生活垃圾焚烧和垃圾衍生燃料技术

垃圾焚烧和垃圾衍生燃料技术浅析一、概述垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物，一般分为生活垃圾以及医疗垃圾、危险废弃物、电子废弃物、工业垃圾、城市污泥等。

其中，生活垃圾所占的比重最大，需要处理的压力最大。

据估计，全国城乡一年的生活垃圾产生量在3.65亿吨。

而截至2008年，综合考虑比较接近实际的生活垃圾无害化处理率，城市是50%，城镇是40%，城乡是25%。

由于生活垃圾排出量大，成分复杂多样，给处理和利用带来困难，如不能及时处理或处理不当，就会污染环境，影响环境卫生。

垃圾处理就是要把垃圾迅速清除，并进行无害化处理，最后加以合理的利用。

即实现无害化、资源化和减量化的目标。

生活垃圾的处理目前主要的方法有：填埋法、堆肥法、焚烧法。

另外，还有资源返还、综合利用等。

今年3月23日国务院召开常务会议，研究部署进一步加强城市生活垃圾处理工作。

会议指出，到2015年，全国城市生活垃圾无害化处理率达到80%以上，50%的设区城市初步实现餐厨垃圾分类收运处理。

要推广废旧商品回收利用、焚烧发电、生物处理等生活垃圾资源化利用方式。

加快存量垃圾治理。

从上可以看到，相较于“十一五”而言，国家在“十二五”规划首次明确提出垃圾分选，将垃圾作为一种资源来加以利用，是国家环保政策的一大进步。

此次会议传递出的核心信号是，作为生活垃圾资源化利用的主要方式，垃圾分选再利用以及垃圾焚烧发电、餐厨垃圾生物化处理将在“十二五”期间获得国家层面的大力推广。

二、主要垃圾处理方法填埋法：卫生填埋是清洁工人每天将收集垃圾压紧后，送往填埋场当晚填埋场用土将当天运来的垃圾覆盖上．再压紧，以免鼠、虫鸟等前来吃垃圾，传播病菌。

处理工艺主要采取场底防渗、分层压实、每天覆盖土、填埋气导排、渗漏水处理等措施。

此法虽前期投入少、处理能力大、运行费用低，但占用大量土地，填埋场使用时间有限，可回收资源被埋掉，地下水系受到污染的威胁。

垃圾中含有大量的可燃物，在堆放过程中会产生甲烷等可燃气，遇明火或自燃易引起火灾。

堆肥法：堆肥是把垃圾经过前处理后，将有机垃圾送入发酵反应器中，通过微生物的作用，变成有机肥。

一般工艺：经前处理后的物料经传送带由布料机在初级发酵仓内均匀布料。

初级发酵仓采用矩形仓体，由仓顶进料。

仓的一侧设有装载机进出的密闭门，底部设有供风管道强制通风，以保证好氧发酵进行。

顶部设抽风管道将初级发酵仓内气体抽出后经生物滤池处理后达标排放。

仓底设集水管道收集垃圾渗沥水，在垃圾含水量偏低时可利用这些渗沥水回喷，初级发酵周期为10—20天，由初级发酵的物料经中间处理后进入次级发酵周期为20天，次级发酵后的物料，经筛分和密度分选后作为产品销售或继续深加工后制成有机无机复混肥销售，处理过程中产生的无机物质送进填埋场进行处理。

此法需要人们将有机垃圾与其他垃圾分开，便于回收，变废为宝，具有很好的前景。

但由于现在垃圾中什么都有，会使农田遭到破坏，如会破坏土壤的团粒结构和保水、保肥能力。

尤其是塑料垃圾进人土壤。

不但长期不腐烂，而且影响土壤通气性，破坏土质，使植物减产30％。

垃圾中若舍有玻璃、金属等，还会划破农民的手脚。

重金属也会污染土壤．植物吸收重金属后最终进人人体也危害人体健康。

焚烧法：焚烧法是将垃圾放在特殊设计的封闭炉内，在高温下烧成灰，然后把将灰填埋。

此法可将垃圾体积缩小掉50％～95％，但烧掉了纸、塑料等可回收资源，垃圾在焚烧时会产生二恶英等有毒气体。

尽管从理论上讲焚烧炉内温度达850℃以上，二恶英便可分解，但要做到垃圾焚烧护的持续稳定运行亦非易事。

表1 三种垃圾处理方式比较续表1相比之下，垃圾焚烧处理的优点为：厂房占地少，有利于节约土地资源；垃圾的减容减量化程度高；减容90%，减量80%；垃圾处理彻底，二次污染危害小；设备运行全封闭全天候，文明程度高；焚烧炉的适用范围很广，能处理多种垃圾，且大多数焚烧技术不需对垃圾进行预处理；垃圾焚烧的余热可产生蒸汽用于发电、供热，节约能源。

另外，资源回收利用效益相当可观，按发热值比较，我国城市每年产生的1.5亿吨垃圾约相当于3000万吨标准煤，约为目前全国标煤年产量的2%。

有分析认为，一座城市的垃圾，就像一座低品位的“露天煤矿“，可以进行无限期的开发，而开发使用最经济有效的办法，就是垃圾焚烧发电。

总之，垃圾焚烧发电是最贴近垃圾处置的三化要求。

发达国家垃圾焚烧发电占垃圾无害化处理的比例已普遍超过80%，垃圾发电在这些国家已是成熟的产业并进入了产业化、市场化的成熟期。

三、垃圾焚烧技术焚烧法是一种高温热解处理技术，即以一定量的过量空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有害有毒物质在800-1200℃的高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。

焚烧法不但可以处理固体废物，还可以处理液体废物；不但可以处理城市垃圾和一般工业废物，而且可以用于处理危险废物。

在焚烧处理城市生活垃圾时，也常常将垃圾焚烧处理前暂时储存过程中产生的渗滤液和臭气引入焚烧炉焚烧处理。

焚烧法事宜处理有机成分多、热值高的废物；当处理可燃有机物组分很少的废物时，需要补加燃料，这回使运行费用增高。

但如果有条件辅以适当的废热回收装置，则可弥补上述缺点，降低废物焚烧成本，从而获得较好的经济效率。

1、国外垃圾焚烧处理技术发展状况垃圾焚烧处理方法最早由美国人在1901年提出。

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。

到了60年代，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发展和普及。

日本最早的垃圾发电站建于1965年，2000年垃圾发电容量达到2000MW。

垃圾日处理能力1000t/d以上的垃圾发电站8座。

日本早期垃圾发电站为防止炉管腐蚀，采用低参数，发电效率低，仅为10%-15%，后提高到30%。

美国垃圾焚烧厂发展很快，1990年，已建400座，焚烧率达18%，2000年提高到40%。

垃圾发电已超2000MW。

大型的垃圾电站日处理垃圾2000t/d、蒸汽温度450℃、发电量85MW。

英国最大的垃圾电站，共有5台滚动炉排式锅炉，年处理垃圾40万吨。

德国拥有世界上最高效率的垃圾发电技术，2000年有100台垃圾焚烧锅炉。

新加坡垃圾焚烧处理率100%，1986年建成一座2700t/d垃圾电站。

2、国内垃圾焚烧技术发展情况四川省乐山市凌云垃圾焚烧厂，1988年建成投产，标志着国产化垃圾焚烧处理技术与设施发展的萌芽。

每日进入机械分选工段的垃圾为50吨，皮带输送机将分选后的垃圾送至炉顶，由入口加料。

1号炉为炉顶双孔加料、双炉排矩形燃烧室；2号炉为炉顶四孔加料、单炉排矩形燃烧室；3号炉为圆筒形直立燃烧室。

深圳清水河垃圾焚烧厂是中国垃圾焚烧处理技术与设施发展的第一座里程碑。

深圳市1985年从日本三菱重工成套引进2套日处理能力为150吨/台的垃圾焚烧设备，成为当时中国第一座现代化垃圾焚烧厂。

温州市东庄垃圾焚烧发电厂是中国国产化垃圾焚烧处理技术和设施发展的第一座里程碑。

该厂由中国自己设计、建设，2001年一期建成投产。

采用1套逆推机械炉排炉，日处理能力160t/d。

配置1台1500Kw汽轮发电机组。

2003年二期建成投产，采用1套机械炉排炉。

该炉排有二段组成：第一段为逆推式炉排，第二段为水平顺推炉排，以利于燃尽。

日处理垃圾能力225t/d。

配置1台3000Kw汽轮发电机组。

上海浦东新区御桥垃圾焚烧发电厂是中国垃圾焚烧处理技术与设施发展的第二座里程碑。

该厂2002年投入运行，是大陆地区第一座日处理1000吨级的大型现代化垃圾焚烧发电厂。

由国内企业投资，并部分利用法国政府混合贷款，用于引进法国技术和部分关键设备。

工厂总造价约6.3亿元（日吨处理能力投资约58万元）1998年以后，浙江大学等单位成功开发出异重度流化床城市生活垃圾焚烧技术，实现了高效清洁焚烧。

目前，已在多个省市得到推广应用。

如杭州乔司垃圾焚烧发电厂，占地60亩，日处理能力800t/d，发电能力12MW，总投资2.1亿元。

3、垃圾焚烧发电技术装备一座大型垃圾焚烧系统主要由以下部分组成：①前处理/进料系统前处理通过破碎，磁选、筛选、风选、分级精筛选，工人分选等工序，将不燃烧物及不适燃物与可燃物分开，可燃物可制成垃圾衍生燃料（RDF）。

进料系统由计量装置，贮存池，吊车，料斗，给料机等组成。

②焚烧系统焚烧系统为主体工艺部分，由不同类型的焚烧炉组成。

城市垃圾焚烧系统分为混焚式和衍生燃料焚烧两大类。

混烧式采用的焚烧炉主要有控气式，旋转窑式和流化床式。

③废气处理系统焚烧尾气中含有多种有害成份，造成二次空气污染。

主要成份有：（1）不完全燃烧产物：包括一氧化碳、碳黑、烃、烯、酮、醇、有机酸及聚合物等。

（2）粉尘：如堕性金属盐、金属氧化物、不完全燃烧物质颗粒物。

（3）酸性气体：包括氯化氢、氯气、硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）等。

（4）重金属：包括铅、汞、镉、硌、砷的元素态，氧化物及氯化物。

（5）二恶英PCDDs/PCDFs废气处理系统主要设备技术有：文氏洗涤器、静电吸尘器、布袋防尘器、湿式洗气、干式洗气塔等，近来多采用干式或半干式洗气塔或不同类型的气体净化装置，配合布袋除尘器为主体设备的工艺。

目前已开发出以去除二恶英NCx，SOx，HCI等酸性气体的工艺。

④废热回收/发电系统回收废热可包括三种主要工艺，水冷却型，半废热回收型和全废热回收型三大类。

回收的废热用于生产低压和高压蒸气。

如果设置汽电共生系统，可进行发电。

主要设备有余热锅炉，高压蒸汽缸，涡轮发电机以及辅助配套设备。

⑤灰渣处理系统垃圾焚烧灰渣可分为细渣、底灰、锅炉灰、飞灰等。

一般而言，其物理化学特性随炉型有所改变，主要含SiO2，AL2O3，CaO， Fe2O3，MgO，Na2O和K2O等。

通过收集，输送系统，灰渣可进一步制作工业建材原料或填埋处理。

4、垃圾焚烧炉：垃圾焚烧炉是整个垃圾焚烧发电系统的关键，目前，国内主要有炉排焚烧炉和流化床焚烧炉两种。

4.1炉排焚烧炉有机械炉排和脉冲抛式炉排焚烧炉机械炉排焚烧炉工作原理：垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排（炉排分为干燥区、燃烧区、燃尽区），由于炉排之间的交错运动，将垃圾向下方推动，使垃圾依次通过炉排上的各个区域（垃圾由一个区进入到另一区时，起到一个大翻身的作用），直至燃尽排出炉膛。

燃烧空气从炉排下部进入并与垃圾混合；高温烟气通过锅炉的受热面产生热蒸汽，同时烟气也得到冷却，最后烟气经烟气处理装置处理后排出。

特点：炉排的材质要求和加工精度要求高，要求炉排与炉排之间的接触面相当光滑、排与排之间的间隙相当小。

另外机械结构复杂，损坏率高，维护量大。

炉排炉造价及维护费用高，使其在中国的推广应用困难重重。