浅谈垃圾焚烧发电技术与应用

浅谈垃圾焚烧发电技术与应用

摘要：随着城市规模不断扩大和农村城市化进程加快，垃圾处理已成为我国继能源、交通、工业三废之后又一重大课题。保护环境是我国基本国策之一，如何经济、环保、有效的处理垃圾，是目前研究发展的主要方向。本文针对垃圾焚烧发电中的技术、应用进行探讨。

关键词：垃圾焚烧；优势；特点；

垃圾焚烧发电是指使用特殊的垃圾焚烧设备，以城市生活垃圾为燃烧介质，在对垃圾进行焚烧处理的同时，利用其生产的能量进行发电的一种新型发电方式。焚烧发电是利用焚烧炉对生活垃圾中的可燃物质进行进行焚烧处理，通过高温焚烧消除垃圾中的大量有害物质，达到无害化、减量化、资源化的目的，同时利用回收到的热能进行供热、供电，达到废弃资源有益化利用。

随着我国经济的发展，居民生活水平的提高。固体废弃物也呈现出持续增长的趋势。据统计，2010 年我国城市垃圾年产量约为25 亿t，并预计今后10 年，我国垃圾将以3%～4%的速度增长。我国大中城市堆存量已超过60 亿t，绝大部分未经处理的垃圾堆存在城郊，侵占土地面积达5亿㎡，近三分之一的城市被垃圾包围，城市垃圾的处理迫在眉睫。对垃圾处理不当，会造成大气、水、土壤的污染，还会占用大量土地，制约城市的生存与发展。目前，我国采取主要的垃圾处理方法为填埋、堆肥和焚烧，但其易造成二次污染。世界各国的专家们已不仅限于控制和销毁垃圾这种被动做法，而是采取积极有力的措施，科学合理地综合处理和利用垃圾。在这种情况下一些大中城市已纷纷实施垃圾焚烧发电项目。

一、城市生活垃圾焚烧发电的意义

从20世纪70年代到90年代中期的20多年间是垃圾焚烧技术发展最快的时期。垃圾焚烧发电法是一种比较有效的垃圾处理方法。它的减量化、资源化和无害化效果都比较理想。影响垃圾焚烧技术发展的主要因素是二次污染防治技术特别是废气处理技术是否科学有效。从世界范围看，垃圾燃烧发电已得到普遍认同，技术成熟，产业化程度较高。在我国，长期以来城市生活垃圾均是作为废弃物被居民丢弃，然后通过填埋等方式简单处理，不仅占用了大量土地，而且极易造成二次污染。随着社会工业化进程的加快，人类对煤炭、石油和天然气等一次能源的需求量越来越大，然而化石资源逐渐趋于枯竭，其环境压力也日益沉重。“十一五”期间，我国人口在庞大的基数上还将增加4%，城市化进程将加快，经济总量将增长40%以上，社会经济发展与资源环境约束的矛盾越来越突出，环境保护面临越来越严峻的挑战。为实现可持续发展，改善生存环境，发展可再生能源逐渐受到重视，人们对生活垃圾也有了新的认识，逐渐把它当作资源来看待和利用。利用城市生活垃圾焚烧发电、供热具有积极的意义，在实现垃圾处理无害化、减量化和资源化的同时，可替代部分煤炭等一次能源，有助于缓解煤炭等的供应和运输压力，减轻社会对一次能源的依赖，改善和优化我国能源产业结构。

二、垃圾焚烧发电的基本流程

垃圾由运输车运至焚烧厂，经地磅称重后，开至卸料大厅，卸到至垃圾坑。垃圾坑容积可堆放3~5天的焚烧量，垃圾在坑内发酵，脱水后，由垃圾吊车将垃圾送入给料斗，并送入焚烧炉内燃烧。在垃圾贮坑的上部设有一、二次风机的吸入口，垃圾贮坑内的臭气由一、二次风机送入炉膛内燃烧，一是可维持垃圾坑负压运行，防止臭气外逸；其二可将垃圾贮坑内的臭气在焚烧炉内进行热分解。燃烧的火焰及高温烟气，经自然循环锅炉，产生中温中压蒸汽，为汽轮发电机组提供汽源。锅炉、汽轮发电机组由中央控制室集中控制和监视。垃圾焚烧后炉渣落入捞渣机，经冷却后的炉渣转运到制砖厂综合利用。预处理电除尘器系统收集的飞灰不属危险废弃物，收集后转运到水泥厂或搅拌站等处综合利用。半干式烟气净化装置收集的飞灰属危险废弃物，输送到固化车间，经水泥固化养护检验合格后，运输至政府填埋场隔离安全填埋。垃圾渗滤液经处理后，达标排放。经处理的烟气指标达到环保要求，由引风机送入烟囱排出。（主要流程如图1）

图1垃圾焚烧发电主要工艺流程

三、垃圾焚烧发电的优势

过去处理垃圾的主要方法是填埋，填埋处理方式主要有以下缺点：侵占大量的土地资源；垃圾渗漏液和散发的臭气对土壤、地表水、地下水和大气造成长期严重污染；垃圾堆放场所是蚊蝇和病源菌滋生的地方，而且产生的沼气易发生爆炸，威胁居民的安全健康，严重影响城市景观和城市形象。垃圾焚烧发电处理方式与填埋处理方式及其他城市垃圾处理方法相比具有以下独特的优点：

（1）减容效果好。焚烧处理可以使城市垃圾的体积减少80% ~90%。

（2）消毒彻底。高温燃烧可以使垃圾中的有害成分得到完全分解，并能彻底杀灭病原菌，尤其是对于可燃性致癌物、病毒性污染物、剧毒性有机物等，几乎是唯一有效的处理方法。

（3）减轻或消除后续处置过程对环境的影响。可以大大降低填埋场浸出液的污染物浓度和释放气体中的可燃及恶臭成分，还可以减少温室气体,例如甲烷排放。

（4）有利于实现城市垃圾的资源化，充分利用垃圾焚烧技术转化为再生能源。垃圾焚烧产生高温烟气，其热能被废热锅炉吸收转变为蒸汽，可以用来供热或发电。

（5）可全天候操作，不易受天气影响。以垃圾替代煤、石油或天然气等有限资源作为发电燃料，节省天然资源，处理效率高。

（6）焚烧厂占地面积小，可以在靠近市区的地方建厂，既可节约用地又可缩短垃圾的运输距离，焚烧发电处理的操作费可望低于填埋，对于经济发达的城市，尤为重要。基于以上这些优点，说明焚烧处理是实现垃圾无害化、减量化和资源化的最有效的手段之一，是未来垃圾处理的发展方向。

四、垃圾焚烧技术类型及特点

（1）层燃炉技术

这种焚烧方式不需对入炉垃圾作严格的预处理，活动炉排的机械运动能实现对垃圾的搅动与混合，可防止垃圾进炉后遇到强热产生表面固化，进而影响垃圾内部传热和气体流动，以致延长垃圾的燃烧时间，导致不完全燃烧。垃圾的干燥、着火、燃烧及燃烬等一系列过程都在炉排上进行，故处理效率高；垃圾层均匀，燃烧较稳定、完全，飞灰量少。

（2）回转炉技术

回转窑焚烧炉通常包括废弃物接纳贮存、进料、炉体、废热回收和二次污染控制等部分。窑身为一微倾斜布置、低速回转的圆筒，垃圾从高端送入，在筒内翻转燃烧，直至燃烬从下端排出。有水冷壁式和耐火砖衬式两种。其中，前者有水冷壁沿回转筒周向排列，以吸收焚烧后放出的热量，降低筒体温度。筒体下部设置风室，空气由水冷管进入，穿过底部料层，混合较均匀。耐火砖衬式的筒内壁用耐火砖衬里，蓄热量大，燃烧温度高，但其空气由筒体一端送入，致使筒中心空气过剩，而筒底部得不到应有的空气，同时因其筒体重、惯量大、转速低，因而垃圾的翻动和搅拌不充分，燃烧速度和效果不如水冷式。

（3）流化床技术

流化床焚烧炉物料处于悬浮状态，空气与垃圾充分接触，烟气流速高，燃烧效果好，分级燃烧有效降低氮氧化物的排放、低成本脱硫、灰渣易于综合利用、负荷调节范围大、燃烧稳定。但是，流化床一般难以焚烧大块垃圾，因此对垃圾的前分选和破碎工序要求严格，由此限制了其在工业废弃物和城市垃圾焚烧领域的发展。另外，由于垃圾和砂粒在炉内呈流化状态，加上补充燃煤，所以烟气中的粉尘含量较大，除尘器负担加重，飞灰量增多，处理费用增加。近年来，由于煤价的上涨，飞灰量大、需要预处理等原因，使得流化床垃圾焚烧炉在我国的应用和发展受到一定的制约。

五、垃圾焚烧发电前提要求

1.垃圾焚烧发电厂必须具有一定的规模，这样才能实现其可持续生产的目的，如果规模不够，不仅不能盈利，还要财政补贴，也没有足够的资金来采用更加先进的工艺和设备，其排放的污染物也很难达到国家的排放标准。新建焚烧发电厂应优先选用成熟技术，审慎采用目前尚未得到实际应用验证的焚烧炉型。其