探究垃圾焚烧及热能利用技术

1、摘 要：目前，随着社会的进步和经济发展，城市居民不断的增多，因此导致城市垃圾的增加。随着城市垃圾处理系统的完善，垃圾焚烧处理相较于填埋或者是堆肥的处理方式更加的方便快捷，同时对垃圾焚烧热能的利用，能够有效的进行废物利用，实现对维护环境的同时，使垃圾的处置更加合理和可利用。所以，本文对城市垃圾的焚烧处理和热能利用技术进行简单的分析，为城市环境保护和废物资源再利用提供参考。关键词：城市垃圾;焚烧处理;热能利用随着我国经济发展，城镇化不断的深入，城市居民的生活水平和人口规模不断的上升，因此造成城市垃圾大量的增加，给城市垃圾的治理带来困难。城市垃圾的治理已经成为影响城市环境、经济发展和人民生活质量的关

2、键性因素。根据数据统计显示，仅在2011年我国城市垃圾得产生量已经达到1.7亿t，并且预测每年还在意8%到10%的增速不断扩大。这些大量的城市垃圾，占据了城市的用地，给城市环境治理和保护带来巨大的难题，同时城市垃圾中还容易产生病毒细菌，给城市居民的健康带来威胁，同时对城市生活和工作环境的破坏也尤为严重。因此，对大量的城市垃圾进行有效的处理以及将垃圾再利用已经成为我国城市经济建设中的重要任务。垃圾焚烧处理以及热能利用技术使城市垃圾得到有效的处理同时，使垃圾得到再次的利用，实现了城市环境的治理和保护，促进了垃圾社会价值的體现。1 城市垃圾处理现状现在全球对与城市生活垃圾的处理主要采取填埋、焚烧和垃

3、圾堆肥三种处理方式。城市垃圾焚烧处理是将垃圾集中到焚烧炉中进行燃烧，焚烧炉的燃烧温度最低要达到850，垃圾中含有各种可燃物质与空气中的大量氧气在燃烧的环境下发生作用，产生大量的化学热能，经过焚烧的垃圾最终变成高温的气体或者是少量的固体残渣1。燃烧后产生的高温气体可以通过热回收的技术手段进行再利用，用于发电或者是供热，其他的含烟气体经过净化后向大气排除，剩余的固体残渣可以视情况进行直接埋填或者是作为建筑用料再次利用。垃圾焚烧的处理技术可以对垃圾进行大量的处理，减少垃圾堆积和运输过程中造成的环境污染，又能够将垃圾进行二次利用，所以在国际上垃圾焚烧处理技术应用十分广泛。在发达国家的工业先进地区已经开

4、始全面进行城市垃圾焚烧处理了，欧洲、美国、日本等发达国家不断的兴建一些规模较大的城市垃圾焚烧处理厂，美国城市垃圾大概有五分之二左右都是使用焚烧的处理手段;日本、丹麦等面积较小的发达国家垃圾焚烧的数量已经占到全国的70%-80%;在新加坡，城市垃圾全部进行燃烧处理，使城市环境有了质的提高2。我国目前的发展形势，垃圾焚烧处理技术正处在初级阶段但是发展十分迅速，全国大约建有城市垃圾焚烧处理厂上百座，大部分分布在我国的东部经济发达地区，这些焚烧处理厂的规模和技术水平都比较高，在城市垃圾的处理上起到重要作用。2 垃圾焚烧及热能利用技术2.1 垃圾焚烧处理2.1.1 垃圾成分及焚烧条件城市垃圾中饱含着大量

5、的纸张、塑料、布制品以及皮革等易燃的垃圾，其中蕴含着氢、氧、氯和硫等元素，通过燃烧的作用，这些元素与空气中的氧气产生化学反应，因此使燃烧迅速，产生的热量也越高。我国的城市垃圾中也蕴含着大量的不可燃物质，比如：陶瓷玻璃等，影响着垃圾焚烧的效率和效果。我国的平均消费水平远低于发达国家，垃圾中的不可燃因素较多，水分含量以及灰尘含量都是影响垃圾燃烧的因素，对最终的热量产生影响，因此在我国，不同的地区、时间和城市的消费能力，在进行垃圾焚烧处理时要有所不同。一般情况下，垃圾的焚烧处理手段的应用应该根据：垃圾中蕴含的水分、灰分和可燃物质含量以及垃圾的地位燃烧值，所以城市垃圾要想持续的燃烧，就需要保证燃烧产生

6、的垃圾能够达到城市垃圾燃烧点的最低热量，如果单纯的燃烧不能达到这种效果，就需要在垃圾焚烧炉中添加辅助燃料，保证燃烧产生的热量。现在普遍认为，垃圾的低位热能处在值5000kJ/kg时，可以使垃圾燃烧的效果发挥到最大，我国城市的垃圾低违法热能处在33508374kJ/kg区间，并且垃圾的种类和性质比较复杂，所以就对垃圾焚烧的相关设备有了更高的要求，需要根据垃圾的成分变化在燃烧环节及时的进行设备调整，保证垃圾焚烧的充分，弱国需要进行相关辅助燃料添加时，一般是利用煤油或者是煤3。2.1.2 垃圾焚烧的好处城市垃圾经过高温焚烧，能够将垃圾中产生的细菌和病毒彻底的消灭;能够进行大量的垃圾处理，有效的减轻了

7、城市垃圾处理的负担，同时对周边的环境影响较少;垃圾焚烧处理相较于其他的处理方式更具有经济性，既有效的节省了垃圾处理的占地，也使整个过程的成本得到降低。2.1.3 垃圾焚烧技术在全球范围内比较常用的垃圾焚烧技术主要有三种类型，我国在垃圾焚烧处理技术的研究和应用方面相比于其他的发达国家，起步较晚、水平较低，因此在城市垃圾焚烧处理领域要兼顾国内成熟技术研发和国外先进技术引进。2.1.3.1 旋转燃烧技术旋转燃烧技术是指通过旋转焚烧炉，将垃圾在焚烧时进行炉内滚筒的上下运动，实现垃圾与空气的充分接触，从而使垃圾在燃烧过程中更加的充分4。旋转燃烧技术的应用设备主要就是旋转燃烧炉，在炉内壁采用的是耐火烧的砖

8、砌成，内炉内含有倾斜的滚筒，进行旋转运动。旋转燃烧技术主要是应用在化工废料和城市医院垃圾的处理中，能够有效的降低这类垃圾带来的环境污染和人体健康危害。2.1.3.2 流化床燃烧技术流化床燃烧技术是指利用流化床对垃圾进行流化处理，因此对垃圾的大小有着严格的限制，在进行垃圾处理时要预先对垃圾进行粉碎，使垃圾的尺寸达到流化要求的标准，然后进行焚烧5。粉碎后的垃圾在焚烧炉中悬浮燃烧，所以对垃圾的尺寸要求比较严格，同时要求垃圾堆填要均匀，对操作人员的操作能力和设备维护要求比较高，相对来说这种技术应用投资较高，但是流化床焚烧炉对垃圾焚烧产生的热量的适应性更突出。2.1.3.3 炉排炉层状燃烧技术目前来看，

9、世界范围内对层状燃烧技术的研究和应用都比较深入，炉排的燃烧方式对垃圾本身的要求较低，对垃圾热值的适应性更好，同时在管理和维护上更加的方便，因此受到城市垃圾处理的欢迎6。这种燃烧技术，通过炉排进行垃圾的松动，增强垃圾与空气的接触面积，使垃圾燃烧更加的迅速和充分，整体上来看，焚烧炉拱的设计是为了将燃烧产生的烟气进行回流，对新进垃圾预先干燥;配风的设计是为了使空气中氧含量的增加，促进燃烧反应更充分。炉排炉层状燃烧技术在应用过程中，应该注意焚烧炉内温度的变化，温度过高会导致垃圾焚烧产生大量的熔融结块、炉壁损坏等，温度过低的话，就会导致垃圾中的有害物质得不到充分燃烧。因此在实际的使用过程中，大部分的焚烧

10、炉的炉膛出口温度设定大于850，燃烧烟气停留超过2秒。2.2 热能利用技术2.2.1 国内外热能利用的发展在垃圾焚烧技术的应用早期就进行了热能利用的探索。世界上最先开始进行垃圾燃烧热能利用的国家是英国，早在1886年，英国就开始利用热能进行发电;美国也是在1905年就开始进行相关的实践;在二十世纪中后期，在西欧大概有三分之二的城市垃圾用来焚烧余热利用7。从目前国外的相关技术研究和利用情况不难看出，对城市垃圾焚烧处理产生的热量进行二次的利用，已经成为各国研究的重点。目前，我国仍处在热能利用技术研究和应用的初级阶段，起步晚，技术不成熟，因此在发展过程中，需要积极引进国外先进的经验，充分利用垃圾焚烧

11、产生的热能在我国电力和供热上发挥作用，增强经济效益与社会效益。2.2.2 热能利用技术发展制约因素垃圾燃烧炉的蒸汽参数是影响热能利用的关键性因素。因此提高炉内蒸汽的参数，能够最大化的利用垃圾焚烧电厂的热能。在我国垃圾焚烧电厂中，余热锅炉主蒸汽参数多数为4.0MPa，400。其次，由于城市垃圾的种类和性质十分的复杂，垃圾分类还不完善，因此导致在焚烧过程中会含有一些橡胶、塑料等垃圾，以及其他的具有腐蚀性质的垃圾，会对发电厂的过热器造成破会，影响热能利用，另外，燃烧产生的温度过高也会影响电厂设备的正常运转8。2.2.3 生活垃圾焚烧余热利用方式及途经垃圾焚烧热能的回收取决于热能的最终利用形式和特点、

12、设备属性以及经济发展水平，垃圾焚烧产生的热能主要用于发电和供热，详见表1。2.2.3.1 垃圾焚烧的热能的具体利用垃圾在焚烧时会产生大量的高温烟气，受到烟气处理设备温度的限制，需要将产生的烟气温度降到160以下，降低烟气温度的方法有很多，其中之一就是在在除尘器尾部设置空气预热器，降低烟气温度的同时还实现了对冷风的加热，从而提高垃圾的焚烧效率，尤其是垃圾中饱含着大量的水分和低热值物质时，对冷风进行加热能够有效地提高空气温度。除此之外，就是本文要讲的对高温热量进行回收再利用，通过在焚烧炉旁设置余热锅炉，对焚烧产生的热量进行收集，形成压力较大的热水或者是蒸汽，应用在发电和供热中。余热锅炉的主要形式有

13、烟道余热锅炉和炉锅一体式余热锅炉两种。2.2.3.1.1 烟道余热锅炉烟道余热锅炉对主要是配置在规模较小的焚烧炉旁，整个厂区垃圾处理的容量和速度较小，燃气在完全进入余热锅炉之前，已经完成了自身的焚烧放热环节，在余热锅炉中单纯的进行热量的转化，主要是通过进行温度的降低产生能量并进行利用9。2.2.3.1.2 炉锅一体式余热锅炉这种锅炉主要是将垃圾焚烧炉和余热锅炉进行连接，将垃圾作为燃料，在这种情况下，两个锅炉在炉壁上会进行重叠使用，余热锅炉的水冷壁一般会作为焚烧炉的炉膛外壁10。这种炉锅一体式余热炉在一定程度上和应用在工业生产中的炉排锅炉有相同的地方，但是这种一体式锅炉对本身的设计要求十分的严格，对炉膛、外壁和配风以及进推料系统燃烧控制系统的设计必须结合城市垃圾的实际情况。在一体锅的使用过程中，要注意燃烧（下转第70页）（上接第68页）的空气系数，适当的空气系数能够有效的促进燃烧环节的充分，大大提高炉内的温度，一本情况下，空气系数一般处于1.7-2.2之间为燃烧最佳。3 结束语虽然我国在垃圾焚烧热能利用技术的研究和利用方面，相较于发达国家起步较晚，技术还不成熟，但是由于我国城市规模和人口数量的庞大，使我国的城市垃圾处理和再应用具有广阔的发展前景。我国在流化床焚烧和炉排焚烧技术