垃圾焚燒處理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

韓雯雯，滕少香

（中國城市建設(shè)研究院有限公司山東分院，濟南 250101）

垃圾焚燒處理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

韓雯雯，滕少香

（中國城市建設(shè)研究院有限公司山東分院，濟南 250101）

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，工業(yè)也得到了快速的發(fā)展。垃圾的大量產(chǎn)生對我國生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展有著重要的影響，同時對垃圾的處理技術(shù)也有著更高的要求。目前，垃圾焚燒技術(shù)逐步成熟，正向著大型、高效和清潔的方向發(fā)展。本文論述了垃圾焚燒技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，希望對垃圾焚燒技術(shù)在我國的發(fā)展有所幫助。

垃圾；焚燒處理技術(shù)；大型；高效；清潔

近年來，我國垃圾產(chǎn)生量不斷增加，尤其在東南沿海一帶更為明顯。目前，我國城市的生活垃圾產(chǎn)量以每年9%的速度增長，2015年我國的垃圾產(chǎn)量達到2.1×108t[1]。在我國人口較為集中的地區(qū)，土地資源比較稀缺，垃圾填埋場的選址更為困難，運距的增加導(dǎo)致垃圾處理成本不斷攀升。而焚燒技術(shù)具有占地少、處理時間短、對垃圾減量化作用顯著等優(yōu)點，此外相比填埋和堆肥技術(shù)，焚燒對地表水及地下水的危害更小。因此，焚燒技術(shù)已成為目前一些大中城市進行垃圾處理的重要方法。

垃圾焚燒技術(shù)是以焚燒為手段的垃圾處理方法，最早始于歐洲，第二次世界大戰(zhàn)后得到了快速的發(fā)展。我國于20世紀(jì)80年代中期開始對其進行研究。其核心技術(shù)是利用焚燒爐對垃圾進行高溫?zé)峄幚?，?00℃～1 000℃的高溫下，垃圾中的可燃成分和空氣中的氧氣進行劇烈的反應(yīng)，釋放出熱量和高溫燃氣，此外，焚燒過程中會產(chǎn)生一部分固體殘渣[2]。其中，焚燒過程中產(chǎn)生的熱量還可以進行回收利用，可用于發(fā)電或者供熱。

1 焚燒爐

垃圾焚燒處理系統(tǒng)的核心是焚燒爐，不同的焚燒爐對垃圾的處理效果不同。因此，在進行垃圾焚燒時，需對垃圾的種類、性質(zhì)以及燃燒特性等進行綜合研究，以保證所選擇的焚燒爐可以最大程度地發(fā)揮其功能。目前，主要采用的焚燒爐有爐排式焚燒爐、流化床焚燒爐和回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐。

1.1 爐排式焚燒爐

爐排式焚燒爐工藝成熟穩(wěn)定，在歐美國家得到了廣泛的應(yīng)用。爐排式焚燒爐是將垃圾放置于爐排上進行層狀的燃燒，整個運行過程需經(jīng)歷熱干燥、熱分解、焚燒和燃燼四個階段[3]。爐排式焚燒爐的優(yōu)勢在于其技術(shù)成熟、運行穩(wěn)定，而且適應(yīng)性廣，燃燒過程不需要其他輔助燃料，大塊狀的垃圾也無需前處理，可直接進行處理。但是，它應(yīng)用于我國的生活垃圾處理時存在一些問題。目前，我國的垃圾沒有進行分類，垃圾成分復(fù)雜、含水率高，而且熱值低。應(yīng)用爐排式焚燒爐垃圾難以完全燃燒，不能穩(wěn)定爐內(nèi)溫度，易產(chǎn)生二次污染。有時垃圾中會含有一些鐵釘之類的東西會嵌入爐排的間隙中，使得爐排不能正常運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致垃圾不能得到充分燃燒。這樣既容易損壞爐子的結(jié)構(gòu)，增加處理成本，也不能使垃圾得到充分的處理。

1.2 流化床焚燒爐

流化床垃圾焚燒爐是在循環(huán)流化床燃煤技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型焚燒處理裝置，其還可連接后續(xù)的發(fā)電及供熱等設(shè)施。流化床垃圾焚燒爐是在爐內(nèi)加入大量的熱載體，在進行焚燒前，先將爐內(nèi)的石英砂加熱到600℃左右，在爐子的底部通入一定溫度的熱空氣，使得爐內(nèi)的砂礫呈現(xiàn)流化態(tài)。然后，進行垃圾的焚燒。燃燒產(chǎn)生的飛灰經(jīng)過后續(xù)的煙氣處理系統(tǒng)進行處理，大顆粒的在返回爐內(nèi)繼續(xù)進行處理。其余的灰渣和流動砂從爐底一同排出。

流化床垃圾焚燒爐的優(yōu)點是：（1）燃料的適應(yīng)性廣。在爐內(nèi)有大量呈流化態(tài)的熱載體，垃圾可被迅速加熱至著火點，因此其可處理各種形式和形態(tài)的垃圾。（2）高效脫酸，NOx排放低。爐內(nèi)溫度可持續(xù)保持在800℃～950℃，可抑制氮氧化物的產(chǎn)生。在燃燒過程中可直接添加石灰石，可降低SO2和HCl等酸性氣體的產(chǎn)生。

同時，流化床垃圾焚燒爐也存在一些缺點：（1）該設(shè)備對進爐垃圾的粒徑有著嚴(yán)格的要求，因此需對垃圾進行充分的前處理。（2）流化床焚燒爐需要爐內(nèi)物質(zhì)一直保持懸浮狀態(tài)，高速的翻滾和沖刷對爐子損害較為嚴(yán)重，縮短了焚燒爐的使用壽命。爐排式焚燒爐年運行時間可為8 000 h，相比之下，流化床垃圾焚燒爐年運行時間較短短，大約有6 000 h。（3）流化床焚燒爐產(chǎn)生的煙氣含熱量高，對后續(xù)的煙氣凈化設(shè)備要求高。

1.3 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐

回轉(zhuǎn)窯焚燒爐是常見的垃圾焚燒技術(shù)之一，已有130多年的歷史。其窯身傾斜，運行時緩慢旋轉(zhuǎn)。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)焚燒時，垃圾從一端進入窯內(nèi)，與其中的高溫空氣進行順向或者逆向的接觸，并且在爐窯內(nèi)不斷翻轉(zhuǎn)且向前移動，在這個過程中經(jīng)過著火、焚燒和燃燼等幾個階段，最后的剩余殘渣從窯尾排出窯體[4]。

按照爐內(nèi)氣固流動方向的不同，分為順流式和逆流式。而根據(jù)窯內(nèi)溫度高低，又可分為熔融爐（熔渣式）和非熔融爐（灰渣式）。回轉(zhuǎn)窯焚燒爐對處理的垃圾種類具有廣泛的適應(yīng)性，可以處理固體、氣體、液體以及漿狀等形式的廢物，而且不需要進行前期的破碎、分選等處理過程?；剞D(zhuǎn)窯的耐熱性好，窯內(nèi)溫度可達到2 000℃，而且垃圾在窯內(nèi)的停留時間長，同時回轉(zhuǎn)窯不停的旋轉(zhuǎn)，使得垃圾受熱更均勻，燃燒更充分，使得垃圾中有害物質(zhì)焚燒率更高，也使得回轉(zhuǎn)窯的應(yīng)用范圍更為廣泛。

2 焚燒技術(shù)現(xiàn)狀

我國的垃圾產(chǎn)量增速較快，但其處理設(shè)施相對滯后。20世紀(jì)80年代，我國才在深圳建立了第一座現(xiàn)代化的焚燒廠，日處理垃圾300 t，而且?guī)в邪l(fā)電設(shè)備，為我國垃圾焚燒處理積累了寶貴的經(jīng)驗。

隨著垃圾產(chǎn)量的不斷增加，焚燒技術(shù)的優(yōu)勢不斷凸顯，垃圾焚燒的處理能力逐步提高。截止2010年底，國內(nèi)已建成的垃圾焚燒發(fā)電廠有82座，日處理能力達到7萬t[5]。由于東南沿海地區(qū)人口稠密，土地緊缺，垃圾焚燒處理設(shè)施更集中于南方。廣東省環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會引進了加拿大瑞威環(huán)保公司設(shè)備在惠州市建造了日處理500 t的垃圾焚燒發(fā)電廠。樂山市的焚燒發(fā)電廠使用了我國自行研制的第一臺焚燒爐，共應(yīng)用了2臺固定式雙爐蓖垃圾焚燒爐，無需輔助燃料，這推動了我國垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展。此外，常州市環(huán)衛(wèi)工程設(shè)計研究院和常州市環(huán)衛(wèi)設(shè)備廠共同開發(fā)研制了FDLIF-50B型焚燒爐，日處理50 t左右，適用于小規(guī)模的垃圾焚燒處理。而在哈爾濱投資建設(shè)的焚燒發(fā)電項目，采用了日本生產(chǎn)的流化床焚燒爐，實現(xiàn)了電腦網(wǎng)路自動控制，使焚燒處理技術(shù)更上一個臺階。之后，我國各地相繼出現(xiàn)了垃圾焚燒處理廠，上海、成都等地還建有處理能力在千噸以上的焚燒處理項目。這些垃圾焚燒處理廠的建成并投入運營，逐步改善了我國垃圾處理的技術(shù)結(jié)構(gòu)。

目前，垃圾焚燒處理垃圾已受到重視，尤其是在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，焚燒處理的比例正逐步加大。同時，一些中小城市也積極探索焚燒處理技術(shù)的可行性。但是，我國垃圾焚燒存在一些問題，目前使用的焚燒設(shè)備大多數(shù)從國外引進，設(shè)備費用及焚燒運行的費用較高。因此，加快設(shè)備國產(chǎn)化，積極開發(fā)國內(nèi)的焚燒處理垃圾市場是我國垃圾焚燒處理廠未來的發(fā)展方向。

3 發(fā)展趨勢

3.1 焚燒設(shè)備的發(fā)展趨勢

3.1.1 大型化發(fā)展

垃圾焚燒處理技術(shù)復(fù)雜，投資較大，后期的運行成本也較高，而我國的垃圾中熱值較低，因此，必須建立規(guī)?；睦贌O(shè)施，這樣才能保證垃圾的處理效率及運行的穩(wěn)定。

3.1.2 設(shè)備國產(chǎn)化

由于我國垃圾焚燒起步較晚，焚燒的關(guān)鍵設(shè)備及后續(xù)配套的發(fā)電機供熱設(shè)備主要依靠進口。隨著我國多家科研機構(gòu)和設(shè)備制造廠的深入研究和不斷創(chuàng)新，目前，我國已經(jīng)掌握了適用于我國國情的核心技術(shù)和設(shè)備，僅僅少量設(shè)備還需進口。國產(chǎn)化的進程加快，大大降低了垃圾焚燒工程的投資，同時也擴大了垃圾焚燒處理的覆蓋范圍。

3.1.3 投資形式多樣化的發(fā)展

垃圾的處理不僅僅是市政、環(huán)衛(wèi)的投資，更需要在良好的政策和機制的保障下健康地發(fā)展。目前，垃圾處理可以改變傳統(tǒng)的經(jīng)營模式，吸引更多主體的參與，如BOT、PPP等新型模式[6]。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，地方政府的環(huán)保意識不斷加強，垃圾焚燒處理項目的投資建設(shè)也具備了更好的條件，資金籌措等也有了更多的渠道來支持。

3.1.4 運行管理專業(yè)化

垃圾焚燒項目相比其他垃圾處理方式較為復(fù)雜，需要專業(yè)化的團隊和具有豐富經(jīng)驗的人員來進行管理。

3.2 焚燒處理技術(shù)應(yīng)用的趨勢

3.2.1 提高環(huán)保排放要求

生活垃圾焚燒處理廠會排放大量廢氣，其中二噁英的排放量是人們最為關(guān)注的指標(biāo)，而二噁英是對人體危害嚴(yán)重的致癌物質(zhì)。垃圾焚燒技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高了二噁英的排放要求，同時也提高了相應(yīng)的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.2 有助于減少溫室氣體排放

垃圾焚燒處理對溫室氣體污染物的減排作用也是非常顯著的，主要表現(xiàn)在垃圾焚燒處置減少了填埋場垃圾的填埋量，進而減少了甲烷的排放量；此外，焚燒余熱的利用代替了一部分化石燃料的使用，降低了溫室氣體的產(chǎn)生。在我國，生活垃圾焚燒余熱發(fā)電和填埋處置相比，每噸垃圾可減排溫室氣體為0.48～0.64 t。國外有著不同的認(rèn)識，當(dāng)生活垃圾不適宜回收時，焚燒是最佳的處置方式，因此，德國對生活垃圾焚燒并進行利用，每年相當(dāng)于減少975萬t二氧化碳的排放[7]。

3.2.3 降低垃圾填埋的COD排放量

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工業(yè)化進程不斷加快，垃圾數(shù)量不斷增加，同時向環(huán)境中排放的COD不斷增加。垃圾焚燒處置可以減少垃圾填埋帶來的COD排放。每填埋1 t生活垃圾可產(chǎn)生0.2 t左右的COD，而焚燒處置技術(shù)大大減少了垃圾的填埋量，同時也降低了因垃圾填埋而產(chǎn)生的COD污染物。

3.2.4 提供新能源

垃圾焚燒處理不僅可以有效地處理垃圾，而且能夠利用其產(chǎn)生的熱能進行發(fā)電，人們可以將其作為一種新型能源來利用。據(jù)統(tǒng)計，生活垃圾焚燒余熱其平均產(chǎn)生電能為520 kW·h/t，而垃圾填埋產(chǎn)生的沼氣平均產(chǎn)生電能為20 kW·h/t。在美國，87座垃圾焚燒發(fā)電廠產(chǎn)生的電能大約有2 500 MW，可以供2 300萬個家庭使用，其產(chǎn)值可達100億元，而且能提供就業(yè)崗位，最主要的是其對環(huán)境產(chǎn)生的影響相比其他電能產(chǎn)生的方式更小。日本和歐洲也早已將垃圾焚燒發(fā)電作為一種重要的能源。

4 結(jié)語

我國的垃圾增長空間仍然巨大，對垃圾的處理和管理需要進行更大的重視。尤其在垃圾分類、回收和管理工作上仍需加大力度，不斷提高垃圾的無害化及資源化水平。隨著對垃圾處理要求的不斷提高，垃圾焚燒技術(shù)在國內(nèi)得到了快速的發(fā)展。同時，應(yīng)提高焚燒爐煙氣處理系統(tǒng)等后續(xù)配套設(shè)備的技術(shù)水平，降低二次污染的風(fēng)險。此外，垃圾焚燒不僅是實現(xiàn)垃圾的減量化、無害化處理，更要實現(xiàn)垃圾的資源化利用。

1 潘 藝.垃圾圍困城市告急[N].中國環(huán)境報，2013-07-25.

2 趙樹青，宋 薇，劉晶昊，等．我國生活垃圾焚燒二噁英污染現(xiàn)狀及減排建議[J].環(huán)境工程，2011，29（1）：86-88．

3 呂志剛．城市生活垃圾焚燒發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展對策[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010，（12）：37-40．

4 洪 雷，王小文，姬艷梅，等.垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)進展與應(yīng)用探討[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2011，19（3）：55-57.

5 陳宋璇，黎小保.生活垃圾焚燒發(fā)電中二噁英控制技術(shù)研究進展[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2012，37（5）：89-93.

6 解海衛(wèi)，張 艷，張于峰.城市生活垃圾焚燒處理工藝研究[J].可再生能源，2010，28（5）：76-79.

7 羅忠濤，肖宇領(lǐng)，楊久俊，等.垃圾焚燒飛灰有毒重金屬固化穩(wěn)定技術(shù)研究綜述[J].環(huán)境污染與防治，2012，34（8）：58-62.

Present Situation and Development Trend of Waste Incineration Technology

Han Wenwen, Teng Shaoxiang
(Shandong Branch of China Urban Construction Research Institute Co., Ltd., Jinan 250101, China)

With the development of economy, people's standard of living and industry has been rapid development, waste produced in large amounts of China which has an important influence of ecological environment and economic development.At the same time waste processing technology has a higher requirements. At present, the development of municipal solid waste incineration technology is gradually mature, and is developing in the direction of large-scale, efficient and clean. This paper discusses the present situation and the development trend of the technology of waste incineration, and hopes to provide some help for the development of the waste incineration technology in our country.

garbage; incineration treatment technology; large; efficient; clean

X705

A

1008-9500(2017)06-0043-03

2017-04-13

韓雯雯（1984-），女，陜西咸陽人，碩士研究生，從事環(huán)境工程、市政給排水方向研發(fā)與設(shè)計工作。