焚燒城市垃圾發(fā)電技術(shù)分析

侯國棟

摘 要：焚燒垃圾發(fā)電技術(shù)是處理城市垃圾的重要方法之一，它具有減量化、無害化和資源化的優(yōu)點，在城市垃圾處理中被廣泛運(yùn)用。簡要分析了焚燒城市垃圾發(fā)電技術(shù)的設(shè)備組成、工藝流程和限制因素等，以期為日后的相關(guān)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：城市垃圾；焚燒發(fā)電技術(shù)；工藝流程；限制因素

中圖分類號：X705 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.139

城市垃圾增加是城市化進(jìn)程加快的必然結(jié)果，如果處理不當(dāng)，就會給環(huán)境帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響，比如污染空氣環(huán)境、污染地下水和土壤等，進(jìn)而危害人們的生命安全，降低人們的生活質(zhì)量，因此，做好城市垃圾的處理工作是十分重要的。填埋、堆肥和焚燒發(fā)電是當(dāng)前城市垃圾處理的主要方式，相對而言，焚燒垃圾的優(yōu)勢更為明顯，值得被研究和推廣。

1 設(shè)備組成

1.1 焚燒爐

焚燒爐是垃圾焚燒技術(shù)的核心設(shè)備，也是焚燒發(fā)電的第一步。目前，我國常用的焚燒爐主要有2種。

1.1.1 爐排爐

其核心為爐排，主要包括干燥、燃燒和燃燼3部分。它的工作原理是利用爐排的交錯運(yùn)動，將投入其中的垃圾逐次推入到下方，依次通過爐排的各個區(qū)域，然后利用一次風(fēng)和熱量干燥翻動中的垃圾并點燃，最后利用二次風(fēng)向爐膛內(nèi)補(bǔ)充氧氣，同時，擾動燃燒的煙氣，使垃圾的燃燒更加充分。在此過程中，一次風(fēng)和二次風(fēng)分別來源于垃圾儲池的除臭負(fù)壓裝置和廠房頂部的吸風(fēng)裝置。這種方式的優(yōu)點是不需要預(yù)處理垃圾，垃圾在爐內(nèi)受熱均勻、燃燒充分，并且整個過程比較容易控制，操作較為簡便，適用于大多數(shù)的焚燒發(fā)電廠，而且最終產(chǎn)生的煙氣中灰塵比較少。因為設(shè)備需要較大面積的場地，所以，需要使用油、氣等作為點火和助燃燃料，投入成本比較高。

1.1.2 循環(huán)流化床爐

其基礎(chǔ)為循環(huán)流化床技術(shù)，是一種具備焚燒、供熱和發(fā)電多種功能的垃圾處理設(shè)備。該設(shè)備爐內(nèi)沒有爐排，可直接在爐床上鋪設(shè)爐渣或石英砂等床料，并借助布風(fēng)板向爐內(nèi)提供熱空氣，對床料起到翻騰和加熱的作用，使其變得熾熱。與垃圾結(jié)合后，急速將垃圾干燥并燃燒。其優(yōu)點在于設(shè)備占用的場地較小，使用煤作為助燃燃料，整體成本相對比較低。但是，在此過程中，需要對垃圾進(jìn)行預(yù)處理，并且爐溫容易出現(xiàn)波動，會導(dǎo)致垃圾燃燒不完全，而且產(chǎn)生的煙氣中也會含有較多的灰塵，整個焚燒過程不容易被控制。

1.2 余熱鍋爐和發(fā)電機(jī)組

余熱鍋爐是回收燃燒余熱的鍋爐，其工作原理是利用受熱面里的水吸收垃圾焚燒產(chǎn)生的熱量，然后形成過熱蒸氣后進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)中，通過發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動得到電力，這樣，剩余的熱蒸氣就可以被周邊其他用戶作為熱能使用。

1.3 煙氣相關(guān)設(shè)備

煙氣的相關(guān)設(shè)備反應(yīng)塔SCR（SNCR）、除塵器和活性碳噴射等的作用是凈化和處理煙氣，以減小其對空氣造成的污染。其中，反應(yīng)塔的作用是去除煙氣中的酸性氣體。按照反應(yīng)材料的不同，其反應(yīng)方法可分為濕法、半干法和干法3種。材料及其使用方式為燒堿溶液直接噴入洗滌塔中；氫氧化鈣溶液經(jīng)由旋轉(zhuǎn)噴霧器進(jìn)入反應(yīng)塔，與消石灰直接放入反應(yīng)塔中。

2 工藝流程

2.1 垃圾的儲存和處理

城市垃圾的構(gòu)成是非常復(fù)雜的，其內(nèi)會含有大量的有毒有害廢棄物，如果不處理，會直接進(jìn)入焚燒過程中，這樣，就會產(chǎn)生較多的有毒氣體，同時，還會產(chǎn)生一些不可燃物質(zhì)，因此，必須對城市垃圾進(jìn)行儲存和發(fā)酵處理后再焚燒。儲存是通過垃圾儲池實現(xiàn)的，并采取攪拌、倒剁等措施處理儲存池內(nèi)的垃圾，濾出垃圾滲濾液。

2.2 垃圾的爐內(nèi)焚燒

焚燒的過程是在焚燒爐內(nèi)完成的，在此過程中，需要先利用進(jìn)料裝置將垃圾送到給料平臺上，然后再利用傳送裝置推送到焚燒爐內(nèi)，經(jīng)爐內(nèi)燃燒后得到發(fā)電所需的熱量和垃圾燃燒后的灰渣。

2.3 余熱的發(fā)電

余熱的發(fā)電需要借助余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組的共同作用來實現(xiàn)。其中，余熱鍋爐是將垃圾焚燒產(chǎn)生的熱量變?yōu)檫^熱蒸氣，將蒸氣的動力作用于汽輪發(fā)電機(jī)后便可產(chǎn)生電能。

2.4 凈化處理煙氣

在凈化處理煙氣的過程中，至少有7種常用方法，主要包括除塵、活性碳、scr、sncr和3種脫酸方法。

煙氣是垃圾焚燒后產(chǎn)生的主要物質(zhì)，由于城市垃圾成分非常復(fù)雜，即使經(jīng)過處理也無法完全消除全部的有害物質(zhì)，所以，燃燒后的煙氣中會含有較多的有害物質(zhì)和氣體，比如酸性氣體、二噁英和重金屬等，這些都會給空氣造成嚴(yán)重的污染，因此，還需要對燃燒煙氣進(jìn)行凈化處理。其中，酸處理的方式主要有干式、半干式和濕式3種，而效果最好的是濕式處理法，但是，這種方式所需的費用也相對比較高。在二噁英和灰塵控制方面，可以采取“活性炭吸附+石灰石半干法脫硫+布袋除塵器”的方法。另外，還可以采取SNCR技術(shù)，利用氨水等還原劑去除焚燒過程產(chǎn)生的NOx，避免其給大氣造成污染。

2.5 處理垃圾滲濾液

垃圾滲濾液是垃圾在儲池內(nèi)反應(yīng)發(fā)酵的產(chǎn)物，其特點是含有較多的有機(jī)污染物、重金屬和氨氮，氣味比較臭，水質(zhì)會發(fā)生較大程度的變化。垃圾滲濾液也是城市垃圾的重要組成部分，其份量約占垃圾總重的20%～35%，會對環(huán)境造成比較嚴(yán)重的二次污染，所以，需要做好垃圾滲濾液的處理工作。在處理過程中，常采用的方法為膜生物反應(yīng)器處理，其基本過程是先通過隔柵和調(diào)節(jié)池預(yù)處理滲濾液，然后利用膜分離進(jìn)行超濾和納濾，再利用生物反應(yīng)等處理生物，從而實現(xiàn)滲濾液的達(dá)標(biāo)排放。

2.6 處理飛灰、爐渣

爐渣、飛灰是垃圾焚燒后的產(chǎn)物，其總量約占垃圾總重的25%，而且爐渣經(jīng)過處理后可以制成磚等重復(fù)利用。爐飛灰是危險廢物，不具備應(yīng)用價值，但是，如果其處理不當(dāng)，也會對空氣造成污染，因此，需要進(jìn)行無害化處理后再填埋。

3 限制因素

城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)是實現(xiàn)城市垃圾循環(huán)利用的重要措施，對于建設(shè)節(jié)約型社會有非常重要的作用。但是，受我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)水平等因素的影響，城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在我國的運(yùn)用還不普遍，其限制因素包括以下幾方面。

3.1 城市垃圾的總熱值較低

我國城市垃圾的成分非常復(fù)雜，并不是所有的都適合焚燒，而且城市垃圾大多沒有分類收集，采取的是混合收集的方式；再加上垃圾中餐飲垃圾、廚房預(yù)料垃圾比較多，城市垃圾整體的含水量較高，這些問題都限制了其總熱值。我國城市垃圾的總熱值僅有發(fā)達(dá)國家的40%左右，其焚燒發(fā)電的價值相對比較低、成本比較高。

3.2 焚燒垃圾發(fā)電技術(shù)落后

我國城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)興起的時間比較晚，與發(fā)達(dá)國家相比有一定的差距，很多設(shè)備和技術(shù)都是外國廠家生產(chǎn)制造并引入我國的，不能完全適應(yīng)我國的實際發(fā)展情況。在這種大形勢下，焚燒垃圾發(fā)電設(shè)備應(yīng)有的功能并沒有完全發(fā)揮出來了，大大降低了城市垃圾焚燒發(fā)電的效率。同時，我國在焚燒垃圾發(fā)電技術(shù)上較為成熟的還有余熱發(fā)電技術(shù)，其他的焚燒爐、煙氣處理等都是從國外引入的，設(shè)備之間的不配套也在很大程度上限制了焚燒垃圾發(fā)電的效率。

3.3 焚燒垃圾發(fā)電廠籌資困難

在當(dāng)前的大環(huán)境下，焚燒垃圾發(fā)電廠的建設(shè)需要相對比較高的投資成本，而在運(yùn)行過程中，也需要煤、油和氣等各種燃料的支持，雖然可以得到一定的電費收入，但總體而言，運(yùn)行成本依然比較高，這就限制了我國內(nèi)部和西部等經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)焚燒城市垃圾發(fā)電的發(fā)展。

4 結(jié)束語

采用城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對城市垃圾的減量化、無害化和資源化處理。隨著城市垃圾的日益增加，垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的推廣和應(yīng)用也勢在必行，因此，研究城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)是十分必要的。目前，我國城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用過程中還有許多限制因素，無論是技術(shù)上，還是經(jīng)濟(jì)上，都存在不足，所以，針對這些問題，應(yīng)該采取合理的應(yīng)對措施來解決，從而提高城市垃圾焚燒技術(shù)的應(yīng)用水平，推動社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉文波.城市垃圾焚燒技術(shù)的應(yīng)用探討[J].山西化工，2014，34（6）：80-82.

〔編輯：白潔〕

Abstract： The incineration of garbage power generation technology is one of the important methods to deal with municipal waste， it has the advantages of reduction， harmless and resource， and it is widely used in municipal waste disposal. This paper briefly analyzes the equipment composition， process flow and limiting factor of the incineration of MSW power generation technology， in order to provide reference for the future work.

Key words： municipal solid waste； incineration power generation technology； process flow； limiting factor