城市垃圾焚燒發電技術的應用及發展

陳旭

上海環境集團再生能源運營管理有限公司老港分公司 上海 201399

引言

城市垃圾焚燒技術在城市的環境規劃過程中運用的比較普遍。基于此，本文將全面綜合地分析和討論該技術的使用，并詳細分析未來垃圾焚燒技術的發展前景，以便從根本上解決垃圾發電技術推廣應用問題以及實現該技術的普及和進一步發展。

1 垃圾焚燒發電的原理

垃圾焚燒是指將垃圾中有害物質置于高溫下進行高溫焚燒，通過高溫對垃圾及其有害物質進行熱解的過程，然后對部分熱量進行回收，進而將大量熱量通過換熱變成蒸汽，利用汽輪發電機轉換成電能。利用除塵設備對焚燒加熱過程中產生的高溫煙氣進行凈化。燃燒后，廢物垃圾質量減少70%，體積減小一半以上。焚化垃圾的好處包括加熱和發電、占地面積小以及將廢渣用作建筑材料，這些優勢都是通過對垃圾進行焚燒后形成的。因此，為了減少生活垃圾的質量和體積，使垃圾可以焚化以徹底消滅細菌，急需建設大量的垃圾焚燒工廠。

2 垃圾焚燒發電技術應用的工藝流程設置

2.1 垃圾儲存

在儲存城市固體垃圾和生活垃圾的過程中，必須提前清除有毒、有害和不易燃物質。之后就可以拉進場地進行焚燒前儲存，進場前需要稱重，然后將垃圾放入垃圾儲蓄池之中。一般來說，垃圾儲存池可儲存城市垃圾長達七天之久。當垃圾放入存儲池后，還需要將垃圾進行混合攪拌，并添加相應的試劑處理。在這一階段，垃圾容易出現一些液體滲出的現象，這也是相關單位必須通過技術手段加以控制的一個問題。

2.2 城市垃圾焚燒

在垃圾處理階段，垃圾沿著下料裝置被送至平臺，然后在后期由給料裝置平臺進行初步處理，然后將垃圾推入焚燒爐進行集中燃燒。燃燒后焚燒爐會殘留一定量的廢渣。垃圾焚燒爐的基本類型主要包括循環流化床床爐和爐排爐。不同的處理方法也取決于不同的技術條件，因此必須根據具體的燃燒需要使用不同的技術和方法。

2.3 鍋爐余熱發電

垃圾焚燒爐配有余熱鍋爐和汽輪發電機組。由于城市垃圾焚燒過程中會產生大量熱量，并且這些熱量在余熱鍋爐中會因為高溫、水分等因素而形成大量蒸汽，其連續發電機組件的實際運行主要由汽輪機-發電機組件驅動。

2.4 垃圾滲濾液

垃圾在垃圾坑內發酵處理會產生一些有污染損害的垃圾滲透液。其基本特征是重金屬的含量比較高，氨氮成分多，氣味較刺激。所以一般會在垃圾發電站內建設污水處理點，將其產生的滲濾液進行科學處理后，達標才可以排放。目前，我國對污水處理有較多的標準和規范，在處理期間使用以膜生物反應器為代表的最新技術的效果比較顯著，因此使用該技術方法處理的廢液可滿足國家去除雜質的要求，進而能夠達到國家規定的排放標準。

2.5 煙氣凈化

城市垃圾在焚燒的過程中會釋放出大量的有害氣體。在某些酸性氣體和重金屬大量產生的情況下，應考慮對這些廢氣進行凈化，以避免其他污染物進入環境和大氣，然后對生態環境造成污染。一般而言，廢氣凈化可分為半干式反應塔、濕式反應塔，半干式反應塔與袋式除塵器需要組合工作。然而，在污水處理方面，此種方法的應用投入成本較大，是半干法投入的近兩倍。

2.6 爐渣、爐灰處理

垃圾焚燒后過爐渣也構成了大部分垃圾。但是，處理后的爐渣可以回收利用，也就是說這些濾渣還會再進行焚燒。例如，使用某些環保建筑材料，如磚，它可以放置在礫石和灰中。一些飛灰將通過布袋除塵器進行回收，而這些垃圾占據垃圾總量的近2.5%。飛灰還會給工人帶來健康危害，進行無害化的處理之后就可以將這些飛灰進行填埋，以減少對土地的占用。

3 垃圾焚燒處理是實現垃圾無害化、減量化和資源化的最有效的手段之一

城市垃圾的處置不僅是我國的一個重要環境問題，也是世界各國的一個嚴重環境問題。隨著中國經濟的快速發展，中國城市人口大幅增長，城市規模也在不斷擴大，人們生活水平有了不同程度的提高，日常生活中產生的生活垃圾總量也在不斷增加。例如，占用土地還是比較小的問題，但是生活垃圾的有害物質一旦滲入土壤就會污染地下水，對人們的生活帶來極大的破壞作用。而且還會對大氣造成污染，導致空氣質量下降，對人們的生活以及大自然的生態環境都帶來了極大的傷害，危害人類身體健康。因此，科學管理生活垃圾，選用科學有效的方法對垃圾進行無害化處理已經成為我國大部分城市急需解決的一大難題。

目前，生活垃圾無害化處理普遍采用的方法是焚燒、處理后填埋和綜合利用（如生產有機肥料、建筑材料、供熱和能源生產）。燃燒是城市垃圾熱化學處理的高溫技術。垃圾被作為廢棄物送到熔爐中燃燒。高溫可燃廢棄物組分與空氣中的氧氣發生劇烈反應，釋放熱量，轉化為高溫廢氣和少量穩定的固體殘渣。如果有足夠的熱值，垃圾可以用自身的能量自燃，垃圾焚燒產生的高溫燃燒氣體可以回收為熱能，殘渣可以掩埋，性質穩定，生活垃圾經高溫焚燒后可完全去除細菌和病毒，有害氣體可在高溫下分解，達標后燃燒排放。

焚燒與其他城市垃圾處理方法相比，具有以下獨特優勢[1]：①體積縮減效果好。焚燒可將城市垃圾的體積減少到其總體積的一半以上。②能夠進行集中消毒。高溫燃燒對垃圾中的有害物質進行完全分解，徹底消毒并殺死病原體，尤其是易燃致癌物、病毒污染物和有毒物質，焚燒處理可以說是至今應用的一種比較有效的方式，能夠減少后續處理過程對環境的影響。而且它還可以顯著降低排放廢氣和釋放氣體中污染成分的濃度。③這有助于廢物的回收，實現資源的再利用。焚燒產生高溫煙氣，其熱能通過焚燒廠余熱鍋爐吸收并轉化為蒸汽，這些蒸汽熱能可以用來發電。④占地面積小，可建在市區附近，既可節省土地，又可縮短垃圾運輸距離，非常適合經濟發達的城市使用。基于這些優點，可以說焚燒是實現廢物無害化、體積縮小和循環利用的最有效途徑之一，可以作為未來垃圾處理的發展方向。

4 垃圾焚燒爐技術的應用

根據不同的焚燒規則，我國城市垃圾焚燒發電技術的使用主要包括以下幾個方面[2]：①熱解爐焚燒技術。垃圾中有機物的完全分解和NaOH堿液凈化熱蒸汽是熱解爐的運行條件，在這一技術的運用中，可以通過對空氣的隔絕，進而將垃圾內的有害物質進行分解。目前這種方法可以說是比較科學的。與爐排爐的成本相比，該設備的成本比率降低了近50%，且清洗能力相對較強。但是此方法也具有一定的局限性，如燃燒殘渣的碳含量非常高，這對熱解爐有害。因此它不適合每天都有極高生活垃圾產生的城市，因此無法進行廣泛推廣。②爐排爐焚燒技術。中國大城市的垃圾焚燒能源生產與許多發達國家的垃圾處理和處置的方法大致相同。垃圾焚燒爐技術是主要技術，其技術原理如下：將垃圾倒入爐排，進入爐排后，燃料油被用作輔助燃料，大量氧氣被用來支持燃燒。爐料通過機械運動充分攪拌和混合，以充分焚燒廢物。爐排爐焚燒技術的好處如下：該裝置的年運行時間高達8000h，所以這是一項運用比較成熟的技術。與其他方法相比，廢物處理的成本低，通常用于處理所有類型的家庭廢物。其不足之處是設備的購置成本較高，后期的維修費用也會相應增加，而且燃燒效率低于流化床。③燃燒流化床技術，其工作方式是：將爐渣鋪設在工作爐上，然后將工作爐的爐溫上升到60℃以上。經過對破碎后的生活垃圾進行分類和其他步驟后，粉碎的生活垃圾被引入焚燒爐。同時，燃燒和混合摻燒比例低于20%的煤和爐渣，并在爐內加熱砂子，使其充分發揮導熱作用，進而可以快速燃燒垃圾，而且砂子可以進行循環使用。

5 城市垃圾發電的實際情況以及未來發展方向

5.1 城市垃圾發電技術情況

1987年，我國的第一個垃圾焚燒發電廠驗收合格并投入使用，從而奠定了垃圾發電技術發展的基礎?！熬盼濉逼陂g，垃圾焚燒發電越來越受到一些城市的歡迎，特別是南方的大中城市[3]。2000年至2003年3年間，在上海、深州、廣州等特大城市，以及蘇州、寧波等南方一些中等城市都擁有較大型的純垃圾焚燒處理裝置。而且，廣東和其他地方的建筑工程仍在不斷擴大垃圾焚燒廠的建設。盡管近兩年來，我國垃圾處理總量和裝機容量發展迅速，但由于起步較晚，發展中還有不足之處。近年來，該行業得到了政府的大力支持，進一步推動了垃圾發電技術在一些經濟發達城市的發展。

5.2 城市垃圾發電技術的前景

我國城市垃圾發電技術尚不成熟，但發展速度與其他國家相比呈現出較快的發展趨勢[4]。由于我國的地區經濟發展水平差異較大，因此垃圾焚燒發電處理技術短期內無法得到廣泛的應用。但是，我們仍然需要使用一些國外先進技術，以盡可能減少廢物處理的危害性，促進經濟發展，將廢物變廢為寶，成為城市可重復利用的資源。

5.3 城市生活垃圾發電技術應用受到的阻礙

應加強廢物焚燒技術的使用。根據中國工業發展的實際情況，中國采用的技術和設備往往是從國外進口的，因此其適應能力有待提高。目前，中國的產熱技術相對成熟，這一時期所需的設備通常都是本國生產。為了協調使用這些設備，還需要進行進一步的研究。在中國的混合垃圾收集模式中，非常有必要改進垃圾收集模式并進行分類。通過對垃圾進行分類，可以及時將一些餐飲垃圾和高含水量垃圾分離出來，以避免高含水量對鍋爐溫度產生不利影響，從而可以避免增加運營成本。由于垃圾焚燒爐發電廠建設的初始投資相對較大，且開發階段所需成本較高，因此在某些經濟欠發達地區，為購買廠房和設備準備資金相對困難[5]。目前，城市垃圾燃燒產生能源已成為一項基本技術措施，鑒于此，結合產業投資和發展的實際情況，做好技術應用的區位選擇至關重要，然后對社會各方面進行規劃和完善，使建設項目能夠進行多元化融資。

6 結束語

作為一個行業，垃圾處理不是一個簡單的市政工程項目。近年來，中國垃圾能源發電技術發展迅速，這主要是由于公民對城市環境保護意識的逐漸增強。特別是在一些經濟條件較好的城市，政府采用直接投資的方式來促進廢舊能源發電技術的推廣使用。因此，從能源回收和環境保護的角度出發，國家應制定相應的政策和技術，加強熱垃圾焚燒技術研究，通過建設國家垃圾焚燒和氣體處理配套設施，進一步提高我國城市垃圾處理水平，力爭趕上世界先進國家的發展水平。