垃圾焚烧技术的研究现状和发展趋势

/摘要：我国的垃圾焚烧处理行业正进入热潮阶段.由于垃圾的焚烧在国内积累的经验不多.因此必须认真研究和应用垃圾焚烧处理技术。在总结国内外城市垃圾焚烧技术现有研究状况的基础上.从城市垃圾焚烧技术的种类、特点和适用范围论述了垃圾焚烧技术的研究发展趋势。关键词：城市垃圾焚烧；垃圾焚烧发展历程；垃圾焚烧的优势1城市垃圾焚烧技术概况城市垃圾是一个长期存在的污染源.未经处理或处理不当.都会造成严重的大气污染和地下水污染、土壤污染.并使大量的土地被占用.自然景观被破坏.危及人类的生存。因此.如何有效地对城市垃圾进行净化处理.既保护环境又能充分合理利用资源.已成为人们广泛关注的问题。城市垃圾的常用处理方法有填埋、堆肥、制沼气、焚烧和知燃气等.近20年.来国外以垃圾焚烧并回收热量发展最为迅速.欧盟、日本、美国等国家已开始大量应用.并产生了良好的环保效益和经济效益。垃圾焚烧发是将城市垃圾进行高温热处理.在800-1000℃的焚烧炉炉膛内.垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈的化学反应.放出热量.转化为高温的燃烧气和少量而性质稳定的残渣。燃烧气可以作为热能热能回收利用.性能稳定的残渣可以直接填埋。经过焚烧.垃圾中的细菌、病毒被彻底消灭.带恶臭的氨气和有机质废气被高温分解.因此.焚烧法能以最快速度实现垃圾无害化、稳定化、减量化、资源化的最终处理目标。目前在工业发达国家已被作为城市垃圾的主要方法之一.得到广泛应用。垃圾焚烧、回收能源.被认为是今后处理城市垃圾的重要发展方向。我国也正在加快开发研究的速度.以推进城市垃圾的综合利用。2垃圾焚烧技术的研究现状现代城市垃圾的焚烧历史可以追溯到19世纪中期的英国.最早垃圾焚烧炉是1874年建造在英国Nottingham市的[平炉.次之为1885年的美国纽约市.1896年的德国汉堡市以及1898年的法国巴黎市。然后.由于早期的城市垃圾热值不高和焚烧炉本身比较简陋.操作时烟气惊人.因此直到20世纪60年代垃圾焚烧并没有成为主要的垃圾处理方法。但在此期间.垃圾焚烧技术却得到了相当的改变.其炉排、炉膛等方面的技术逐渐有了现在的形式。初期的垃圾焚烧炉结构上和砖窑基本一样.之后逐渐改良为间歇式机械炉排焚烧炉。巴黎市是在1926年.汉堡市是1929年便已采用机械炉排焚烧炉进行垃圾焚烧了。本世纪五六十年代间.资本主义世界经济发展迅速.城市垃圾的数量也迅猛增加.这时西欧国家注意到垃圾焚烧处理所具有的卓越的废弃物减量化效益.体积和重量分别可缩减70%-90%和50%-80%.因此从60年代开始.焚烧处理城市垃圾加快了发展速度。到70年代.能源危机引起人们对垃圾能量的兴趣.由于焚烧具有回收垃圾中能量的可能.于是垃圾焚烧得到了进一步的广泛使用.而且气体污染净化技术的应用也使焚烧气产生的二次污染大大减轻。进入90年代以来.由于全球经济的飞速发展和城市生活垃圾处理技术的不断提高.各国城市生活垃圾处理方式的比例也发生了明显的变化.传统的填埋法所占的比例开始下降.堆肥法所占的比例基本不变.而焚烧法的应用则出现了较大趋势的提高。表1给出了最近世界各国和地区使用焚烧法处理城市垃圾的情况数据统计。表1世界各国和地区使用焚烧法处理城市垃圾的情况数据统计表国家和地区填埋/%焚烧/%堆肥/%美国〔199662262英国〔199383161法国〔1994403822荷兰〔1982503020比利时〔198262299德国〔199560373瑞士〔1978157014丹麦〔1979187012奥地利〔1979652411瑞典〔197975232日本〔199325741中国XX〔199659401注：括号内为材料统计年限从表1中显示出日本及北欧一些国家的垃圾焚烧处理比例比较高。根据最新资料.上述国家还有更进一步地积极推进垃圾焚烧的趋势。目前垃圾焚烧技术开发研究做得最较好的国家有德国、法国、美国和日本等。德国已有50余座从垃圾焚烧回收能量的装置及10多座垃圾发电厂.并且用于热电联产.有效地对城市提供供暖或工业用气。1995年联邦德国垃圾焚烧炉只有7台.年处理量71.8万t.可供总人口4.1%的居民用电。至1985年.焚烧炉已增至46台.年处理垃圾800万t以上.占垃圾年产生总量的30%.可供全国总人口34%的居民用电。柏林、汉堡、慕尼黑等大型城市中.民用电的10%-17%来自垃圾焚烧。1995年德国垃圾焚烧炉已达67台.受益人口的比率从34%增加到50%。法国到1996年.共有垃圾焚烧炉约300台.可处理掉城市垃圾的40%以上。巴黎有4个垃圾焚烧厂.年处理量170万t占全市垃圾总量的90%.回收的能量相当于20万石油.供蒸汽量占巴黎市供热公司总量的1/3。美国国土辽阔.以前主要采取卫生填埋法处理垃圾.近年来发现垃圾填埋对环境的不利影响很大.不得不花费200亿美元重金.将填埋场垃圾挖出重新处理.转向采用焚烧法。已建大中型垃圾焚烧制能厂402座.预计到20XX.全美垃圾的焚烧处理量可达40%以上。目前最大的垃圾发电厂已经在底特律建造.日处理垃圾量40000t.发电量65MW。另外.美国国内34个州的地方政府从1985年起.在15年内投资150亿美元兴建城市垃圾能源化工厂.并可望从中受益40亿美元。日本目前为世界上拥有垃圾焚烧厂最多的国家.全国到1996年有垃圾焚烧厂1854座.大城市的垃圾焚烧厂规模都在600t/d以上.并带有发电设备.全国垃圾焚烧处理总量为每日5.2万t,占垃圾总产量的73%。如东京都市有13座垃圾焚烧厂1984年共发电3亿多度.收入11亿日元以上.同时还为小区供热提供蒸气及居民福利设施提供热水。新加坡、香港、澳门等国家与地区近年也已改变传统垃圾处理方式.大规模修建垃圾焚烧厂。瑞典、瑞士和丹麦等过类似的焚烧发电厂也早已比较普及。3我国垃圾焚烧技术的发展前景我国属于发展中国家.经济发展迅速、城市化速度加快、居民生活水平不断提高.导致了城市垃圾量的不断增加。我国目前已有600多座城市.城市垃圾量以每年7~8%的速度增长。而垃圾的处理不到1/3.真正达到无害化处理和能源利用的比例更低。随着经济的高速发展.城市化水平的提高.在城市周边很难寻找适宜的垃圾填埋的场地.因此.造成我国城市垃圾处理问题相当严重。目前我城市生活垃圾90%采用填埋处理.但是如不是严格意义上的填埋产生的高浓度渗出液.会造成地下水以及地表水的严重污染.对水资源造成严重威胁。同时产生大量的有害气体.会污染大气.如若处理不当.其产生的危害会延续几百年甚至上千年。垃圾的焚烧是使垃圾无害化、减容化、资源化较为有效的方法。我国在垃圾焚烧方面虽然已经取得不少进步.但仍处于摸索与研究的阶段。九十年代在各大城市以及沿海城市地区开始重视垃圾焚烧技术的应用.但由于焚烧技术、烟气处理技术引进的步伐不能跟上.投资控制不下来.一直未能有实质性的进展。有些地方由于难于寻找合适的垃圾填埋厂以及受资金方面的约束.只注重把垃圾烧掉.没有考虑好如何烧好、烧透以及如何作好环境保护与能源利用。尽管如此.由于近几年的不断探索.垃圾焚烧技术已经取得不少进步。"九

五"环境目标中有"到20XX基本改变生态环境恶化的情况.城乡环境质量有比较明显的改善.建成一批经济快速发展、环境清洁优美生态良性循环的城市和地区"。垃圾处理是我国实现可持续发展道路的重要组成部分.全国各大城市及沿海城市经济发达的地区都在积极采取垃圾焚烧的处理方式。我国"十五"期间.国家将全面贯彻经济可持续发展的战略.更加注重经济、环境、资源的协调发展.加大环境保护和污染治理的力度。在加强城市垃圾污染治理方面积极引进、消化、吸收国外的先进适用技术和科学管理经验.提高城市生活垃圾污染治理的管理水平.努力推进垃圾污染从末端治理向从源头抓起的全过程治理转变。我国已制定了一系列环保法规、标准、规范和配套的技术政策；但是国家还需给予优惠的产业政策.大力扶持我国的新兴垃圾处理产业。垃圾处理产业应积极开拓多种融资渠道.解决资金短缺问题；运用现代先进的、多元化的经营方式与经营手段.提高自身生存能力和盈利能力.在创造社会效益、环境效益的同时产生巨大的经济效益.缩短投资回报周期、提高投资回报率。使垃圾处理产业向健康的可持续的方向发展。4垃圾焚烧的优势4．1垃圾焚烧技术的种类和特点城市垃圾焚烧处理技术由垃圾预处理分选技术、焚烧技术、余热利用技术和尾气净化技术等几部分技术组成.其中焚烧技术最为关键.是决定垃圾焚烧处理水平高低的核心技术。垃圾焚烧技术可按照规模或焚烧炉型来分类。按照规模分为：连续运行焚烧炉和间歇运行焚烧炉。按照焚烧炉型分为：固定炉排焚烧炉、机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、沸腾床焚烧炉和旋转窑焚烧炉。旋转窑焚烧炉主要用于工业废物的焚烧处理垃圾的焚烧方式主要有三种形式：层燃方式、流化悬浮燃烧方式和沸腾悬浮燃烧方式。相应的垃圾焚烧炉可以按照垃圾的焚烧方式分为三类：固定床炉、流化床炉和沸腾悬浮床炉。固定床焚烧炉燃烧所需要的空气或从燃料表层吹入〔如滚转窑炉型.或从燃料底层吹入〔各种炉排炉型.流速较低.燃料不被吹起.因而称固定床炉.它包括炉排炉与旋转窑炉等。流化床焚烧炉中空气流速较高.燃料与床料被空气吹起.如流体状.称为流化床。沸腾悬浮床焚烧炉中空气流速最高.燃料悬浮在燃料室内燃烧.如沸腾状.称为沸腾床。4．2垃圾焚烧处理面临的问题垃圾分类收集是实现垃圾综合处理的一个重要步骤。通过分类收集和相应采取不同的处理方式.既可以保证有用资源的循环再利用.又可以大大减少垃圾的最终处理费用。目前我国各城市还没有普遍实行垃圾分类收集.有的处于试点运行阶段.而这与我们即将采用的垃圾处理方式不相适应。垃圾分类收集后.最终处置的垃圾量及垃圾成分都会发生变化.由于分类使有用的资源得以循环再利用.处置的垃圾量将减少.同时降低了垃圾运输费及处置费。垃圾的分类还可以减轻机械磨损及腐蚀.延长焚烧炉的寿命.减少维护管理费用。同时也降低了有害成分的含量.易于二次污染的控制。垃圾的分类是大势所趋。因此对于采用垃圾焚烧处理方式的城市.应充分考虑垃圾的分类。4．3

垃圾性质的分析垃圾的性质是指垃圾的物理成分、化学元素、容重、水分、灰分、发热值。分析垃圾的性质非常重要.他是焚烧炉设计、工程系统设计及运营的依据。垃圾的性质与居民点生活方式、生活水平有直接的关系。虽然国内很多城市都在计划建设垃圾焚烧处理项目.但很少城市能考虑到垃圾的特性。4．4环境保护措施垃圾焚烧处理的主要目的是为了节约土地资源、环境保护及实现可持续发展道路。垃圾的资源发电可以实现垃圾的无害化、减容化、资源化。但由于垃圾的特性.在垃圾焚烧的整个过程中难免出现一些对环境不利的影响物质.因此必须采取相应的环保措施以达到垃圾焚烧的真正目的。垃圾焚烧处理的主要污染物有：臭气、烟气中的有害物质、垃圾渗出液、飞灰及反应物。目前烟气的排放标准已经制定和实施。对于垃圾渗出液的处理方法.国内一般采用喷入焚烧炉内处理.但最好采用污水处理方法。对于垃圾堆放过程中产生的臭气.也应根据相关标准进行处理排放。我国已制定了一系列环保法规、标准、规范和配套的技术政策；但是国家还需给予优惠的产业政策.大力扶持我国的新兴垃圾处理产业。垃圾处理产业应积极开拓多种融资渠道.解决资金短缺问题；运用现代先进的、多元化的经营方式与经营手段.提高自身生存能力和盈利能力.在创造社会效益、环境效益的同时产生巨大的经济效益.缩短投资回报周期、提高投资回报率。使垃圾处理产业向健康的可持续的方向发展。总结综上所叙我觉得我国的实际情况.大规模引进外国垃圾焚烧处理设备在技术和经济上均存在一定问题。推进我国城市垃圾焚烧技术实施的主要途径应该是在学习、借鉴国外先进经验和技术的基础上.根据我国城市垃圾的特点.现有的经济实力.开发符合我国国情的.有中国特色的.科学、经济、使用、有效的城市垃圾焚烧处理技术与设备。只有这样.才能适应我国当前城市生活垃圾焚烧技术应用和发展的需要.满足各类不同城市的需求.这也是我国发展和应用垃圾焚烧技术的根本。参考文献：1.

[1]CaiMZ,XieXY,LiangCQ,etal.StudyonNOX,SO2formationduringtheincinerationofmunicipalorganicsolidwaste<MOSW>.ProceedingsoftheISWAIn