榮盛耐材向您講解垃圾焚燒發(fā)電的技術(shù)特點(diǎn)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)電能需求量不斷擴(kuò)大，各種新型發(fā)電技術(shù)不斷出現(xiàn)并得到了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代人類(lèi)生活中產(chǎn)生了大量垃圾，這些垃圾處理問(wèn)題困擾著城市的發(fā)展，在這樣的背景下垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，通過(guò)焚燒城市生活垃圾滿足電量需求。但在清除生活垃圾的同時(shí)，也帶來(lái)一些問(wèn)題，有必要采取應(yīng)對(duì)措施。

我們可以在許多看到垃圾發(fā)電站，現(xiàn)階段我國(guó)部分城市應(yīng)用垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)，并取得了不錯(cuò)的成績(jī)。該技術(shù)原理為生活垃圾焚燒過(guò)程中產(chǎn)生大量熱量，將這些熱量收集以進(jìn)行發(fā)電。但我國(guó)垃圾處理技術(shù)不是很完善，存在很多問(wèn)題，其對(duì)垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)生影響。本文主要闡述垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)原理及特點(diǎn)，加以分析，并給出有效的應(yīng)對(duì)措施，用以提高垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的平均水平，實(shí)現(xiàn)資源有效利用的目的。

1垃圾焚燒原理概述

垃圾燃燒過(guò)程較為復(fù)雜，通常由眾多環(huán)節(jié)構(gòu)成：熱分解、熔融、蒸發(fā)等環(huán)節(jié)。根據(jù)垃圾可燃物質(zhì)的種類(lèi)，將其分成三種燃燒方式：（1）蒸發(fā)燃燒。垃圾熱熔化成為液體，繼續(xù)受熱下蒸發(fā)為氣體，與空氣混合后燃燒，其中典型代表為蠟燃燒；（2）分解燃燒[1]。垃圾受熱后首先會(huì)出現(xiàn)分解，揮發(fā)掉輕的碳?xì)浠衔?，余下物質(zhì)為惰性物與固定碳，揮發(fā)分與空氣混合后燃燒，余下物質(zhì)與空氣接觸進(jìn)行表面燃燒，其中典型代表為木材燃燒；（3）表面燃焼。部分垃圾受熱后不融化、不分解且不蒸發(fā)，表面直接與空氣反應(yīng)后燃燒。生活垃圾的有機(jī)成分復(fù)雜，燃燒過(guò)程復(fù)雜，焚燒過(guò)程可以分成干燥、熱分解與燃燒三階段。但實(shí)際中這三個(gè)過(guò)程并沒(méi)有明顯界限，只不過(guò)是時(shí)間存在差別。

1.1干燥。利用熱能使生活垃圾排除生成水蒸氣的干燥過(guò)程。根據(jù)熱量傳遞方式將其劃分成傳導(dǎo)干燥、對(duì)流干燥與輻射干燥三種方式。生活垃圾一般有著較高的含水量，一般水含量為30%≤n≤40%，有時(shí)含水量甚至更高，這個(gè)干燥過(guò)程需要耗費(fèi)大量熱能。當(dāng)垃圾含水量過(guò)高時(shí)添加輔助燃料，促進(jìn)爐溫的提高，改善著火條件[2]。

1.2熱分解。其主要是指生活垃圾中的多種有機(jī)物在高溫作用下發(fā)生分解或聚合的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，其反應(yīng)產(chǎn)物種類(lèi)加多，主要有各種羥類(lèi)、固定碳及不完全燃燒產(chǎn)物等。很多物質(zhì)分解過(guò)程中發(fā)生多種反應(yīng)，有的吸熱有的放熱。

1.3 燃燒。生活垃圾的焚燒是一個(gè)十分復(fù)雜且混合的過(guò)程，主要包含氣相燃燒和分均勻燃燒兩種反應(yīng)，其過(guò)程復(fù)雜性遠(yuǎn)超氣態(tài)燃燒或液態(tài)燃燒。同時(shí)，燃燒過(guò)程中要盡量使垃圾完全燃燒，避免不完全燃燒產(chǎn)生的環(huán)境污染與資源浪費(fèi)。

2 垃圾焚燒技術(shù)要求

眾所周知，停留時(shí)間、燃燒溫度及過(guò)剰空氣量是影響垃圾焚燒技術(shù)的三大要素，接下來(lái)筆者以自身觀點(diǎn)及立場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)分析。

(1)垃圾停留時(shí)間。垃圾焚燒中要求垃圾在焚燒爐中停留適當(dāng)時(shí)間，保證其與空氣有著足夠的接觸時(shí)間，垃圾完全燃燒。燃燒前可以將垃圾破碎成較小的顆粒，擴(kuò)大空氣接觸面；也可以適當(dāng)延長(zhǎng)停留時(shí)間，加強(qiáng)攪拌，保證兩者充分混合；停留時(shí)間的另一個(gè)概念指的是煙氣在焚燒爐中的時(shí)間，通常燃燒溫度越高且煙氣小停留時(shí)間縮短，反之則需要適當(dāng)延長(zhǎng)停留時(shí)間。根據(jù)垃圾性質(zhì)等情況一般將煙氣停留時(shí)間控制在≥1.5s。

(2)燃燒溫度。燃燒溫度越高，燃燒反應(yīng)速度越快，焚燒爐中垃圾停留時(shí)間可以適當(dāng)縮短，但過(guò)高的燃燒溫度會(huì)對(duì)燃燒爐室內(nèi)壁與爐排結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生影響。除此之外，過(guò)高的燃燒溫度還會(huì)產(chǎn)生大量灰渣溶結(jié)，影響到排渣及正常使用，因此燃燒溫度不能過(guò)高，比如流化床焚燒爐溫度≤1200℃。

(3)過(guò)剰空氣量。垃圾焚燒過(guò)程中需要控制過(guò)剰空氣量，確保焚燒熱效率。通常情況下，氧氣濃度越高燃燒速度越快。燃燒層內(nèi)確保足夠的空氣量，垃圾與空氣湍流混合度越高，燃燒層越容易保持足夠的氧濃度，加快燃燒速度。一般回轉(zhuǎn)窯焚燒爐控制在50%~70%，流化床焚燒爐控制在70%~80%等。

3垃圾焚燒技術(shù)特點(diǎn)分析

常見(jiàn)的垃圾焚燒技術(shù)較多，本文中筆者主要介紹三種：層燃爐技術(shù)、回轉(zhuǎn)爐技術(shù)及流化床技術(shù)。

(1)層燃爐技術(shù)。此種焚燒技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于不用預(yù)處理入爐垃圾，整個(gè)燃燒過(guò)程飛灰量較少，且燃燒相對(duì)完全、穩(wěn)定，垃圾層均勻分布，處理效率較高。氣燃燒等環(huán)節(jié)均是在爐排上完成，活動(dòng)的爐排借助機(jī)械運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)垃圾的攪動(dòng)與混合，使其與空氣充分接觸，及時(shí)避免因垃圾入爐后遭遇強(qiáng)熱而發(fā)生表面固化，影響內(nèi)部傳熱與氣體流動(dòng)，導(dǎo)致垃圾燃燒時(shí)間延長(zhǎng)和不完全燃燒的情況出現(xiàn)。

(2)回轉(zhuǎn)爐技術(shù)?；剞D(zhuǎn)爐焚燒技術(shù)包含貯存廢棄物、進(jìn)料、爐體、廢熱回收及二次污染控制等多個(gè)環(huán)節(jié)。垃圾燃燒時(shí)由高端送入低速回轉(zhuǎn)的圓筒，為保證效果布置窯身時(shí)略微前傾，垃圾在圓筒在內(nèi)翻轉(zhuǎn)燃燒，燃燒完全后殘留物質(zhì)由圓筒下段排出孔排除。實(shí)際中將回轉(zhuǎn)爐分成兩種：水冷壁式與耐火磚襯式。

前者轉(zhuǎn)筒周邊排列水冷壁，水冷壁將筒體熱量吸收并傳送出去。將風(fēng)室設(shè)置在筒體下部，空氣通過(guò)水冷管進(jìn)入到桶內(nèi)，并與桶內(nèi)氣體均勻混合完成整個(gè)燃燒過(guò)程；后者可以將垃圾燃燒產(chǎn)生的熱量收儲(chǔ)其中，與此同時(shí)因?yàn)槿紵^(guò)程中溫度較高，空氣從筒體一端進(jìn)入造成中心出現(xiàn)空氣過(guò)剩問(wèn)題，但周邊并沒(méi)有足夠的空氣支持燃燒，加上筒體自重偏大，轉(zhuǎn)速不快，筒體內(nèi)的垃圾無(wú)法與中心空氣均勻混合，燃燒效果達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，出現(xiàn)大量未燃燒垃圾，效果不理想。

(3)流化床技術(shù)。流化床焚燒爐中物料處于懸浮狀態(tài)，其中垃圾顆粒與空氣充分接觸，提高煙氣流速，垃圾焚燒效果較好，氮氧化物排放量可以由分級(jí)燃燒方式有效控制，降低脫硫成本，綜合利用灰渣，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍較廣，燃燒過(guò)程較為穩(wěn)定。但與此同時(shí)，流化床不能焚燒大塊垃圾，因此需要嚴(yán)格要求垃圾的前分選與破碎工序，限制其在垃圾焚燒發(fā)電中的應(yīng)用[7]。除此之外，爐內(nèi)垃圾與砂粒呈流化狀態(tài)，加上需要不時(shí)補(bǔ)充燃煤，煙氣中含有大量粉塵，除塵器需要承擔(dān)額外的工作量，造成飛灰量與處理費(fèi)用增加。近些年，燃煤價(jià)格不斷上漲，飛灰量大及預(yù)處理等原因，制約著流化床垃圾焚燒爐的應(yīng)用。(圖2所示)4 提高垃圾焚燒技術(shù)水平的措施

(1)提高垃圾熱值。垃圾含水量高是造成垃圾熱值偏低的主要原因，因此提高垃圾熱值的主要方式就是降低垃圾含水量。其中降低垃圾含水量直接的辦法就是推行干燥穩(wěn)定技術(shù)，具體為：采用生物細(xì)菌技術(shù)處理混合垃圾，時(shí)間維持在5-7d，堆放處理受到重力作用的影響，多余的水分會(huì)被濾掉，微生物作用下垃圾溫度可達(dá)到70℃。利用這溫度進(jìn)行垃圾脫水就顯得很簡(jiǎn)單。垃圾經(jīng)過(guò)數(shù)周的堆放后，大大降低含水率，增加垃圾熱值。這項(xiàng)技術(shù)目前在很多大城市中廣泛應(yīng)用，比如上海、廣州及深圳等垃圾發(fā)電廠皆采用此技術(shù)。

(2)降低建設(shè)成本?，F(xiàn)階段我國(guó)垃圾發(fā)電廠建設(shè)成本偏高的主要原因在于全部采用成本高昂的進(jìn)口設(shè)備進(jìn)行垃圾焚燒發(fā)電。依我國(guó)目前科技發(fā)展水平，生產(chǎn)的設(shè)備與國(guó)外相比還存在一定差距。全部采用進(jìn)口設(shè)備進(jìn)行垃圾焚燒發(fā)電會(huì)對(duì)我國(guó)垃圾發(fā)電廠造成巨大經(jīng)濟(jì)壓力，所以，針對(duì)此種情況，從國(guó)外進(jìn)口主要的焚燒設(shè)備，再配以國(guó)內(nèi)的輔助設(shè)備，保證主要設(shè)備的利用率且發(fā)揮出輔助設(shè)備的功能，在保證垃圾發(fā)電廠正常運(yùn)行的同時(shí)降低成本。珠海市某垃圾發(fā)電廠就采用此法，從美國(guó)進(jìn)口爐排，在采購(gòu)國(guó)內(nèi)的輔助設(shè)備，使每噸垃圾處理費(fèi)用降低至34萬(wàn)元。且自2000年投產(chǎn)以來(lái)該設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)一直良好，由此可見(jiàn)，焚燒設(shè)備國(guó)產(chǎn)化是我國(guó)降低建設(shè)成本的主要方法。需要相關(guān)生產(chǎn)單位不斷提高自身制造技術(shù)，研發(fā)新的設(shè)備與產(chǎn)品。

(3) 減少有害物質(zhì)排放。垃圾焚燒后的尾氣中，一般存在許多有還物質(zhì)，消除有害物質(zhì)的方法有很多種，減少塑料焚燒，采用垃圾分揀技術(shù)等許多其他的方法，半干式加布袋除塵系統(tǒng)和多流體堿霧發(fā)生器脫硫技術(shù)就得到了廣泛應(yīng)用。半干式加布袋除塵系統(tǒng)主要由石灰漿、布袋除塵器、活性炭幾部分組成，其除塵系統(tǒng)所采用的主要原理是：以石灰漿中和煙氣中的酸性氣體，用布袋除塵器消滅尾氣中的灰塵，利用活性炭的吸附作用吸附灰塵中的二惡英和易揮發(fā)的重金屬，從而有效降低垃圾發(fā)電廠工作過(guò)程中給周?chē)h(huán)境帶來(lái)的有害物質(zhì)。鑒于垃圾的復(fù)雜成分，且從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，多流體堿霧發(fā)生器脫硫技術(shù)效果顯著，也經(jīng)常采用。

5 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)垃圾發(fā)電廠中廣泛采用流化床焚燒技術(shù)，雖然燃燒效果不理想，但其建設(shè)成本低、環(huán)保性能好，因此在垃圾焚燒行業(yè)中占據(jù)著一半的份額?，F(xiàn)階段流化床焚燒項(xiàng)目向著污泥與垃圾混燒方向發(fā)展，目前部分流化床垃圾焚燒項(xiàng)目都在摻燒污泥，摻燒污泥分成兩種：（1）濕污泥，含水量控制在80%左右；（2）干污泥，含水量控制在40%左右。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)得出，摻燒濕污泥的量一般不超過(guò)20%，主要為避免因摻燒的量過(guò)大而影響焚燒設(shè)備和燃燒狀況；而干污泥的摻燒量對(duì)于燃燒的影響并不大。由此可見(jiàn)，未來(lái)垃圾與干污泥混燒將是流化床垃圾焚燒技術(shù)的一種新的發(fā)展趨勢(shì)。

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