新型生活混合垃圾焚燒處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

劉代軍 廖文利 粟力力 李曉玲 侯佳佳

(1.重慶文理學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 永川 402160；2.重慶文理學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶 永川 402160；3.重慶偉捷環(huán)?？萍加邢薰?，重慶 永川 402160；4.重慶文理學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院，重慶 永川 402160）

垃圾焚燒為當(dāng)前城市在生活垃圾治理方面的常見措施，可以促使生活垃圾等的體量下降八成至九成左右，重量則會(huì)降低七至八成。而垃圾焚燒處理以后得到的物質(zhì)存在不確定性，并且整個(gè)過程又伴隨著大量的有害氣體等的出現(xiàn)，生活垃圾焚燒誘發(fā)包括煙塵顆粒成分、氮氧化物以及鹽酸等氣體出現(xiàn)。當(dāng)下對于垃圾焚燒之后存在的二噁英有害物質(zhì)的污染防控技術(shù)也不完善，所以對垃圾實(shí)施分類回收處理。結(jié)合不同的垃圾分類予以不同的處理辦法，不單單可以有效實(shí)現(xiàn)廢棄物資源等的高效再利用，此外也能夠切實(shí)規(guī)避垃圾焚燒過程所帶來的有害物質(zhì)影響。因此，研究符合我國國情的生活垃圾焚燒技術(shù)具有重要的意義。

1.垃圾焚燒技術(shù)的介紹

垃圾焚燒系統(tǒng)是一種生活垃圾基于分類處理的焚燒裝置，垃圾問題的主要處理理念即，減量化、資源化以及無害化。但如若不提前將垃圾進(jìn)行分類，這不僅使得資源回收的比較少，訴求焚燒的量也會(huì)擴(kuò)增，此外此類垃圾燃燒，有可能導(dǎo)致結(jié)塊堵塞爐子、燃燒率不高、熄火等情況?；诖祟惙浅Ｒ?guī)運(yùn)行模式下，焚燒帶來的污染成分也會(huì)隨之增多。現(xiàn)今上海、北京等多地也在實(shí)行垃圾分類政策，垃圾分類為垃圾焚燒的重要組成。生活垃圾焚燒主要涵蓋了儲(chǔ)存模塊、垃圾輸送模塊、焚燒模塊、熱力模塊、煙氣凈化模塊、粉碎模塊等等多個(gè)組成部分。此外，垃圾焚燒還有著下述幾方面的優(yōu)勢：

1.1 環(huán)保的特性，垃圾于轉(zhuǎn)運(yùn)、保存以及焚燒期間都潛藏著出現(xiàn)二次污染情況，而在此系統(tǒng)中，我們具有將焚燒中產(chǎn)生的有害氣體轉(zhuǎn)化為有益氣體的煙氣凈化系統(tǒng)；

1.2 工藝焚燒特性，固體燃料焚燒核心為熱能的應(yīng)用，但是生活垃圾焚燒則為無害化形式；

1.3 熱能應(yīng)用特性，生活垃圾焚燒煙氣含水情況較高，氯化氫含量大，則對于原料等會(huì)有著較高的腐蝕性，所以熱力系統(tǒng)以及余熱回收模塊往往不會(huì)將過熱模塊設(shè)置在系統(tǒng)強(qiáng)輻射區(qū)域繼而影響其應(yīng)用。

1.4 二次回收再次利用，垃圾中含有大量豐富的有機(jī)化合物，以及多種微量元素，有助于再次利用為肥料。

2.垃圾焚燒各系統(tǒng)介紹

2.1 垃圾接收輸送系統(tǒng)

垃圾經(jīng)分類滿足焚燒要求后分車送去焚燒，在焚燒過程中臭味氣體的逸散不僅對周圍環(huán)境有一定的影響，還影響著操作工人的身體健康，因此在垃圾焚燒儲(chǔ)坑上安裝有風(fēng)機(jī)，氣體通過風(fēng)機(jī)吹到焚燒爐中得以焚燒，轉(zhuǎn)至無臭氣體。

2.2 垃圾焚燒爐系統(tǒng)

現(xiàn)階段，業(yè)內(nèi)大多使用往復(fù)爐排爐的垃圾處理技術(shù)，抓斗裝置把倉庫的垃圾告知給料斗，結(jié)合給料槽持續(xù)性地把原料添加至爐進(jìn)口。在推料設(shè)備的影響下，垃圾第一步會(huì)抵達(dá)排爐的干燥區(qū)域，結(jié)合爐排的運(yùn)行，垃圾于爐排上向前運(yùn)行抵達(dá)燃燒區(qū)，最終來到燃盡區(qū)，保證垃圾能夠于850～1100攝氏度的環(huán)境下予以徹底地燃燒。

2.3 熱力系統(tǒng)

和一般的發(fā)電廠存在差異性，垃圾焚燒電廠的核心作用資金為垃圾處理，一般支持垃圾焚燒電廠滿發(fā)運(yùn)行。垃圾焚燒電廠運(yùn)行參量的變化并非因?yàn)殡娋W(wǎng)負(fù)荷需要而變化的，而主要基于爐前的燃料特質(zhì)的不可控性導(dǎo)致的，此類不確定情況為隨機(jī)形式，也存在周期性的特點(diǎn)。在垃圾焚燒發(fā)電廠內(nèi)，確保系統(tǒng)可靠安全的運(yùn)行，提升整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效益水平尤為關(guān)鍵。

2.4 余熱回收系統(tǒng)

垃圾焚燒造成的高溫?zé)煔庾誀t膛排除之后隨即來到余熱鍋爐單元，該區(qū)域進(jìn)行熱交換，余熱鍋爐獲得熱量繼而形成蒸汽，傳遞至汽輪機(jī)促使其運(yùn)行發(fā)電。焚燒煙氣結(jié)果余熱鍋爐實(shí)現(xiàn)熱量的有效回收，隨后抵達(dá)脫酸反應(yīng)塔內(nèi)，煙氣內(nèi)的酸性成分和物化石灰漿液滴充反映，調(diào)溫水跟著石灰液霧化以及蒸發(fā)，由此對煙氣溫度予以管控。在反應(yīng)塔出口煙道加入氫氧化鈣以及活性炭成分，煙氣內(nèi)沒有徹底去除的酸性污染成分和氫氧化鈣深入反應(yīng)予以去除，二噁英以及汞等等重金屬物質(zhì)則會(huì)在碳的吸附作用下沉降。煙塵進(jìn)入袋式除塵器之后隨即在濾袋作用下剝離開來，搜集得到的粉塵通過刮板傳遞至灰藏，布袋除塵設(shè)備凈化了的干凈的煙氣則會(huì)基于引風(fēng)裝置傳遞至鋼制煙囪外排。

2.5 煙氣凈化系統(tǒng)

2.5.1 煙氣凈化系統(tǒng)處理方案

常規(guī)的垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目處理體量達(dá)到每天1千噸左右，搭載了兩個(gè)每天五百噸的垃圾焚燒設(shè)備，和焚燒設(shè)備對應(yīng)的搭配了兩個(gè)焚燒煙氣凈化模塊。結(jié)合工程排放規(guī)定，再度綜合此次項(xiàng)目污染成分排放體量訴求的特質(zhì)，此外結(jié)合技術(shù)完善性、穩(wěn)健以及經(jīng)濟(jì)效益性等層面予以考量，結(jié)合我國已然建成的上規(guī)模的現(xiàn)代化的垃圾焚燒廠實(shí)踐，此次項(xiàng)目選擇的為“半干法+輔助干法”煙氣凈化技術(shù)，吸收劑選擇的為石灰漿。此外，此次項(xiàng)目選擇的SNCR脫NOx技術(shù)，因?yàn)槊摰夹g(shù)是焚燒爐內(nèi)脫氮，所以煙氣凈化技術(shù)設(shè)計(jì)未有綜合考量脫氮系統(tǒng)的開發(fā)。

2.5.2 煙氣凈化系統(tǒng)主要組成

煙氣凈化模塊核心構(gòu)成即石灰漿制取、旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸反應(yīng)塔、袋式除塵模塊、飛灰運(yùn)輸以及保存。這之中，石灰漿制取、活性炭噴射以及吸附、飛灰傳輸以及保存都是公用系統(tǒng)。

2.6 灰渣處理系統(tǒng)

垃圾焚燒之后的爐渣侵入液壓出渣設(shè)備恩的水槽隨機(jī)冷卻后備推出爐外，通過吊裝轉(zhuǎn)斗模塊裝卸車輛運(yùn)抵有關(guān)建材企業(yè)予以有效應(yīng)用（一般是做成環(huán)保磚）。上圖是渣倉的一個(gè)基本示意圖，當(dāng)然也可以直接填埋處置。煙氣凈化模塊內(nèi)的煙氣帶有的飛灰，從布袋除塵模塊搜集至除塵器會(huì)都，全部的灰斗之中飛灰通過密封的傳輸模塊傳遞至飛灰倉內(nèi)，飛灰屬于危險(xiǎn)廢棄物，屬國家法律監(jiān)管的內(nèi)容，需要做無害化處理。國內(nèi)一般的飛灰會(huì)進(jìn)行水泥固化處理，飛灰通過固化處置之后在原地養(yǎng)護(hù)棚予以必要的存儲(chǔ)，經(jīng)一周時(shí)間固化穩(wěn)定后，送到飛灰固化砌塊掩埋場進(jìn)行掩埋處理。

2.6.1 灰渣處理固化技術(shù)

2.6.1.1 水泥固化技術(shù)

固化和穩(wěn)定化為結(jié)合固化劑以及垃圾焚燒飛灰混合成分構(gòu)成的固化體，由此實(shí)現(xiàn)減小廢物內(nèi)的危險(xiǎn)物質(zhì)浸出的效果。膠凝原料水泥為典型的危險(xiǎn)廢棄物固化物質(zhì)，所以，一般選擇水泥對焚燒飛灰等予以固化處置。飛灰被加入水泥的基質(zhì)內(nèi)，于特殊的環(huán)境下，通過大量的物化反應(yīng)過程，得到溶解性更低的金屬氧化物，從而使得污染物于廢物水泥基質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)的遷移率進(jìn)一步降低。為切實(shí)優(yōu)化固化條件，提升固化體特性，固化期間需要結(jié)合廢物屬性以及產(chǎn)品品質(zhì)等的訴求加入一定的添加劑。

有關(guān)水泥固化技術(shù)的原理，通常認(rèn)為水泥固化有害成分極易將有害成分密封于固化體之中，結(jié)合水泥內(nèi)的粉末形態(tài)的硅酸鈣水化物膠體對有害成分的吸附以及包容，同時(shí)逐步地硬化性固化物，繼而把有害成分包裹起來繼而實(shí)現(xiàn)廢物等的穩(wěn)定以及無害化處理。水泥的固化處理飛灰技術(shù)已然比較完善、處理的投入也不高，操作便捷，無須特定的裝置，原料較為豐富，支持常溫情況下的操作，固化的廢渣無須脫水以及干燥等特性。結(jié)合水泥穩(wěn)定化的典型不足則為對于普通的污染成分相對敏感，會(huì)因?yàn)椴糠治廴境煞值鹊拇嬖诙雍蠊袒芷?，更是?huì)對硬結(jié)質(zhì)量。

2.6.1.2 瀝青固化技術(shù)

瀝青固化主要表示將瀝青當(dāng)作固化劑和飛灰于特定的溫度、配比和攪拌等的影響下出現(xiàn)皂化反應(yīng)，促使有害成分較為均勻性地果腹于瀝青內(nèi)，繼而得到固化體。瀝青有著較為突出的化學(xué)穩(wěn)定效果，黏結(jié)效果以及較好的彈性和塑性，對大部分的酸堿以及鹽類物質(zhì)等有著較強(qiáng)的耐腐蝕效果。瀝青固化操作包含兩類形式，首先，為把瀝青加熱，結(jié)合高溫作用得到熔融膠黏性液體把飛灰予以融合，果腹于瀝青內(nèi)，降溫之后隨即得到瀝青固化體。其次，則結(jié)合乳化劑促使瀝青乳化，選擇乳化瀝青和飛灰予以融合，之后破乳，脫水，實(shí)現(xiàn)了廢物瀝青的固化過程，該方式于室溫條件下即可實(shí)現(xiàn)。瀝青固化體指標(biāo)涵蓋了水體內(nèi)的浸出率、輻照和化學(xué)穩(wěn)定效果。其主要和瀝青的品類、飛灰加入情況、組成情況以及殘留的水分等有著一定的聯(lián)系。

3.總結(jié)

垃圾焚燒系統(tǒng)對于空間要求不高，資源利用水平較高，減量化成效顯著，此外也降低了基于掩埋方案可能造成的環(huán)境生態(tài)影響，在國家政策等的大力推動(dòng)下，垃圾焚燒減量已然成為當(dāng)下垃圾處理的重要形式之一。