垃圾焚燒電廠垃圾處理方法探究

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng),城市化進(jìn)程不斷加快,生活垃圾作為城市代謝的產(chǎn)物大量產(chǎn)生。資金緊缺,大量垃圾只能作簡(jiǎn)單處理,或直接堆放于地表上,浪費(fèi)大片土地資源,使我國(guó)城市普遍面臨垃圾圍城的局面,已構(gòu)成城市環(huán)境污染的一個(gè)重要因素。妥善處理城市生活垃圾對(duì)于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)有著十分重要的作用。但如何選擇一種處理效果好、投資合理、工藝科學(xué)、運(yùn)行費(fèi)用低的處理方案,是值得認(rèn)真探索和研究的課題。生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)是垃圾處理的一個(gè)重要方向,是生活垃圾減量化、資源化、無(wú)害化的最有效手段。

1、垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)概述

1.1 隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的加快和居民生活水平的提高，城市生活垃圾以年均增長(zhǎng)率8%-10%的速度迅猛增加。中國(guó)城市生活垃圾年產(chǎn)生量超過(guò)1.2億噸，占全世界年產(chǎn)垃圾的四分之一以上。全國(guó)670多座大中城市中，約有三分之一陷于垃圾包圍中，而且這一趨向有日益加劇之勢(shì)。與其他處理方法相比，垃圾焚燒處理具有減量化、占地少、二次污染小、焚燒余熱可用于發(fā)電、供熱。對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、土地資源緊缺的地區(qū)來(lái)說(shuō)，垃圾焚燒發(fā)電是非常理想的垃圾處理方法。

1.2城市垃圾發(fā)電是近30年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，特別是20世紀(jì)70年代以來(lái)，由于資源和能源危機(jī)的影響，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)垃圾采取了“資源化”方針，垃圾處理不斷向“資源化”發(fā)展，垃圾電站在發(fā)達(dá)國(guó)家迅猛發(fā)展?，F(xiàn)代生活垃圾可概括為可燃垃圾和不可燃垃圾兩部分。其中可燃垃圾包含紙布、皮革、塑料、橡膠、竹木、動(dòng)植物殘?bào)w、樹(shù)葉、果皮、廚余等，由有機(jī)物和可燃物構(gòu)成城市生活垃圾的主體。而不可燃垃圾專(zhuān)指各類(lèi)金屬、玻璃、石陶瓷等無(wú)機(jī)物。根據(jù)我國(guó)大中城市垃圾熱值均在3344-6270 J／kg，這些垃圾均能自燃、發(fā)電，燃燒一噸城市生活垃圾可發(fā)電300-400 KW。而且垃圾焚燒處理后的灰渣呈中性，無(wú)氣味，不會(huì)引發(fā)二次污染，且體積減少90％，重量減少75％以上，明顯減容減量，直接通過(guò)垃圾焚燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，在國(guó)外早已是成功的經(jīng)驗(yàn)， 目前，垃圾焚燒發(fā)電是國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的垃圾再利用技術(shù)之一，實(shí)現(xiàn)了垃圾的無(wú)害化處理，減少了垃圾對(duì)于生態(tài)環(huán)境的污染，而且有效提升了區(qū)域的資源供應(yīng)能力。目前，在國(guó)內(nèi)各省市、地區(qū)相繼建設(shè)了一些具有較大規(guī)模的垃圾焚燒發(fā)電站，成為區(qū)域環(huán)境治理和能源供應(yīng)的新途徑之一。

2、垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)分類(lèi)

2.1 層燃爐技術(shù)

層狀燃燒垃圾焚燒技術(shù)采用的是機(jī)械爐排爐，通常燃燒系統(tǒng)由三段爐排區(qū)域組成：干燥區(qū)、主燃區(qū)和燃盡區(qū)。各段爐排均為臺(tái)階式，每級(jí)臺(tái)階有一定的傾斜角度，垃圾依靠自身重力和運(yùn)動(dòng)爐排單元爐排的往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)垃圾層產(chǎn)生的縱向推力而前進(jìn)。各級(jí)爐排之間也設(shè)置了較大的落差，機(jī)械爐排爐可使垃圾有效地翻轉(zhuǎn)、攪拌，燃燒條件較為理想，通過(guò)噴油助燃可以使低熱值、高水分的垃圾完全燃燒。

層燃爐焚燒方式不用對(duì)垃圾進(jìn)行預(yù)處理，垃圾焚燒方式集垃圾干燥、點(diǎn)火、焚燒、燃盡等一系列的環(huán)節(jié)于一體，提高了垃圾處理的效率，不會(huì)產(chǎn)生焚燒后的固化物粘附在爐壁上，影響垃圾焚燒的熱量傳遞和氣體的流動(dòng)；燃燒均勻、穩(wěn)定；粉塵較少，是一種較好的方法。但由于其對(duì)低熱值的垃圾需要噴油助燃而降低了其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。我國(guó)第一座大規(guī)模城市垃圾焚燒發(fā)電站深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠采用的就是此爐型。

2.2 循環(huán)流化床技術(shù)

循環(huán)流化床垃圾焚燒爐主要由一個(gè)由石英砂或砂子組成的流態(tài)化高溫床層來(lái)保證燃燒的穩(wěn)定性，垃圾進(jìn)入爐膛后和燃煤顆粒一起懸浮于床層之上，與空氣完全接觸燃燒，未燃盡細(xì)小顆粒隨煙氣經(jīng)過(guò)爐內(nèi)旋風(fēng)分離器返料裝置分離返回燃燒室繼續(xù)燃燒，如此反復(fù)的循環(huán)燃燒；燃燒床溫穩(wěn)定地控制在850-900℃有效分解了臭氣中的有害成份，同時(shí)降低氮氧化物的排放；燃燒中摻煤所產(chǎn)生的二氧化硫能夠抑止二惡因的生成；爐后煙氣處理系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單、灰渣易于綜合利用、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、適用于低熱值或熱值變化較大的垃圾。

流化床燃燒爐蓄熱能力強(qiáng)，燃燒穩(wěn)定，燃燒的控制較易，可以進(jìn)行自動(dòng)化控制。目前采用此技術(shù)的商業(yè)運(yùn)營(yíng)電站較多，如：無(wú)錫垃圾焚燒發(fā)電廠、東莞南城垃圾發(fā)電廠、武漢漢口垃圾焚燒電站等。

2.3 焚燒發(fā)電技術(shù)分析

除了以上兩種方法外還有回轉(zhuǎn)窯焚燒爐技術(shù)和熱解氣化焚燒爐技術(shù)，這兩種技術(shù)適合處理規(guī)模小、不適用于焚燒高水份、低熱值的垃圾，生產(chǎn)供應(yīng)商有限，不作討論重點(diǎn)。爐排型焚燒爐技術(shù)和流化床焚燒爐技術(shù)在國(guó)內(nèi)外均有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，供應(yīng)廠商較多。其中，循環(huán)流化床由于故障相對(duì)較多，工藝相對(duì)落后，操作環(huán)境相對(duì)惡劣。

考慮到目前國(guó)家對(duì)垃圾焚燒發(fā)電摻燒其他燃料的限制正日趨嚴(yán)格，流化床爐必須加煤才能保證燃燒；與此同時(shí)，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)也日益嚴(yán)格，流化床爐飛灰產(chǎn)生量大，處理成本高，導(dǎo)致了流化床垃圾焚燒技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用和發(fā)展受到一定制約。

根據(jù)國(guó)家建設(shè)部、原國(guó)家環(huán)?？偩?、科技部頒布的《城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策》：“目前垃圾焚燒宜采用以爐排爐為基礎(chǔ)的成熟技術(shù)，審慎采用其它爐型的焚燒爐”。綜上所述，爐排爐型焚燒爐較適合處理我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的生活垃圾。

3、垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)存在的問(wèn)題及解決對(duì)策

3.1 垃圾入爐前的分揀

由于我國(guó)的城市垃圾未經(jīng)分揀而直接運(yùn)輸?shù)嚼鴪?chǎng)，故入爐燃燒前混合垃圾需經(jīng)過(guò)各種工序，包括分選、篩分、破碎等，瀝去原生垃圾中大量的水分、篩除其中的毒性物質(zhì)，特別是塑料、電池等有毒廢棄物。

處理后的垃圾成品通過(guò)膠帶輸送機(jī)送至垃圾坑內(nèi)儲(chǔ)存，熱量可以達(dá)到1500～2000kcal/kg，可單燒或混燒。經(jīng)過(guò)加工的垃圾衍生物，使用其進(jìn)行焚燒發(fā)電，其可燃值和熱值都相應(yīng)的得到了提升，而且小顆粒有利于充分的和空氣中的氧氣燃燒，使燃燒效率提高，二惡英類(lèi)有害物的排放量也大大降低。

此種方法效果明顯，然而也普遍存在工作量大、操作環(huán)境惡劣和運(yùn)行成本較高等問(wèn)題。為了改善上述問(wèn)題，建議通過(guò)建立城市垃圾分類(lèi)回收的收集方式來(lái)進(jìn)行垃圾前處理。

3.2 二惡英問(wèn)題處理方法

垃圾的焚燒會(huì)產(chǎn)生二惡英，這是焚燒垃圾發(fā)電中存在的弊端。通常情況下，焚燒溫度低于800℃，塑料之類(lèi)的含氯垃圾不完全燃燒，極易生成二惡英。為了減少二惡英的問(wèn)題，在燃燒時(shí)可以采取以下幾種方法：第一，燃燒垃圾時(shí)把燃燒的溫度進(jìn)行提高，提高到1200℃左右，從而使得垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英量大大減少，但是這種方式需要消耗大量的燃料；第二，迅速降冷技術(shù)，使得煙氣迅速降低溫度，使二惡英不具備產(chǎn)生的條件，但是這種方法技術(shù)含量較高，而且降溫不利于余熱的利用；第三，焚燒前進(jìn)行垃圾的分選，把容易產(chǎn)生二惡英的垃圾分選出來(lái)，控制二惡英的生成的原料。

目前垃圾焚燒電站主要采用垃圾燃燒前的分揀和燃燒后依次采用活性炭吸附、半干法煙氣凈化、布袋除塵器吸附的組合方式來(lái)去除各種有害氣體。

3.3 焚燒飛灰問(wèn)題處理方法

垃圾焚燒處理后產(chǎn)生飛灰和底渣，后者已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于筑路、制磚、玻璃制造以及混凝土生產(chǎn)等方面。然而前者由于含有Zn、Pb、Cu、Cr等重金屬和二惡英等劇毒有機(jī)污染物，對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境具有極大的危害性。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)垃圾焚燒飛灰通常采用的處理方法有：

第一、固化與穩(wěn)定化。主要有水泥固化、瀝青固化、熔融固化、化學(xué)藥劑固化穩(wěn)定化等。其主要作用是使飛灰中的重金屬及其它污染組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起來(lái)，以便運(yùn)輸和處置，并可降低污染物的毒性和減少其向生態(tài)圈的遷移率；第二、將重金屬與飛灰分離，分別進(jìn)行資源化處理，如酸提取、堿提取、生物提取等，此方法工藝過(guò)程十分復(fù)雜；第三、經(jīng)過(guò)適當(dāng)處置按危險(xiǎn)廢物填埋，但是處理費(fèi)用較高。

目前商業(yè)運(yùn)行的垃圾焚燒電站通常采用第一種方式對(duì)飛灰進(jìn)行處理，即使用水泥固化劑對(duì)焚燒后的飛灰進(jìn)行固化處理。

3.4 垃圾電站滲濾液處理方法

垃圾電站中的滲濾液分為焚燒前滲濾液和焚燒后滲濾液兩種。

垃圾電站焚燒前滲濾液主要來(lái)自于垃圾坑，處理方式主要有兩種，一是直接將搜集的滲濾液泵回鍋爐燃燒區(qū)域汽化處理，但是大量滲濾液的回噴會(huì)減少鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量；二是采用超濾及反滲透處理方式，可以?xún)艋?0%的水排入污水池，產(chǎn)生20%的濃縮液再?lài)娙霠t內(nèi)燃燒。目前運(yùn)行的商業(yè)電站多采用第二種方式。

垃圾焚燒后的滲濾液和垃圾坑中的滲透液是不同的。其各種有害物質(zhì)的含量高，水質(zhì)發(fā)生了巨大的變化，從而毒性也大，處理起來(lái)比較困難。垃圾焚燒廠滲濾液的排放標(biāo)準(zhǔn)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》遠(yuǎn)高于垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的排放標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》。當(dāng)前對(duì)垃圾焚燒滲濾液的處理方法還沒(méi)有很好的處理手段，通常是采用生物膜反應(yīng)器、電解法、催化濕式氧化（CWAO）、人工濕地處理等方法，但是這些方法都存在費(fèi)用高的問(wèn)題。

4、結(jié)束語(yǔ)

垃圾焚燒發(fā)電是一種較為科學(xué)環(huán)保的發(fā)電方法，垃圾焚燒發(fā)電加快了城市垃圾處理的步伐，提高了垃圾處理的質(zhì)量，改善了城市生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，垃圾發(fā)電在我國(guó)具有廣泛的發(fā)展前景。我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)已然成熟、很多垃圾焚燒發(fā)電設(shè)備也走上了國(guó)產(chǎn)化的道路、垃圾分類(lèi)的意識(shí)日益為人們所接受。垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目必然會(huì)實(shí)現(xiàn)社會(huì)環(huán)境和社會(huì)效益的共同發(fā)展，走上可持續(xù)發(fā)展的道路。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃濤.淺議城市生活垃圾焚燒技術(shù)[J].經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信息，2018（21）.

[2]張益，趙靜.生活垃圾焚燒技求現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].建設(shè)科技，2016（1）.

[3]王西洋.垃圾焚燒發(fā)電：中國(guó)的新能源之路[J].中外企業(yè)家，2012（16）.