城市生活垃圾熔融焚燒處理技術(shù)
1 技術(shù)和設(shè)備
垃圾氣化熔融處理技術(shù)是20世紀(jì)90年代在德國、日本、美國等發(fā)達(dá)國家興起的，目的是為了解決城市生活垃圾處理過程中產(chǎn)生的二噁英、重金屬等有害物質(zhì)的污染問題。氣化熔融技術(shù)主要包括氣化和熔融兩個階段。首先垃圾在500～900℃的溫度下氣化，產(chǎn)生可燃?xì)怏w；而飛灰和底渣在1300℃以上的高溫下熔融，徹底分解其表面的二噁英，高揮發(fā)點的重金屬被固化在熔渣中，低揮發(fā)點的重金屬一部分轉(zhuǎn)移到熔渣中，一部分發(fā)生氣化現(xiàn)象轉(zhuǎn)移到熔融飛灰和廢氣中，再通過后續(xù)工藝進(jìn)行進(jìn)一步處理，從而可有效地防治重金屬的遷移。
無害化城市生活垃圾熔融焚燒技術(shù)分為間接熔融焚燒技術(shù)和直接熔融焚燒技術(shù)兩大類。間接熔融焚燒技術(shù)的工藝流程一般為：垃圾先在傳統(tǒng)的焚燒爐中進(jìn)行焚燒，然后將垃圾焚燒灰渣置于1350～1500℃的熔融爐中進(jìn)行高溫熔融處理，以消除垃圾灰渣中的二噁英。直接熔融焚燒技術(shù)又可以分為一步法熔融焚燒技術(shù)和兩步法熔融焚燒技術(shù)。所謂一步法熔融焚燒技術(shù)是指垃圾的干燥、氣化、燃燒、灰渣的熔融等過程在一個設(shè)備中全部完成的一種熔融焚燒技術(shù)；而兩步法熔融焚燒技術(shù)則是指先將垃圾置于溫度為500～600℃的設(shè)備中進(jìn)行熱解、然后將熱解炭渣分撿出有價金屬后置于溫度高于1300℃的設(shè)備中進(jìn)行熔融處理的一種熔融焚燒技術(shù)。此技術(shù)被廣泛地認(rèn)為是21世紀(jì)的新型垃圾焚燒技術(shù)，因為它有以下特點：
①城市生活垃圾先在還原性氣氛下熱分解制備可燃?xì)怏w，垃圾中的有價金屬沒有被氧化，利于有價金屬回收利用；同時，垃圾中的Cu、Fe,-等金屬不易生成促進(jìn)二惡英類形成的催化劑。
②熱分解和氣化得到的氣體燃燒時空氣系數(shù)較低，燃燒充分，能大大降低煙氣排放量，提高熱能利用率，降低NOx的排放量、減少煙氣處理設(shè)備的投資及運行費。
③含炭灰渣在1300℃以上的高溫熔融狀態(tài)下進(jìn)行燃燒處理，能扼制二惡英在灰渣中的存在，同時最大限度地實現(xiàn)垃圾減容、減量化。顯然這一技術(shù)具有較好的環(huán)保效果，但同時處理成本也比較高。
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2 發(fā)展趨勢
氣化熔融技術(shù)在各發(fā)達(dá)國家的發(fā)展勢頭迅猛，德國是研究開發(fā)氣化熔融技術(shù)的主要國家，西門子公司開發(fā)的日處理量480t的系統(tǒng)，已于1997年春投入商業(yè)試運行；日本的垃圾處理模式已逐漸從單純采用常規(guī)廢棄物處理的爐排和流化床焚燒爐向更高環(huán)保要求發(fā)展，可選的方案一般是采用氣化+飛灰熔融的模式，并對醫(yī)療垃圾等危險廢物在氣化+飛灰熔融基礎(chǔ)上增設(shè)了爐渣等離子體熔融裝置。目前日本從事氣化熔融技術(shù)開發(fā)的廠家已經(jīng)超過20家，日本鋼鐵公司(NKK)、荏原公司(Ebara)、日本神戶鋼鐵公司等在氣化熔融技術(shù)開發(fā)方面都取得了相當(dāng)滿意的成果。瑞士熱選公司的氣化熔融處理工藝已成功應(yīng)用于德國西南部的Karlsruhe，處理量為30t/h，產(chǎn)氣的低位發(fā)熱量為12MJ/kg，二噁英排放量低于 0.002ng/Nm3。
我國清華大學(xué)、東北大學(xué)、浙江大學(xué)在上述領(lǐng)域也進(jìn)行了探索。1999年清華大學(xué)與太原市烽亞機(jī)電設(shè)備有限公司聯(lián)合研制開發(fā)了“固定床式-燃室低溫?zé)峤?二燃室燃燒”的垃圾處理技術(shù)，其基本思路與加拿大瑞威公司的CAO以及德國西門子KWU熱解-焚燒技術(shù)一致；2001年東北大學(xué)進(jìn)行了城市垃圾固定床熱解技術(shù)的基礎(chǔ)研究；2001年浙江大學(xué)完成了回轉(zhuǎn)窯垃圾熱解處理的基礎(chǔ)研究工作。
可以認(rèn)為，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及環(huán)境保護(hù)要求的提高，我國城市垃圾直接焚燒將逐步被環(huán)保性能更優(yōu)的熱解氣化技術(shù)取代。考慮經(jīng)濟(jì)承受能力，預(yù)計在未來一段時間內(nèi)，“熱解氣化+可燃?xì)怏w的燃燒（非完全熔融焚燒）”技術(shù)，更符合我國目前的國情。
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