垃圾焚燒發(fā)電的技術(shù)特點及問題分析

周忠坤

北京首創(chuàng)環(huán)境投資有限公司

垃圾焚燒發(fā)電的技術(shù)特點及問題分析

周忠坤

北京首創(chuàng)環(huán)境投資有限公司

垃圾焚燒發(fā)電是一項利國利民的公益事業(yè)，垃圾焚燒發(fā)電項目，能夠改善城市周邊環(huán)境，提高環(huán)境質(zhì)量，避免和減輕垃圾無序化處理和堆積，減少了農(nóng)業(yè)用地占有量，保證資源持續(xù)性發(fā)展，因此進一步加強對其的研究非常有必要。但是目前我國的垃圾發(fā)電在技術(shù)上和制度上都存在很大的問題。為了使垃圾發(fā)電能夠形成產(chǎn)業(yè)化并可持續(xù)的發(fā)展下去，我國的政府部門需要積極的采取有效的措施，制定相應(yīng)的法律、法規(guī)，使垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)成為朝陽產(chǎn)業(yè)?；诖吮疚姆治隽死贌l(fā)電的技術(shù)特點及問題。

垃圾焚燒發(fā)電；技術(shù)特點；問題

1、垃圾焚燒發(fā)電

垃圾焚燒發(fā)電是指將城市垃圾作為燃料放入到燃爐中進行燃燒，這種焚燒是經(jīng)過高溫化學處理的焚燒技術(shù)，溫度可達到850－1100℃。在燃燒過程中，垃圾中的可燃物質(zhì)與空氣中的氧氣發(fā)生化學反應(yīng)，產(chǎn)生大量的氣體和固定殘渣，并釋放出大量的熱量。當燃燒達到一定程度時，爐內(nèi)的垃圾可以維持自身燃燒的熱量，保證垃圾充分燃盡。燃燒產(chǎn)生的熱能以蒸汽的形式輸出，推動渦輪機轉(zhuǎn)動從而使發(fā)電機產(chǎn)生電能。經(jīng)過高溫的焚燒，垃圾中的細菌和病毒得到徹底的消滅，產(chǎn)生的有害氣體經(jīng)過過濾、分解處理達標后排放到大氣中。

2、目前我國焚燒垃圾發(fā)電的現(xiàn)狀

2.1 焚燒垃圾設(shè)施建設(shè)情況。我國每年都有新的垃圾焚燒廠建立，焚燒廠處理垃圾的規(guī)模也不斷增加，用于焚燒的設(shè)施設(shè)備比例不斷增大，這充分說明垃圾焚燒技術(shù)對我國垃圾處理工作的作用越來越重要，運用該技術(shù)所處理的垃圾量越來越大。垃圾焚燒發(fā)電廠的市場占有率不斷增加，盡管垃圾焚燒廠占有集中市場份額，但根據(jù)它的處理能力依然有可以拓展的市場。垃圾氣化熔融制氣技術(shù)和焚燒發(fā)電技術(shù)的開發(fā)與研究是國內(nèi)外研究的熱點，具有良好的應(yīng)用前景。

2.2 垃圾發(fā)電市場處于快速發(fā)展時期。垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)是近年來逐漸發(fā)展的一項嶄新技術(shù)，是國家實現(xiàn)資源利用最大化的有效方針之一。該技術(shù)從出現(xiàn)到發(fā)展至今，焚燒垃圾進行發(fā)電的項目數(shù)量迅速增長，其發(fā)電市場從導(dǎo)入時期進入到了快速發(fā)展時期。我國不斷出臺各項優(yōu)惠政策支持該技術(shù)發(fā)展，并吸引很多社會資本紛紛投入該技術(shù)發(fā)電市場。國家支持利用可再生能源進行發(fā)電，可再生能源含有太陽能、生物質(zhì)能、風能等，生物質(zhì)能就是運用自然界糞便等有機廢物變成的能源。《可再生能源法》的頒布給城市垃圾焚燒處理技術(shù)提供廣闊發(fā)展空間。

2.3 垃圾焚燒發(fā)電時的污染控制標準還未完全統(tǒng)一。因為垃圾發(fā)電技術(shù)在我國起步的非常晚，并且焚燒垃圾時一會產(chǎn)生新的有害有毒物質(zhì)，所以，我國一直沒有制定有關(guān)垃圾焚燒的污染控制標準。現(xiàn)階段，我國市場上運用的污染控制標準有很多種，給市場帶來的負面影響較大?？刂骑w灰、煙氣等污染物設(shè)施設(shè)備的購置費用、建設(shè)費用及運營費用較高，這些費用會占有垃圾焚燒廠建設(shè)成本較大比例。盡管垃圾焚燒廠建設(shè)總成本在伴隨焚燒技術(shù)的提高而呈現(xiàn)下降趨勢，但二次處理飛灰、煙氣等污染物所發(fā)生費用依然對焚燒廠的建設(shè)成本起著重要作用，政府需要加大焚燒廠建設(shè)資金的補貼力度。

3、垃圾焚燒技術(shù)類型及特點

3.1 層燃爐技術(shù)。該技術(shù)即為焚燒時不需要對入爐的垃圾進行嚴格的預(yù)處理，活動爐排的機械運動能夠有效攪動和混合垃圾，避免垃圾進入爐內(nèi)遇到強熱而發(fā)生表面固化的問題，對垃圾內(nèi)部的傳熱以及氣體的流動產(chǎn)生影響，延長垃圾的燃燒時間，出現(xiàn)不完全的燃燒。在爐排上進行垃圾的干燥、著火、燃燒以及燃盡等過程，處理的效率較高，且垃圾層能夠均勻的分布，燃燒起來比較的穩(wěn)定，完全，飛灰量較少。

3.2 回轉(zhuǎn)爐技術(shù)?；剞D(zhuǎn)爐焚燒技術(shù)主要包含接受貯存廢棄物、進料、爐體、回收廢熱以及控制二次污染。窯身為微傾斜布置、低速回轉(zhuǎn)的圓筒，將垃圾由高端送入，并在筒內(nèi)進行翻轉(zhuǎn)燃燒，直到垃圾燃盡由下端排出?；剞D(zhuǎn)爐有兩種形式，分別為水冷壁式和耐火磚襯式兩種。其中，水冷壁的排列形式由水冷壁向轉(zhuǎn)筒周邊排列，通過吸收焚燒后放出熱量的方式降低筒體內(nèi)的溫度。將風室設(shè)置在筒體的下部，使得空氣能夠由水冷管進入，穿過底部的料層后能夠均勻的混合。而耐火磚襯式的筒內(nèi)壁能夠儲蓄較大的熱量，燃燒時溫度也較高，但空氣從筒體的一端進入后，筒中心的空氣會出現(xiàn)過剩的問題，而筒體的內(nèi)部未能夠有充足的空氣，并且筒體的體重、慣量較大，轉(zhuǎn)速低，所以不能夠充分的翻動和攪拌垃圾，燃燒的速度和效果跟水冷式的相比要有所欠缺。

3.3 流化床技術(shù)。流化床焚燒爐物料處于懸浮狀態(tài)，空氣會跟垃圾充分的接觸，煙氣的流速也變得較高，燃燒效果好，通過分級燃燒能夠有效降低氮氧化物的排放，實現(xiàn)低成本脫硫，灰渣易于綜合利用，負荷調(diào)節(jié)范圍大，燃燒穩(wěn)定。但是，流化床一般難以焚燒大塊垃圾，因此對垃圾的前分選和破碎工序要求嚴格，由此限制了其在工業(yè)廢棄物和城市垃圾焚燒領(lǐng)域的發(fā)展。另外，由于垃圾和砂粒在爐內(nèi)呈流化狀態(tài)，加上補充燃煤，所以煙氣中的粉塵含量較大，除塵器負擔加重，飛灰量增多，處理費用增加。近年來，由于煤價的上漲，飛灰量大、需要預(yù)處理等原因，使得流化床垃圾焚燒爐在我國的應(yīng)用和發(fā)展受到一定的制約。

4、垃圾焚燒發(fā)電工藝流程

4.1 垃圾儲存。城市垃圾中存在各種各樣的物質(zhì)，有些垃圾甚至含有有害物質(zhì)，所以處理的時候要將這些有害的、不能燃燒的垃圾挑出來。余下的能夠被利用的垃圾，在過稱之后將其放入垃圾儲池中。常見的垃圾儲池一般能夠儲存將近一周的垃圾處理量。對儲池中的垃圾，要進行攪拌、攪碎，還要把過程中產(chǎn)生的垃圾滲濾液收集起來。

4.2 垃圾焚燒。經(jīng)過上一環(huán)節(jié)處理的垃圾，可以通過機器設(shè)備將它送進焚燒爐入，垃圾焚燒開始。垃圾焚燒之后，會產(chǎn)生爐渣，要將爐渣清理干凈。焚燒爐有循環(huán)流化床爐、爐排爐之分。因為焚燒爐不同，相應(yīng)的焚燒方法也會有不同。

4.3 余熱鍋爐發(fā)電。焚燒垃圾發(fā)電技術(shù)，除了用到焚燒爐，還有余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機組這兩種設(shè)備。垃圾在焚燒爐焚燒之后，所產(chǎn)生的熱量經(jīng)過余熱鍋爐轉(zhuǎn)化之后會變成蒸汽，蒸汽可以被汽輪發(fā)

電機組用來發(fā)電。

4.4 煙氣凈化與處理。焚燒垃圾會產(chǎn)生許多有害物質(zhì)，這些有害物質(zhì)如果不能得到很好處理，會對環(huán)境造成二次污染。比如焚燒垃圾產(chǎn)生的煙塵、重金屬等有害物質(zhì)。煙氣凈化處理根據(jù)搭配方式的不同，有三種處理方式。分別是半干式反應(yīng)塔搭配袋式除塵器，干式反應(yīng)塔搭配袋式除塵器，濕式反應(yīng)塔搭配袋式除塵器。

4.5 垃圾滲濾液的處理。放置在垃圾儲池中的垃圾，經(jīng)過發(fā)酵之后會產(chǎn)生垃圾滲濾液。這種液體散發(fā)著比較臭的氣味，含有較多氨氮、重金屬。垃圾滲濾液能夠占垃圾重量的1/10。這些滲濾液經(jīng)過污水處理之后才能排放，不然會造成環(huán)境污染。

4.6 爐渣、爐灰的處理。焚燒爐在焚燒過垃圾之后，會產(chǎn)生爐渣。爐渣是垃圾的一部分。爐渣也可以通過先進技術(shù)處理，為日常生產(chǎn)所利用。處理后的爐渣，可以充當制作磚塊的材料，也可以在鋪設(shè)道路時加以利用。布袋除塵器中收集到的飛塵，在實際生活中沒有利用價值，要經(jīng)過特殊處理方式進行無害處理后再將它填埋。

5、垃圾焚燒發(fā)電存在問題

垃圾焚燒發(fā)電在垃圾處理方面有著非常大的優(yōu)勢和作用，但是在目前的發(fā)展過程中，也有一定的問題有待解決：

5.1 垃圾焚燒運行不穩(wěn)定。垃圾焚燒會產(chǎn)生一定的熱值，但是，由于熱值量與當時所處的季節(jié)息息相關(guān)，伴隨著季節(jié)的轉(zhuǎn)換，垃圾焚燒運行過程并不是很穩(wěn)定。由實際經(jīng)驗得出，提高垃圾的熱值量，弓{進新的有效的管理經(jīng)驗，研究開發(fā)利用新技術(shù)，穩(wěn)定運行，勢在必行。目前我們國家收集垃圾仍然采用混合收集清運的方法，垃圾的組成成分非常復(fù)雜，大量不可燃成分摻雜其中，進而垃圾熱值偏低，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，很大程度上是因為，我國垃圾管理和處理水平不高，全民環(huán)境保護意識低。

5.2 環(huán)保意識問題。目前國內(nèi)的垃圾處理能力不高，人民的環(huán)保意識沒有達到相對的高度，很多垃圾的收集都是混合處理的，這樣垃圾內(nèi)容負責，很多不可燃垃圾也在里面，對垃圾的焚燒時候的穩(wěn)定性也會在一定程度起著不利的影響。

5.3 對于垃圾焚燒之后，在尾氣里面存在部分的有害物質(zhì)，必須進行控制，如果控制不到位，則很容易造成二次污染，我們需要按照國家標準進行尾氣處理達標后，才能夠進行正常排放。

5.4 國家在垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈上的制度有待更加一部的完善，對于垃圾處理費用有待加強規(guī)范，目前垃圾焚燒企業(yè)還靠著國家政府的相應(yīng)補貼和提高發(fā)電價格來維持整個發(fā)電廠的整個運行生產(chǎn)過程。

5.5 焚燒設(shè)備投資成本高。應(yīng)用垃圾發(fā)電技術(shù)就少不了與之對應(yīng)的焚燒設(shè)備，但在現(xiàn)實中，焚燒設(shè)備投資成本是非常高的。垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)在當今的發(fā)電行業(yè)中，是一顆剛剛起步的新星，需要我們投人更多的關(guān)心。經(jīng)濟效益是垃圾焚燒發(fā)電項目追求的一部分，然而，焚燒設(shè)備成本高的問題給我們帶來了很大的經(jīng)濟上的困擾。

6、垃圾焚燒發(fā)電的技術(shù)的優(yōu)化措施

6.1 提高先進技術(shù)和裝備，降本增效。國內(nèi)相關(guān)企業(yè)在引進先進技術(shù)和設(shè)備的同時，要深入研究焚燒工藝和設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合我國垃圾的特點，及時的調(diào)整和優(yōu)化工藝過程參數(shù)，最好可以開發(fā)具有自主產(chǎn)權(quán)的先進裝備系統(tǒng)，確保生產(chǎn)安全、性能可靠、高效率發(fā)電。

6.2 垃圾分類。收集為建立垃圾焚燒發(fā)電站，更好地實施垃圾焚燒，首先應(yīng)確保垃圾焚燒原料的保質(zhì)保量供應(yīng)，故應(yīng)加強進行對中小城市城市生活垃圾的分類回收。根據(jù)調(diào)查得出，目前的垃圾分類收集狀況并不理想，存在諸多問題。根據(jù)經(jīng)濟水平、人口分布、市區(qū)的功能，應(yīng)該制定出了不同的分選收集模式，實行分區(qū)治理。

6.3 降低有害物質(zhì)排放。在垃圾焚燒處理廠進行焚燒后，一般尾氣中會存在積累的有害氣體，比如酸性氣體，氯化氫，氧化硫、氧化氮、一氧化碳、等一些碳氧化合物，如果不對這些氣體物質(zhì)進行嚴格控制，則排放到空氣中去，造成二次污染。這個問題也是我們一直持續(xù)關(guān)注的重要問題，也是全世界關(guān)注的研究課題，所以在焚燒垃圾發(fā)電過程中，必須全面做好防止二次污染的措施，從垃圾源頭，對垃圾進行嚴格的分類，避免塑料垃圾的焚燒，加大技術(shù)控制燃燒過程中有害氣體的產(chǎn)生，制定相關(guān)的焚燒垃圾氣體排放標準，并且做好監(jiān)督管理制度，引進和吸收消化國外的先進工藝過程，優(yōu)化參數(shù)，最終的目標是對周圍環(huán)境的不利影響降低到最小的程度。

6.4 將垃圾處理費以電費形式收取。政府經(jīng)濟能力有限，不能夠為電廠提供有利的經(jīng)濟補貼，居民的垃圾處理費收取也存在很大的困難。所以政府可以把垃圾處理費附加到電費中，以電費附加費的形式予以收取，從而保障電廠的經(jīng)濟利益。

6.5 降低建設(shè)成本。垃圾發(fā)電廠的建設(shè)成本高的根本原因在于焚燒設(shè)備都是采用價格異常昂貴的進口設(shè)備。如果所有的垃圾焚燒發(fā)電設(shè)備都從國外進口，這無疑給垃圾發(fā)電廠帶來巨大的經(jīng)濟壓力。針對這個弊端，我們研究出了新的方案。即主要的設(shè)備從國外引進輔之以其他設(shè)備從國內(nèi)購買的方法。因此只要能保證主要設(shè)備的利用率，其他設(shè)備只是發(fā)揮輔助功能。焚燒設(shè)備生產(chǎn)廠家要積極研討，爭取制造出成本低但是功能相對較高的垃圾焚燒設(shè)備，進而創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益。降低建設(shè)成本，是擴大經(jīng)濟收益首要任務(wù)。

6.6 加強環(huán)保監(jiān)管。垃圾發(fā)電產(chǎn)生的二次污染，對環(huán)境影響很大，為了能夠有效的控制燃燒產(chǎn)生的有害氣體逸出，環(huán)境監(jiān)管部門要做好監(jiān)管工作，定期或不定期對電廠進行檢查，對于不達標的電廠給予相應(yīng)的處罰

6.7 運行管理。在垃圾焚燒發(fā)電廠的運營管理上，政府及經(jīng)營者應(yīng)注意加大對發(fā)電廠的管理及技術(shù)創(chuàng)新。1)首先要健全垃圾分類收集機制，注重從源頭上對垃圾的分類處理。盡可能使可回收、熱值高的垃圾得到合理利用，為提高垃圾發(fā)電效率提供保障。2)統(tǒng)籌規(guī)劃，合理布局。必須對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平、垃圾產(chǎn)量、垃圾特性作科學的評估，合理規(guī)劃建設(shè)城市的垃圾焚燒發(fā)電項目，為提高垃圾發(fā)電的規(guī)模效應(yīng)，優(yōu)先在較大城市建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠。3)不斷改進新技術(shù)，提高垃圾焚燒發(fā)電的效率。4)加強對焚燒爐的爐溫控制和對垃圾焚燒發(fā)電尾氣的凈化處理，嚴格控制二口惡英的排放。5)加強對垃圾焚燒發(fā)電廠附近的環(huán)境定期監(jiān)測，特別是對三致物質(zhì)二口惡英的定期監(jiān)測。

總之，隨著大中小城市的快速發(fā)展，城市垃圾也逐漸的增加，必須對城市垃圾合理的處理，減少給環(huán)境帶來不良的影響。把垃圾焚燒后進行發(fā)電是焚燒技術(shù)的再運用，它能夠徹底無害化的處理垃圾，使垃圾量明顯減少，并實現(xiàn)資源的再利用，減少垃圾給環(huán)境帶來的影響，有效節(jié)約土地資源，因此進一步加強對其的研究非常有必要。

[1]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，S1：91-95.

[2]劉劍.我國垃圾焚燒發(fā)電項目的技術(shù)經(jīng)濟評價研究[D].吉林大學，2013.

[3]孫麗亞.固體垃圾焚燒發(fā)電裝置自動控制系統(tǒng)設(shè)計與研究[D].鄭州大學，2013.

[4]李娜.城市生活垃圾焚燒發(fā)電項目風險分析和經(jīng)濟效益研究[D].齊魯工業(yè)大學，2015.