城市生活垃圾焚烧技术

城市生活垃圾焚烧技术 目前世界各国城市生活垃圾的处理方式主要有：填埋、焚烧和 堆肥三种。 填埋或露天堆弃方式，占用了大量土地，同时垃圾中有害成分 对大气、土壤及水源造成了严重污染，不仅破坏了生态环境，而且 也严重危害人体健康。 堆肥处理对垃圾要进行分拣、分类，要求垃圾的有机含量要高。 堆肥处理不能减量化，仍需占用大量土地。 焚烧处理是将垃圾放在焚烧炉中进行燃烧，释放出热能，余热 回收可供热或发电。烟气净化后排出，少量剩余残渣排出填埋或作 其他用途。焚烧处理技术特点是处理量大、减容性好、无害化彻底， 且有热能回收作用。因此，对生活垃圾实行焚烧处理是无害化、减 量化和资源化的有效处理方式。世界各国普遍采用这种垃圾处理技 术。最科学、最合理的垃圾处理方式是将垃圾分拣分类，将可以回 收的有用物回收再生处理应用，不能回收的废弃物焚烧处理。 一、垃圾焚烧技术 1垃圾焚烧的条件 垃圾焚烧必须具有一定条件： 垃圾要具有一定的发热值，当垃圾中低位发热值 3350kJ/kg（800kcal/kg）时，焚烧需助燃，掺煤或烧油助燃。 一般认为，垃圾低位发热值5000kJ/kg （1200kcal/kg）燃烧 效果较好。一般城市生活垃圾低位发热值在 33508374kJ/kg （800-2000kcal/kg）范围。垃圾中含水量50；垃圾具有非均质 2 性和多变性。各地区、各季节垃圾变化是很大的，这给垃圾焚烧带 来一定困难。 2垃圾焚烧技术 国内外垃圾焚烧技术主要有三大类：层状燃 烧技术、流化床燃烧技术和旋转燃烧技术（也称回转窑式） 。 （1）层状燃烧技术 层状燃烧技术发展较为成熟，一些国家都 采用这种燃烧技术。为使垃圾燃烧过程稳定，层状燃烧关键是炉排。 垃圾在炉排上通过三个区：预热干燥区、主燃区和燃烬区。垃圾在 炉排上着火，热量不仅来自上方的辐射和烟气的对流，还来自垃圾 层内部。在炉排上已着火的垃圾在炉排的特殊作用下，使垃圾层强 烈地翻动和搅动，不断地推动下落，引起垃圾底部也开始着火，连 续的翻转和搅动，使垃圾层松动，透气性加强，有助于垃圾的着火 和燃烧。炉拱形状设计要考虑烟气流场有利于热烟气对新入垃圾的 热辐射预热干燥和燃烬区垃圾的燃烬。配风设计要确保空气在炉排 上垃圾层分布最佳，并合理使用一、二次风。 （2）流化床燃烧技术 流化床燃烧技术已发展成熟，由于其热 强度高，更适宜燃烧发热值低、含水分高的燃料。同时，由于其炉 内蓄热量大，在燃烧垃圾时基本上可以不用助燃。为了保证入炉垃 圾的充分流化，对入炉垃圾的尺寸要求较为严格，要求垃圾进行一 系列筛选及粉碎等处理，使其尺寸、状况均一化。一般破碎到 15cm，然后送入流化床内燃烧，床层物料为石英砂，布风板通常设 计成倒锥体结构，风帽为 L 型。床内燃烧温度控制在 800-900， 冷态气流断面流速为 2ms，热态为 34ms。一次风经由风帽通 3 过布风板送入流化层，二次风由流化层上部送入。采用燃油预热料 层，当料层温度达到 600左右时投入垃圾焚烧。该炉启动、燃烧 过程特性与普通流化床锅炉相似。 （3）旋转燃烧技术 旋转焚烧炉燃烧设备主要是一个缓慢旋转 的回转窑，其内壁可采用耐火砖砌筑，也可采用管式水冷壁，用以 保护滚筒，回转窑直径为 4-6m，长度 10-20m，根据焚烧的垃圾量确 定，倾斜放置。每台垃圾处理量目前可达到 300t/d（直径 4m，长 14m） 。回转窑过去主要用于处理有毒有害的医院垃圾和化工废料。 它是通过炉本体滚筒缓慢转动，利用内壁耐高温抄板将垃圾由筒体 下部在筒体滚动时带到筒体上部，然后靠垃圾自重落下。由于垃圾 在筒内翻滚，可与空气得到充分接触，进行较完全的燃烧。垃圾由 滚筒一端送入，热烟气对其进行干燥，在达到着火温度后燃烧，随 着筒体滚动，垃圾得到翻滚并下滑，一直到筒体出口排出灰渣。 当 垃圾含水量过大时，可在筒体尾部增加一级炉排，用来满足燃烬， 滚筒中排出的烟气，通过一垂直的燃烬室（二次燃烧室） 。燃烬室内 送入二次风，烟气中的可燃成分在此得到充分燃烧。二次燃烧室温 度普遍为 1000-1200。 回转窑式垃圾燃烧装置费用低，厂用电耗 与其他燃烧方式相比也较少，但对热值低于 5000kJ/kg 含水分高的 垃圾燃烧有一定的难度。 二、国外垃圾焚烧技术发展状况 垃圾焚烧处理方法是早在 1901 年由美国人提出的。当初，主要任务是使垃圾减容，但由于当 时垃圾燃烧的烟尘无法控制，一直未能得到广泛利用。到 60 年代， 4 随着烟气处理技术的进步，这种焚烧处理垃圾方法在欧洲得到了普 及和发展。 日本最早的垃圾 发电站 1965 年建于大阪市，目前有垃圾焚烧 炉约 3000 座，垃圾发电站 131 座，总 装机 容量 650MW。到 2000 年 垃圾发电容量达到 2000MW。垃圾日处理能力 1000t/d 以上（最大为 1800t/d）的垃圾发电站 8 座，1995 年建成一座最大的垃圾电站， 发电容量 24MW。日本早期垃圾电站为防止炉管腐蚀，采用低参数， 发电效率较低，仅为 10-15，现正谋求提高到 30。 美国垃圾焚烧厂发展很快，至 1990 年，已建 400 座，焚烧率 达 18，到 2000 年提高到 40。美国垃圾发电已达 2000MW，最近 在建的有日处理垃圾 2000t/d、蒸汽温度达 430-450、发电量为 85MW 的垃圾电站。 英国最大的垃圾电站位于伦敦，共有 5 台滚动炉排式锅炉，年 处理垃圾 40 万吨。 法国现有垃圾焚烧锅炉 300 多台，可处理 40城市垃圾，巴黎 有 4 台日处理垃圾 450t/d 的马丁式锅炉。 德国拥有世界上最高效率的垃圾发电技术，至 1998 年有 75 台 垃圾焚烧锅炉。 新加坡垃圾焚烧处理率达 100，1986 年建成一座 2700td 垃圾电站。 三、国内垃圾焚烧技术和垃圾发电发展情况 近十几年来，国内 研究垃圾焚烧技术和开发垃圾发电设备的单位已有很多。有的引进 5 国外先进技术，有的自行开发，都处于起始阶段。 A 厂引进国外 MHI 公司垃圾锅炉技术，合作生产一台 150t/d 垃圾锅炉装于深圳，并于 1997 年 7 月由国家有关部委主持进行了 专题鉴定。该垃圾焚烧锅炉本体由 MHI 作基本设计，A 厂作施工设 计，最后经 MHI 审查确认。炉排采用 MHI-马丁逆送式炉排，炉排及 重要燃烧自控装置由 MHI 供货。 B 厂设计制造的国内首台 75t/d 垃圾焚烧锅炉经调试改进，日 前已稳定运行。这台锅炉装在广东省顺德市。该厂的 3200t/d 垃 圾锅炉装于珠海，并于 1999 年投运。该炉系 B 厂采用美国 Temporlla 炉本体设计技术，采用美国 Detroit Sroker 公司炉排， 发电设备及辅机全部采用国产产品。 C 厂采用由加拿大瑞威环境保护有限公司研制的 CAO（Controlled Air Oxidation）垃圾焚烧系统，设计制造日处理 3100t/d 的垃圾焚烧余热炉，1999 年底投运。 中科院工程物理所承担国家“八五”课题，研究开发日处理 100t/d 流化床垃圾焚烧炉示范工程，装于北京海淀区上庄，已投运。 牡丹江新技术研究所承担“八五”课题研制“自动翻搅焚烧物的往 复炉排装置” ，完成了日处理 50t/d 自燃式垃圾焚烧炉试验。 国内若干大中城市已建成和在建的一些垃圾发电项目有： 深圳市已建成 3x150t/d 垃圾发电厂，1、2 号机系日本进口三 菱-马丁式炉排焚烧炉，3 号机为采用 “杭锅”与三菱合作的 150t/d 马丁式炉排焚烧炉，三台机组共发电 4000kW。 珠海已建成 6 3200t/d 焚烧炉，1999 年投运。 北京计划 2000 年建成一座日处理垃圾 1272t/d 的大型现代化 垃圾电站，采用国外进口设备，整个工程造价 71 亿元。 上海引进法国设备在浦东建造一座日处理垃圾 1000t/d 垃圾电 站，带 2 台 8500kW 发电机，工程投资 67 亿元。 四、我国垃圾发电的发展前景及方向 我国是一个发展中国家， 改革开放后城市发展迅速，但我国的城市基础设施建设薄弱，城市 垃圾已成为城市环境污染源之一。为了美化城市，改善环境，造福 人类，使城市生态系统良性循环，环境与社会经济协调发展。因此， 处理城市垃圾已成为日益迫切的城市基础设施建设任务之一。中国 人多地少，焚烧处理垃圾利用其余热发电或供热是城市垃圾处理无 害化、减量化和资源化的最有前途的方法，更适合中国国情。目前， 国内一些城市采用国外技术或国内自行