生活垃圾焚燒技術

焚燒處理是將垃圾放在焚燒爐中進行燃燒，釋放出熱能，餘熱回收可供熱或發電。煙氣凈化後排出，少量剩餘殘渣排出填埋或作其他用途。焚燒處理技術特點是處理量大、減容性好、無害化徹底，且有熱能回收作用。因此，對生活垃圾實行焚燒處理是無害化、減量化和資源化的有效處理方式。世界各國普遍採用這種垃圾處理技術。最科學、最合理的垃圾處理方式是將垃圾分揀分類，將可以回收的有用物回收再生處理應用，不能回收的廢棄物焚燒處理。

國內外垃圾焚燒技術主要有三大類：層狀燃燒技術、流化床燃燒技術和旋轉燃燒技術。

層狀燃燒技術發展較為成熟，一些國家都採用這種燃燒技術。為使垃圾燃燒過程穩定，層狀燃燒關鍵是爐排。垃圾在爐排上通過三個區：預熱乾燥區、主燃區和燃燼區。垃圾在爐排上著火，熱量不僅來自上方的輻射和煙氣的對流，還來自垃圾層內部。在爐排上已著火的垃圾在爐排的特殊作用下，使垃圾層強烈地翻動和攪動，不斷地推動下落，引起垃圾底部也開始著火，連續的翻轉和攪動，使垃圾層鬆動，透氣性加強，有助於垃圾的著火和燃燒。

流化床燃燒技術已發展成熟，由於其熱強度高，更適宜燃燒發熱值低、含水分高的燃料。同時，由於其爐內蓄熱量大，在燃燒垃圾時基本上可以不用助燃。垃圾進行一系列篩選及粉碎等處理後送入流化床內燃燒，床層物料為石英砂，布風板通常設計成倒錐體結構，風帽為L型。床內燃燒溫度控制在800-900℃。一次風經由風帽通過布風板送入流化層，二次風由流化層上部送入。採用燃油預熱料層，當料層溫度達到600℃左右時投入垃圾焚燒。該爐啟動、燃燒過程特性與普通流化床鍋爐相似。

旋轉焚燒爐燃燒設備主要是一個緩慢旋轉的迴轉窯，其內壁可採用耐火磚砌築，也可採用管式水冷壁，用以保護滾筒，迴轉窯直徑為4-6m，長度10-20m，根據焚燒的垃圾量確定，傾斜放置。每台垃圾處理量目前可達到300t/d（直徑4m，長14m）。迴轉窯過去主要用於處理有毒有害的醫院垃圾和化工廢料。它是通過爐本體滾筒緩慢轉動，利用內壁耐高溫抄板將垃圾由筒體下部在筒體滾動時帶到筒體上部，然後靠垃圾自重落下。由於垃圾在筒內翻滾，可與空氣得到充分接觸，進行較完全的燃燒。垃圾由滾筒一端送入，熱煙氣對其進行乾燥，在達到著火溫度后燃燒，隨著筒體滾動，垃圾得到翻滾並下滑，一直到筒體出口排出灰渣。

針對中國生活垃圾的特點，開展了垃圾焚燒和二次污染特性的一系列研究，形成了生活垃圾循環流化床清潔焚燒發電集成新技術。該技術與國內外已有技術比較，具有燃燒效率高，負荷調節範圍寬，污染物排放低，爐內燃燒熱強度高等優點，特別適合於焚燒多組分高水分低熱值的中國生活垃圾。該技術的主要創新點有：

1、對中國城市的典型垃圾組成、燃燒特性和污染物特別是二惡英的排放機理作了全面深入的研究，在此基礎上，開發成功了適合中國國情的循環流化床垃圾焚燒集成處理技術。

2、從中國垃圾特性、抑制二惡英生成、焚燒爐長期穩定運行等角度考慮，提出和實現了添加輔助煤焚燒低熱值垃圾的技術方案。

3、發現並通過實驗證明了煤的某些成分在燃燒中對二惡英生成具有抑制作用；可以通過調節摻煤的比例適應垃圾熱值的變化，從而保證穩定的垃圾處理量；同時，研製的循環流化床焚燒爐運行證明，摻煤焚燒生活垃圾能明顯減輕受熱面高溫腐蝕，從而提高了過熱蒸汽溫度，延長了高溫過熱器使用壽命。

4、垃圾滲濾液採用爐內回噴方式，最大限度地減少了對垃圾滲濾液的處理，提高了綜合環保效益和經濟性。

5、選擇適當的爐內溫度、採用特殊二次配風和氣固停留時間等控制爐內燃燒污染的優化措施，結合尾氣煙氣凈化技術以全面防止二次污染的排放，使二惡英排放達到世界上最嚴格的歐盟標準。

6、以異重度循環流化床焚燒技術為核心，形成了包含垃圾預處理、垃圾給料、冷渣分選、焚燒熱工控制、尾氣凈化處理等的系統集成技術，形成了單台焚燒能力每天150噸－400噸的系列技術，可適用於不同需要的大中小城市。

7、整套工程系統的國產化率達100%，投資成本相當於發達國家同等能力垃圾焚燒電廠的1/2到1/3，是符合我國國情、具有現實推廣價值的低成本、高效益環保技術。

最常見的生活垃圾處理方式有：填埋、堆肥和焚燒三種形式。與其它處理方法相比，生活垃圾焚燒發電具有佔地少、無害化徹底、資源化利用程度高等優點。但是，在本項目開展之初，我國在採用焚燒法處理生活垃圾方面還面臨諸多難點，主要表現在：

(1) 引進的技術價格昂貴，難以適應我國的國情。國外運用較多、比較成熟的生活垃圾焚燒處理技術主要是爐排爐。它們對於國外熱值較高、含水率較低的生活垃圾而言，焚燒處理效果較好。但根據實際運行經驗，直接引進的國外爐排爐在焚燒處理沒有經過預先分揀、成分複雜、熱值較低、含水率較高且變化範圍較大的中國生活垃圾時，焚燒處理效果卻並不理想。由於焚燒爐設計熱值較高，生活垃圾入爐前需要堆放3-7天，必須對堆放過程產生的垃圾滲濾液進行額外處理。同時，從投資經濟性的角度來看，國內典型的引進日處理量1000噸的垃圾焚燒電廠總投資將達5－7億元人民幣，這對於目前經濟實力還不夠強的大多數中國城鎮來說是難以接受的。此外，國外的爐排爐焚燒技術通常採用油助燃，運行成本較高，需要高額的政府補貼。

(2) 對中國生活垃圾特性的認識有待深入，垃圾焚燒技術的選擇，其基礎是對垃圾特性進行深入的分析和了解。生活垃圾的組成、各單組分和混合組分的燃燒特性和熱解特性，對於生活垃圾在爐膛內的燃燒具有重要影響。中國的生活垃圾大多數沒有經過分揀，含有大量的廚餘等高水份成分。在不同的地方，由於經濟發展和人民生活水平的不同，生活垃圾的組成和特性也呈現很大的差異。從其焚燒特性上來講，中國生活垃圾具有多組分、多顆粒尺度、多污染源、高水分、多著火點、多熱值和受熱面存在高溫腐蝕等特點。正是由於中國生活垃圾特性的複雜性，因此必須對其進行深入的研究和認識，才能開發出針對中國生活垃圾的焚燒技術。

(3) 缺乏對生活垃圾焚燒過程中二次污染生成機理和控制技術的研究。生活垃圾焚燒排放的煙氣中含有SO2、HCl、HF、Hg、Pb、Cd、NOx、二惡英和重金屬等多種有害有毒物質，如果採用簡單的焚燒方法，則會造成嚴重的二次污染。必須對燃燒方式、燃燒優化和煙氣凈化等方面進行深入的研究，並採用針對性的技術手段，才能實現對生活垃圾的“清潔”焚燒。

(4) 生活垃圾焚燒發電效率有待提高。國際上生活垃圾焚燒發電廠的發電效率比現代化火電廠低很多。影響發電效率的主要原因是：生活垃圾焚燒鍋爐燃燒氣體中含有的氯化物鹽類會引起過熱器的高溫腐蝕，因此生活垃圾焚燒爐的蒸汽參數偏低，如日本通常將生活垃圾焚燒爐的參數設計為2.94MPa、300℃以下；歐洲和美國蒸汽參數一般在4.5MPa、450℃以下。因此，提高蒸汽參數成為提高生活垃圾焚燒經濟性的發展方向。

(5) 生活垃圾焚燒技術特別是集成技術有待提高。生活垃圾焚燒系統應該是包括垃圾預處理及給料、焚燒爐、餘熱利用及發電、煙氣凈化、灰渣處理和控制系統在內的各系統集成。由於生活垃圾焚燒技術在我國的發展時間尚短，因此，生活垃圾焚燒系統的集成和優化有待進一步提高。針對上述難點問題，面向國家重大環保需求，課題組基於循環流化床生活垃圾焚燒技術，通過對垃圾焚燒爐及其焚燒發電配套系統的優化設計和綜合集成，成功開發了適合中國生活垃圾特點的焚燒發電集成技術。