城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展

方愛琴

（河南省安裝集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南 洛陽 471000）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市生活垃圾給環(huán)境帶來的影響逐漸加劇，城市工業(yè)生產(chǎn)以及生活垃圾的產(chǎn)生促使公民需要科學(xué)合理地應(yīng)用城市垃圾。城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)主要是利用焚燒鍋爐燃耗城市垃圾產(chǎn)生的熱量進(jìn)行發(fā)電，可使現(xiàn)階段的城市垃圾污染問題得到緩解[1]。

1 城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

雖然我國垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展時(shí)間相對(duì)較晚，與西方國家的技術(shù)水平存在一定的差距，但是我國的垃圾焚燒技術(shù)已經(jīng)取得了一定的發(fā)展成果，我國首次開展垃圾焚燒廠建設(shè)工作中應(yīng)用的焚燒設(shè)備主要是日本設(shè)備，國內(nèi)設(shè)備并沒有于垃圾焚燒廠的首次建設(shè)中[2]。在垃圾焚燒廠投建數(shù)量以及建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的前提下，垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)也越發(fā)成熟，國內(nèi)設(shè)備已實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)目標(biāo)，不僅降低垃圾焚燒廠的焚燒發(fā)電成本，同時(shí)也大大增加了垃圾焚燒發(fā)電廠的運(yùn)作效率，給我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)提出有效保護(hù)途徑。對(duì)城市垃圾進(jìn)行焚燒發(fā)電不僅能夠有效控制城市垃圾產(chǎn)生數(shù)量，同時(shí)還能提升城市垃圾處理效率。垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用可將城市垃圾最終價(jià)值充分挖掘，因此在一段時(shí)間內(nèi)國家政府部門極為支持垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)國家也開始出臺(tái)一系列的政策支持垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，為垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在我國城市垃圾處理工作中的應(yīng)用推廣奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)解析

2.1 城市垃圾儲(chǔ)存技術(shù)

垃圾存儲(chǔ)環(huán)節(jié)主要是將城市垃圾中有毒有害以及不能燃燒的物質(zhì)挑選出來，在城市垃圾入場前需要對(duì)其進(jìn)行稱重。通常情況下，垃圾存儲(chǔ)池內(nèi)城市垃圾最長存儲(chǔ)時(shí)間為7 d，垃圾放入存儲(chǔ)池后需要加入相應(yīng)的試劑對(duì)其進(jìn)行攪拌。在城市垃圾存儲(chǔ)環(huán)節(jié)中極易產(chǎn)生垃圾滲濾液。因此，需要相關(guān)管理部門對(duì)其進(jìn)行控制處理。

2.2 城市垃圾焚燒技術(shù)

垃圾焚燒環(huán)節(jié)是將垃圾沿下料裝置處理設(shè)備投遞至垃圾焚燒平臺(tái)中，在垃圾處理階段后期，在給料裝置平臺(tái)進(jìn)行初步處理，將城市垃圾集中推到焚燒爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，在垃圾燃燒殆盡后也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的爐渣。垃圾焚燒爐種類可主要分為2種，分別為循環(huán)流化床爐以及爐排爐。不同的設(shè)備燃燒處理所應(yīng)用的技術(shù)也存在一定的差異，因此需要管理人員根據(jù)焚燒需求采取相應(yīng)的設(shè)備技術(shù)[3]。

2.2.1 流化床焚燒技術(shù)

流化床焚燒技術(shù)工作原理是在爐膛內(nèi)鋪設(shè)一層爐渣，將其預(yù)先加熱至600℃以上，在爐底鼓入200℃以上的熱風(fēng)，然后將預(yù)先破碎完成的垃圾摻入煤粉與熱砂一起進(jìn)行燃燒。隨著焚燒爐中沙粒的熱量增加，其助燃作用也會(huì)提升。燃燒灰燼和不可燃物質(zhì)會(huì)進(jìn)入爐底部一同排送出，經(jīng)過特殊設(shè)備處理后對(duì)砂粒進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)砂粒的循環(huán)應(yīng)用。循環(huán)流化床鍋爐工作流程的開展是以垃圾焚燒處理流程為依據(jù)，循環(huán)流化床爐型內(nèi)部并不會(huì)選擇設(shè)置爐排，因此需要在爐內(nèi)鋪設(shè)石英砂以及爐渣作為床底料。通過壓入熱空氣將床料進(jìn)行吹起加熱，部分吹出爐膛的灰料也會(huì)被出口處的旋風(fēng)分離器分離，并將灰料送至爐低循環(huán)。循環(huán)流化床鍋爐中的氣體反應(yīng)效果極為明顯，垃圾投入焚化爐內(nèi)后能夠迅速與相關(guān)原料產(chǎn)生反應(yīng)，在城市垃圾經(jīng)由干燥處理后便能焚燒處理。循環(huán)流化床鍋爐垃圾處理的主要燃料支持就是煤，借助特殊的外部換熱技術(shù)可確保流化床爐的主蒸汽參數(shù)達(dá)到亞高壓狀態(tài)，降低循環(huán)流化床鍋爐的垃圾處理成本，提升循環(huán)流化床鍋爐的熱效率，但是多數(shù)專家對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐的垃圾處理排放標(biāo)準(zhǔn)以及環(huán)境保護(hù)成效仍舊存在較大的爭議。

2.2.2 排焚燒技術(shù)

爐排焚燒技術(shù)的工作原理是由垃圾先進(jìn)入進(jìn)料斗，向下傾斜后進(jìn)入爐排中，待氧氣與燃油充分混合后進(jìn)行燃燒，燃燒過程中還要對(duì)其進(jìn)行混合攪動(dòng)，確保垃圾能夠與氧氣全面接觸，使垃圾能夠充分燃燒。爐排作為爐排爐的基礎(chǔ)構(gòu)件，其作用是將垃圾向下推動(dòng)，讓其能夠“游走”至爐排各個(gè)位置。垃圾在爐排上運(yùn)送之間，能夠接受來自爐排下方高溫輻射熱量后產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)。垃圾儲(chǔ)存池上方設(shè)置的抽氣裝置能夠?qū)⒎贌隣t內(nèi)部分高溫一次性排出。排出的氣體經(jīng)過蒸汽空氣加熱處理過程，排入爐膛之中能夠達(dá)到干燥垃圾的作用。垃圾在爐膛內(nèi)干燥處理期間能夠獲得充足的氫氣，二次熱風(fēng)進(jìn)入廠房底部時(shí)也能對(duì)氧氣進(jìn)行再次補(bǔ)充，對(duì)燃燒的煙氣進(jìn)行攪動(dòng)處理后，能夠確保垃圾燃燒更為充分。機(jī)械爐排鍋爐可焚燒城市垃圾的規(guī)模相對(duì)較高，其垃圾焚燒處理效果要優(yōu)于流化床爐，但是爐排鍋爐的運(yùn)營成本相對(duì)較高，資金投入水平高。

2.3 焚燒爐余熱發(fā)電技術(shù)

城市焚燒爐的主要配套設(shè)備為余熱鍋爐組以及汽輪發(fā)電組，而在城市垃圾焚燒期間所產(chǎn)生熱量會(huì)在余熱鍋爐組內(nèi)部形成大量的蒸汽，在此之后應(yīng)用汽輪發(fā)電組帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組的使用。

2.4 垃圾滲濾液處理技術(shù)

垃圾存儲(chǔ)池內(nèi)的垃圾在發(fā)酵處理后不可避免地會(huì)產(chǎn)生垃圾滲透液，這種液體的重金屬含量極高，其中氨氮成分極高，因此垃圾滲透液的氣味刺激性極強(qiáng)。多數(shù)情況下，垃圾滲濾液在垃圾存儲(chǔ)池內(nèi)的占比為10%，因此大多數(shù)的垃圾發(fā)電站內(nèi)部都會(huì)建立相應(yīng)的污水處理點(diǎn)，在城市垃圾燃燒殆盡后，對(duì)燃燒后的垃圾處理也需要進(jìn)行再次處理排放。現(xiàn)階段我國對(duì)于垃圾處理液的處理排放標(biāo)準(zhǔn)要求相對(duì)較高，以膜生物反應(yīng)器為代表的新型處理技術(shù)在對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行處理后可完全滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 垃圾焚燒煙氣處理技術(shù)

城市垃圾焚燒期間產(chǎn)生的有害氣體含量相對(duì)較高，因此需要對(duì)于城市垃圾焚燒后產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行凈化，避免城市垃圾焚燒后對(duì)大氣環(huán)境造成污染，見表1。焚燒煙氣的凈化工作的開展可借助干式反應(yīng)塔、濕式反應(yīng)塔、干式反應(yīng)塔與袋式除塵器組合應(yīng)用。其中的濕式處理手段能夠有效處理焚燒廢氣中的酸性氣體，在污水處理環(huán)節(jié)中濕式處理手段的成本投入是半干法處理成本的2倍。

表1 某城市垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目廢氣監(jiān)測結(jié)果（單位：mg/m3、ngTEQ/m3）

現(xiàn)階段的應(yīng)用煙氣凈化設(shè)備主要包含反應(yīng)塔以及布袋收塵器等相關(guān)裝置。垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣，在反應(yīng)塔內(nèi)可將煙氣中的酸性氣體去除。反應(yīng)塔設(shè)置應(yīng)用可分為3種類型，干法技術(shù)主要是利用消石灰來與煙氣中的酸性氣體結(jié)合反應(yīng)，達(dá)到酸性氣體去除目的；半干法技術(shù)是根據(jù)實(shí)際情況將消石灰噴射到爐內(nèi)讓其能夠與煙氣充分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；濕法技術(shù)則是將堿溶液放置在洗滌塔中，確保其能夠與煙氣產(chǎn)生充分的化學(xué)反應(yīng)。

2.6 爐渣、爐灰處理技術(shù)

垃圾焚燒后所產(chǎn)生的濾渣占比相對(duì)較高，而部分爐渣在加工處理后也能進(jìn)行循環(huán)利用。如部分環(huán)保建材都可加入爐渣與爐灰進(jìn)行制造。通過布袋除塵器對(duì)空氣中的飛灰進(jìn)行回收，在對(duì)飛灰進(jìn)行無公害處理后，對(duì)這些飛灰進(jìn)行填埋處理。

2.7 余熱發(fā)電技術(shù)以及汽輪發(fā)電技術(shù)

余熱鍋爐發(fā)電設(shè)備是借助受熱面中的水將反應(yīng)過程中的熱量充分系數(shù)，在熱量循環(huán)過程中產(chǎn)生的熱蒸汽會(huì)被傳送至汽輪發(fā)電機(jī)之中，經(jīng)過后期發(fā)電處理后可為城市居民提供電力。現(xiàn)階段應(yīng)用余熱鍋爐發(fā)電設(shè)備技術(shù)較為成熟，因此在垃圾焚燒技術(shù)中應(yīng)用較為普遍。

3 城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段我國對(duì)于城市垃圾處理手段仍舊以填埋手段為主，但是國家規(guī)定中的垃圾處理標(biāo)準(zhǔn)需要保證城市垃圾無害化處理率在90%以上，城市垃圾的綜合利用率達(dá)到50%，城市垃圾填埋手段已無法滿足城市環(huán)保要求，垃圾焚燒發(fā)電處理手段已被我國越來越多的城市應(yīng)用。焚燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)用管理資金相對(duì)較高，因此我國現(xiàn)階段生產(chǎn)的焚燒爐的自動(dòng)化程度相對(duì)較低，其設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性以及設(shè)備處理能力也相對(duì)降低，在我國開展大規(guī)模城市垃圾焚燒處理并不合適，如果全部使用國外進(jìn)口的焚燒設(shè)備，將會(huì)產(chǎn)生極大的運(yùn)行成本。我國現(xiàn)遵行的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)為2001年頒布的《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》，設(shè)置的二噁英濃度排放限值為0.5 ng TEQ/Nm3，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家的二噁英濃度排放限值0.1 ng TEQ/Nm3控制標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)我國現(xiàn)階段能夠滿足發(fā)達(dá)國家二噁英濃度排放限值控制標(biāo)準(zhǔn)的垃圾焚燒廠數(shù)量相對(duì)較少。為了提升我國垃圾焚燒污染控制水平，需要增加對(duì)適合我國國情發(fā)展設(shè)備的研發(fā)力度，通過大力研發(fā)經(jīng)濟(jì)適用性的國產(chǎn)大型垃圾焚燒設(shè)備，提高我國垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)水平，加快垃圾焚燒無害化發(fā)展。

4 結(jié)語

在我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中，城市垃圾產(chǎn)量在不斷增加，2017年城市生活垃圾產(chǎn)量就已經(jīng)超過4億噸，同時(shí)每年仍舊以10%的增長速度持續(xù)增加城市垃圾產(chǎn)量。現(xiàn)階段我國垃圾處理能力仍舊較為滯后，如果不能對(duì)城市垃圾進(jìn)行妥善處理，對(duì)于我國生態(tài)環(huán)境發(fā)展將會(huì)帶來不可逆轉(zhuǎn)的影響。現(xiàn)如今我國城市垃圾分類以實(shí)現(xiàn)細(xì)化管理，垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的廣泛應(yīng)用能夠有效解決土地占用問題，滿足我國綠色生態(tài)保護(hù)規(guī)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市垃圾資源化處理。