城市垃圾焚燒處理的能源化利用
摘要 : 中國垃圾的特點是，經濟越發達的城市、地區，廢棄物產生量和垃圾中可燃燒物的含量越高。因此，這些城市、地區的生活垃圾采用焚燒處理較為合理。中國各大城市的生活垃圾增長速度很快，年均增長率超過9.5%，2001年城市垃圾達1.7億噸之多，歷年堆存量已超過60億噸。
關鍵詞 : 城市垃圾,焚燒處理,能源化,利用
1引言
中國垃圾的特點是，經濟越發達的城市、地區，廢棄物產生量和垃圾中可燃燒物的含量越高。因此，這些城市、地區的生活垃圾采用焚燒處理較為合理。中國各大城市的生活垃圾增長速度很快，年均增長率超過9.5%，2001年城市垃圾達1.7億噸之多，歷年堆存量已超過60億噸。
常用的垃圾處理方法有：衛生填埋法、堆肥法、生物化學法、熱解氣化法和焚燒法等。垃圾既是一種廢棄物又是一種可以利用的資源，采用焚燒法處理，是垃圾減容化、無害化、能源化及綜合利用的最有效方法之一[1,2]。因此，焚燒法在國際上已得到廣泛應用，在中國也具有十分廣闊的發展前景[3,4]。
城市垃圾焚燒處理的優點：可實現大幅度的減容（燃燒后體積可減少90%以上）；可回收能量用于供熱和發電；通過合理控制可減少二次污染的產生及凈化尾部煙氣；處理速度快、儲存期短，不需要長距離運輸等。
清華大學熱能工程系長期以來一直從事能源開發與利用、環境保護、煤清潔燃燒技術等基礎研究和工業化應用，特別是對流化床燃燒技術用于固體廢棄物燃燒的探索和實踐，已有幾十年的歷程。在綜合國外技術優點的基礎上，已開發出一種適合中國國情的流化床廢棄物焚燒技術及多種廢棄物焚燒技術，在能源環境及污染控制方面為社會提供了全面有效的解決方案。
2垃圾焚燒能源化利用方法
2.1系統流程
垃圾庫儲存能力為系統日處理能力的4～5倍，垃圾倉和煤倉布置在爐前，待焚燒垃圾和摻燒的煤，均由爐前給料機送入爐內混合燃燒（見圖1）。鍋爐一次風，由送風機將源于垃圾密封倉的空氣，經空氣預熱器后送入燃燒室，使鍋爐內的垃圾沸騰燃燒。懸浮段的二次風，由垃圾倉通風口經空氣散熱器后送入爐內，使爐內燃燒充分，減少未完全燃燒的熱損失。一、二次風源于垃圾倉，能保持垃圾倉一定的負壓，防止臭氣的外溢。在爐內布置受熱面，使燃燒生成的爐膛煙氣出口溫度保持在850～950℃之間，保證懸浮段的燃燒強度，提高鍋爐的燃燒效率。煙氣出爐膛后分別與對流管束、省煤器、空氣預熱器進行熱交換，排煙溫度為150℃。鍋爐給水經加熱后由引出管引出，供用戶使用。煙氣經除塵設備，并經凈化系統去除SO2、HCl等有害氣體，達到環保標準后通過煙囪排至大氣。
2.2垃圾預處理系統
2.2.1分選、篩選及破碎
垃圾處理車間建在垃圾處理場或垃圾場附近，把運到的垃圾過秤、分選、過篩、破碎，去除大部分石塊、磚瓦、金屬、玻璃等不可燃物，然后用輸送皮帶送到垃圾車再送到密封的垃圾倉。其流程為：從市區運來的垃圾過篩后，由輸送皮帶送至料斗，再由輸送皮帶上方的除鐵器把垃圾中的廢鐵選出；皮帶把垃圾送入分選機，將較輕的物料分選出來，然后送入垃圾破碎機破碎；較重物料進入振動篩，篩下物大多為不可燃物，運走另行處理；篩上物料經由上料機給垃圾破碎機上料，皮帶末段的永磁滾筒對破碎后的垃圾再進行一次除鐵。破碎前，垃圾儲倉底部建有污水池，定期將垃圾流出的污水用泵送入鍋爐燒掉。該儲倉為半密封式，并安裝引風機將臭氣抽出。
2.2.2爐前上料系統
在密閉的垃圾倉中，破碎后的燃用垃圾,用天車送至爐前上料皮帶，再由皮帶送入爐前料斗，并由專用給料器送入鍋爐燃燒。垃圾倉內有1個垃圾坑、2臺天車和專用抓料斗及4臺螺旋給料機。垃圾倉上方設有控制室，操作人員可透過玻璃和監視系統控制倉內的天車翻運垃圾，給料、上料。鍋爐的助燃空氣從封閉的垃圾庫引出，以防止臭氣外溢，污染環境。
2.3煤及石灰石預處理系統
日耗煤量需根據垃圾的工業分析數據確定。而石灰石的消耗量將根據垃圾中氯、硫成分和摻煤量多少決定。
煤和石灰石分別由煤場和石灰石庫儲存，再送至爐前料倉，最后入爐內燃燒。
2.4燃燒系統
采用循環流化床來混合燃燒垃圾與煤，充分發揮循環流化床清潔燃燒技術的優勢。煤除起到助燃作用外，還可以利用粉煤灰作為硫、氯等污染成分脫出的載體和催化劑，在燃燒過程中實現對二次污染排放的有效控制。垃圾摻煤燃燒還將有助于改善燃燒狀況，大大降低二惡英等有害物質的產生和排放。采用流化床鍋爐的類型，應根據垃圾采樣分析的結果而定。
2.5煙氣凈化系統
城市垃圾中的氯、硫含量較高，經焚燒后生成較高濃度的SO2和HCl氣體，需要對煙氣進行凈化處理，去處有害氣體，以保證鍋爐尾部煙氣排放符合環保標準。煙氣處理系統包括除塵系統、煙氣凈化系統、和煙道系統等。
（1）灰塵處理系統。由于垃圾燃燒的灰分較高，飛灰份額也高，而且粒度分布寬，煙氣含水量高，適宜采用二級除塵的方案。
（2）煙氣凈化系統。主要包括紙漿、反應塔、副產物的處理及各部分的控制等。在反應塔內，煙氣與去除劑循環液相接觸，煙氣中的SO2、HCl等與去除劑發生發應，將SO2、HCl除去。同時控制器根據漿液的濃度、pH值、反應塔的溫度、濃度、煙氣等有害氣體的含量和濃度等,及時調整凈化系統各部分的運行狀況,以保證最終凈化效果。
（3)煙道系統。由煙道、煙道閥、煙氣混合器、煙囪、膨脹閥等組成。
2.6除灰渣系統
由鍋爐出來的灰渣經過適當處理后運走,根據灰渣的成分及當地資源情況，還可以再利用，如作為水泥原料等。
2.7鍋爐監測控制系統
流化床焚燒的熱工測量與控制系統采用計算機集中控制。監控調節在主控室內實現。在垃圾預處理及焚燒的重要地點安裝工業電視，進行實時監測。同時還裝有SO2、O2、NOX、CO、HCl在線監測、除塵控制、凈化控制等系統。
2.8熱利用系統
產生的熱水和蒸汽,可供附近熱用戶或溴化鋰制冷機組等工業應用；產生的蒸汽還可供汽輪機組發電用，余氣用來供熱。
3垃圾焚燒熱電工程實例
河南省許昌市正在建設處理量為400t/d的垃圾焚燒熱電廠。為了保證該市垃圾能夠達到連續處理的要求，焚燒熱電廠裝機容量為2臺75t/h循環流化床焚燒鍋爐，采用一開一備的運行模式，每臺鍋爐的垃圾處理量為400t/d。汽輪發電機負荷為12MW，抽氣供熱，向周圍幾個大型合資企業和工廠提供生產用氣。冬季向廠區生產廠房和辦公樓供暖，夏季則提供空調制冷用氣。該工程預計2002年12月完成，將成為城市垃圾焚燒能源利用的示范工程。
4參考文獻
1MullenJF.Considerfluid-bedincineratrionforhazardouswastedestruction.ChemicalEngineeringProgress,1992,88(6):50～58.
2黃愛軍，田洪海.城市生活垃圾焚燒處理初探.環境科學研究，1998,11(3):27～30.
3馬曉茜.焚燒城市垃圾發電技術分析.重慶環境科學，1998,20(1):31～34.
4岑可法，徐旭.工業廢棄物和生活垃圾流化床焚燒技術研究.西安交通大學學報，2000,34(1):1～8.
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