有害的工業(yè)廢物和醫(yī)療垃圾，在當(dāng)前垃圾焚燒中應(yīng)用較少。

三、針對垃圾焚燒發(fā)電的問題解解決策略

隨著城鎮(zhèn)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，垃圾的產(chǎn)生量也越來越大，垃圾焚燒就目前來看是很有前景的產(chǎn)業(yè)。目前為止，我國垃圾焚燒的問題主要表現(xiàn)在：首先，垃圾的排放量大，垃圾焚燒發(fā)電廠少，尤其是中西部地區(qū)，我國應(yīng)該加大在垃圾焚燒發(fā)電上的投入，爭取可以做到將可用于焚燒發(fā)電的垃圾都做到物盡其用，這樣做能夠更好地處理城市中的垃圾的積累，同時對于城市的市容也有很大的好處。其次，垃圾焚燒處理對于環(huán)境來說是一把雙刃劍，既有利也有弊。垃圾焚燒處理對于環(huán)境的優(yōu)勢在于以下兩點：一是，將垃圾進行焚燒發(fā)電，減少不可分解的垃圾對于自然環(huán)境的危害，二是將垃圾進行焚燒發(fā)電，節(jié)約了使用煤或石油進行發(fā)電，節(jié)約了自然資源。同時，垃圾焚燒發(fā)電對于環(huán)境也有弊端。

（一）垃圾分類系統(tǒng)尚未建立起來

我國垃圾的分類是這幾年剛剛出來的，真正完善的垃圾分類系統(tǒng)尚未健全。這在一定程度上影響了垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的進展和使用。目前我國的垃圾焚燒與發(fā)達國家不同，我國的垃圾焚燒爐基本上遵循著“來什么就燒什么”的原則。廚余垃圾、塑料、橡膠制品這些最容易產(chǎn)生二噁英的“罪魁禍?zhǔn)住保煸谒欣幸粺酥＠鞜龑贌隣t的要求高，且煙氣處理技術(shù)復(fù)雜、難度大。如果投資不足、技術(shù)不過關(guān)，垃圾混燒就成了產(chǎn)生二噁英有毒物的一個重要起因[2]。

（二）部分垃圾焚燒廠的運營和建設(shè)管理不規(guī)范

垃圾焚燒發(fā)電將垃圾進行焚燒，垃圾中會產(chǎn)生很多的有害氣體，其中主要以二噁英為主，二噁英難于在線監(jiān)控，這種有害氣體對空氣的危害很大，嚴重影響了空氣質(zhì)量，從而影響了居民身體健康。另外，很多垃圾焚燒發(fā)電廠將沒有及時焚燒的垃圾進行堆放，對發(fā)電廠周圍的環(huán)境造成了污染，以及在垃圾焚燒發(fā)電過程中產(chǎn)生的廢棄物的處理上，并沒有有效的方法，所以也會對周圍的環(huán)境和居民的生活造成影響。

據(jù)調(diào)查，90%的垃圾可以回收和重新利用，如能將垃圾分類與回收做到極致，不僅能夠提高原料利用率，減少不必要的浪費，而且將從根本上減少垃圾焚燒發(fā)電廠與填埋場的建設(shè)[3]。所以，在垃圾回收分類上要建立完善的垃圾回收分類系統(tǒng)，同時對垃圾焚燒廠無論在選址還是在運營建設(shè)方面都應(yīng)該嚴格監(jiān)管。

【參考文獻】

[1]劉軍偉，雷廷宙，楊樹華，李在峰，何曉峰.淺議我國垃圾焚燒發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中外能源，2012，17（06）：29-34.

[2]張海霞，李愛民，楊繼文.垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在我國的應(yīng)用前景及存在問題初探[J].化工進展，2010，29（S1）：91-95.

[3]方源圓，周守航，閻麗娟.中國城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用[J].節(jié)能技術(shù)，2010，28（01）：76-80.