城市生活垃圾焚烧发电技术及装备概述

so on were expounded.
Key words：municipal solid waste; incineration power generation; incinerator
中图分类号：X505
文献标识码：A
文章编号：1674－1021（2016）08-0028-08
1 引言
随着我国经济的快速发展，城市化的进程也越 来越快。但随着城市人口的增加，如何处理日渐增多 的城市生活垃圾（MSW）是摆在我们面前的突出问题 之一。目前，我国有三分之一的城市有垃圾围城之 势，并且垃圾清运的数量还在以每年 3％的速度在不 断增长。如果对垃圾处理不当，会对我们生存的环境 造成巨大的危害，如空气质量恶化、地下水源和土壤 受到污染、传播疾病、影响环境卫生和人身健康等。
填埋、堆肥和焚烧三种处理方式的主要优缺点 对比及其适用性见表 1。
表 １ 三种垃圾处理方式
处理方式 主要优点
主要缺点
适用性
填埋
占地面积大；恶臭
操作简单；运 营费用低
污染较重；需要处 理填埋气和渗滤 液；对地下水和土
人少地多的地 区， 比如我国 中西部城市
壤有威胁
焚烧发电 堆肥
占地面积小；
减量化效果显
适用于肥料运 输半径适中、 销路有保障的
销售半径和 竞 争 地区
力有限
30 环境保护与循环经济
3．2 国外城市生活垃圾处理技术现状
目前部分发达国家生活垃圾处理处置情况见
表 2。
表 ２ 部分发达国家生活垃圾处置情况
％
国别 卫生填埋占比 焚烧占比 堆肥占比 处理率
美国
70
日本
28
德国
71
英国
89
法国
60
垃圾沿下料装置落到给料装置平台，给料装置 将垃圾推送至焚烧炉进行焚烧，垃圾在焚烧炉燃烧
31
后排出炉渣。按燃烧方式的不同，焚烧炉的型式可分 为机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、旋转窑焚烧炉和 热解气化焚烧炉。炉排炉焚烧系统见图 4。
图 ４ 炉排炉焚烧系统
流化床炉焚烧系统见图 5。
料斗
炉出口（往锅炉）
给料器
（3）焚烧处理。焚烧法是指垃圾中的可燃部分在 焚烧炉中燃烧并放出热量，产生高温烟气最终转化 为热能或电能加以利用。与传统的填埋法和堆肥法 相比，焚烧法具有的优点是垃圾处理量大，减容减量 效果好，可减容 90％，减量 75％左右，彻底消灭垃圾 中的病原菌，可安全处理有毒有害废弃物，能有效地 将垃圾潜在的能量转化为热能或电能加以回收利 用。但焚烧法也存在一定的缺点，焚烧设备尤其是进 口关键设备价格昂贵，初投资大，对垃圾的热值有一 定的要求，焚烧过程中会产生二次污染物，尤其是近 年来垃圾焚烧产生二恶英的污染问题日益尖锐［4］。
28 环境保护与循环经济
城市生活垃圾焚烧发电技术及装备概述
赵良庆 李朝晖 于松 吴轩 卜庆国
（中节能六合天融环保科技有限公司，北京 102212）
摘 要：介绍了城市生活垃圾的特点、国内外应用现状以及城市生活垃圾焚烧发电技术的工艺、装备等情况，分析了城市生
活垃圾的不同处理方法以及不同的垃圾焚烧炉的优缺点，并对垃圾焚烧行业的政策、市场主体、投入产出情况等进行了论述。
19％居第三，东亚部分地区（中国、韩国、新加坡、泰 国等）占 15％，其他地区（俄罗斯、乌克兰、加拿大、巴 西、摩纳哥等） 占 4％。据欧洲垃圾发电企业联盟 （CEWEP）2006 年统计，全世界生活垃圾焚烧厂共有 约 2 100 座，其中生活垃圾焚烧发电厂约 1 000 座； 总焚烧处理能力约为 62．1 万 t/d，年焚烧生活垃圾量 约为 1．65 亿 t，相当于中国城市生活垃圾年清运量。 3．3 国内城市生活垃圾处理技术现状
关键词：城市生活垃圾；焚烧发电；焚烧炉
Abstract：This paper introduces characteristics of municipal solid waste, application status at home and abroad, and the
technology, equipment and other of municipal solid waste incineration power generation technology. Analyzes the dif－
2 城市生活垃圾的特点
城市生活垃圾是人们日常生活中产生的固体废 物，主要由厨余、塑料、纸张、灰土、玻璃等组成，其成
分复杂，受自然环境、气候条件、城市发展规模、居民 生活习惯以及经济发展水平等多种因素的影响，故 各国、各城市的垃圾组成均不同。工业发达国家垃圾 较发展中国家的有机物含量多、无机物少、水分少。 垃圾的热值受居民生活水平、能源结构、城市特性以 及季节变化等因素的影响具有很大的差异性。我国 大城市的生活垃圾的热值和发达国家的比仍较低， 一般在 4 000～5 000 kJ/kg，而燃煤区垃圾的热值更 低，仅为 2 000～3 000 kJ/kg［1］。燃气区不同城市的垃 圾组分如图 1 所示。
4 焚烧发电技术
焚烧法与填埋和堆肥相比，具有较大的优势。主 要体现在：可有效减少垃圾容量 75％以上，节约土 地，不会对土壤和地下水造成污染，垃圾焚烧产生的 热量可以用来供热和发电。由于垃圾焚烧发电具有 “无害化、减量化和资源化”的优势，有望逐渐成为未 来垃圾处理的主要方式。 4．1 工艺流程
垃圾发电流程主要分为垃圾收集处理、焚烧、余 热发电、烟气净化与处理、炉渣、飞灰处理以及渗滤 液处理等阶段。垃圾焚烧处理工艺流程如图 3 所示。
沙床 一次空气注口 排放不燃物装置
沙循环输送机 不燃物输送机
振动筛
图 ５ 流化床炉焚烧系统
4．1．3 焚烧发电 垃圾焚烧炉配套余热锅炉和汽轮发电机组。垃
圾焚烧通常在 800~1 000 ℃的高温下使有毒有害物 质充分热解，产生的大量高温烟气经除尘设施净化 后可通过余热锅炉将热量回收，获得一定温度和压 力的热蒸汽，再通过发电机组使其转化为电能。
燃料结构的变化，不仅会影响城市垃圾的产量， 而且是影响垃圾成分的重要因素。随着我国城市居 民家庭电气化和煤气的普及，以及北方城市采用集 中供热、区域采暖，城市垃圾中有机物和无机物的相 对比例发生了很大变化，垃圾中可燃的有机物不断 增加，垃圾的热值越来越高。垃圾中有机质含量越 高，就越有利于采用能源回收工艺进行处理。
ferent treatment methods of municipal solid waste, discusses the advantages and disadvantages of different waste incin－
eration furnace. And the waste incineration industry's policy, the market main body, the input and output situation and
制地促进垃圾中可降解有机物转化为稳定的腐殖质 的生物化学过程。堆肥法有良好的农业效用，可改良 土质，增产农作物，同时获得农业肥料，并且处理过 程中形成的二次污染低、投资少、方法简便，但处理 量小，肥效低，堆肥成品经济效益差，垃圾的减量化 效果不高，不利于回收垃圾中可利用的能量和资源。 堆肥法对于有机物含量较高的垃圾有一定的技术处 理优势，在城市垃圾处理过程中有其局限性，将来的 发展趋势是在农村有一定的应用前景。
（1）填埋处理。垃圾填埋处理是应用最早最广泛 的一项技术，目前仍是大多数国家处理垃圾的主要 方式。填埋处理具有处理量大、投资省、施工简便等 特点，其缺点是需占用大片土地，并且垃圾中能源和 可回收物质没有得到有效利用，运输、填埋、管理过 程中费用较高，填埋厂产生的渗滤液和气体对环境
易造成污染等［3］。 （2）堆肥处理。垃圾的堆肥化是利用微生物有控
荷兰
61
瑞士
15
意大利
86
瑞典
65
丹麦
32
比利时
62
新西兰
64
澳大利亚
65
25
5
100
66
1.4
95.4
25
1
97
10
＜1
100
10
20
90
23
16
100
70
14
99
13
1
100
33
2
100
66
2
100
27
9
98
30
6
100
24
11
100
从表 2 中可以看出，由于受填埋场地的制约，部
分发达国家主要采用焚烧方式处理生活垃圾 （如表
垃圾
垃圾池 垃圾
汽轮发电机组
蒸汽
余热锅炉
烟气
烟气
输电
烟气
烟囱
炉渣
飞灰
飞灰
渗滤液 处理系统
渣池
综合利用
填埋 飞灰稳定 化处理
图 ３ 垃圾焚烧处理工艺流程
4．1．1 垃圾收集处理 城市生活垃圾剔除不可燃烧及有毒有害废弃物
后，由专用垃圾运输车辆送进垃圾发电厂区，经地磅 进行称重，然后经垃圾卸料平台送进垃圾储存池，垃 圾储存池可储存 5～7 d 的垃圾处理量。储存池上方 设有垃圾吊，对池内垃圾进行搬运、搅拌和倒垛，以 确保入炉垃圾组分均匀，同时收集垃圾渗滤液。 4．1．2 垃圾焚烧
著 （体积减小
95%， 质 量 减 投资大；产生二恶 人多地少的地
少 75% ）； 无 英；对垃圾热值要 区， 比如我国
害 化 较 彻 底 ； 求较高
东部发达城市
垃圾资源化利
用 （回收电能
和热能）
对垃圾中有ຫໍສະໝຸດ Baidu质
含量要求较高；肥 用 的 比 较 少 ，
资源化效果显 著
料中重金属含量 不好控制，可能污 染农田土壤；肥料
ＭＳＷ 中的有机物含量 ／％
１００ ９０ ８０ ７０ ６０ ５０ ４０ ３０ ２０ １０ ０ 南宁
南京
上海
重庆 太原 城市
天津
沈阳 哈尔滨
图 １ 燃气区不同城市垃圾组分中有机物含量
燃煤区不同城市的垃圾组分如图 2 所示。
收稿日期：2016－08－03；修订日期：2016-08-18。 作者简介：赵良庆，男，１９８５ 年生，工程师，主要研究方向为大宗工业固废、钻井废弃泥浆等循环经济相关环保技术及装备。
目前城市垃圾处理方式有三种：填埋、焚烧发电 和堆肥。焚烧法与填埋和堆肥相比，具有较大优势。 主要体现在：可有效减少垃圾容量 75％以上，节约土 地，不会对土壤和地下水造成污染，垃圾焚烧产生的 热量可以用来供热和发电。由于垃圾焚烧发电具有 “无害化，减量化和资源化”的优势，有望逐渐成为未 来垃圾处理的主要方式。
3 城市生活垃圾处理技术现状
城市生活垃圾处理的目标是减量化、无害化、资 源化。生活垃圾处理不当不仅直接影响居民健康、生 活质量，而且将间接对人类赖以生存的生态环境造 成破坏。目前国内甚至国际上对生活垃圾的处理通 常是经过分选（手选或技术设备分选），回收部分资 源后，以填埋、堆肥和焚烧三种方式为主。不同国家 和地区由于经济发展水平及生活习惯、自然地理条 件的不同，在处理方式上有较大的差异。美国、意大 利、英国等国家以填埋为主，日本、丹麦、瑞士等国家 以焚烧为主，而我国超过 70％的处理设施为填埋厂， 绝大部分生活垃圾以填埋甚至简易填埋处理为主［2］。 3．1 城市生活垃圾主要处理技术及其评价
焚 烧 占 比 /% 堆 肥 及 其 他 占 比 /% 生 活 垃 圾 无 害 化 处 理 率 /%
17 860 16 393.7
792 53.345 5
65.54 32.51 1.95 91.79
3.60 6.49 6.17 8.36 下降 2.62 上升 2.41 上升 0.21 上升 2.49
我国城市垃圾产生量占全世界城市垃圾年产量 的 30％，每年产生将近 2 亿 t 的城市垃圾，城市生活 垃圾堆存量已达 70 亿 t。随着垃圾资源化处理的要 求，我国的城市垃圾处理将逐渐转变为以焚烧等获 得能量以及资源综合利用获得再生资源为主要方 法，但填埋和堆肥法将在一定时期和范围内存在［5］。 2014 年 中 国 城 市 生 活 垃 圾 处 理 主 要 运 营 指 标 见 表3。
2 中的瑞士、日本和丹麦的生活垃圾焚烧比例均高
于 60％）。按生活垃圾年焚烧处理能力分析，欧盟（19
个国家）居首，占 38％，日本占 24％居其次，美国占
表 ３ ２０１４ 年中国城市生活垃圾处理主要运营指标
运营指标
数值 同比变化/%
生活垃圾清运量/万 t 生活垃圾无害化处理量/万 t 生活垃圾无害化处理设施/座 生活垃圾无害化处理能力/（万 t·d-1） 其 中 ：填 埋 占 比 /%
循环经济
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Ｒｅｃｙｃｌｅ Ｅｃｏｎｏｍｙ
ＭＳＷ 中的有机物含量 ／％
１００ ８０ ６０ ４０ ２０ ０
南宁 南京 上海 重庆 太原 天津 沈阳 哈尔滨 城市
图 ２ 燃煤区不同城市垃圾组分中有机物含量
由图 1、图 2 可以看出，对于同一城市，燃气区 垃圾中有机组分含量相对较高，无机组分含量相对 较低，而燃煤区则相反。