垃圾焚燒爐爐型應用概況

高文彬

摘 要：目前我國處理生活垃圾應用最廣的為直接焚燒的機械爐排爐，其次為直接焚燒的流化床爐，熱解氣化焚燒所占比例較小，主要用于處理工業(yè)垃圾。介紹了垃圾焚燒爐的幾種類型，以及現(xiàn)在垃圾焚燒的技術(shù)方向及成果。通過對幾種垃圾焚燒的處理方法提出了對垃圾處理的建議性方向。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒；無害處理；環(huán)境；處理能力

1 概況

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，垃圾處理問題日益引起人們的關(guān)注。對于垃圾處理，通常有衛(wèi)生填埋、焚燒和堆肥化三種方法。根據(jù)我國國情，國家環(huán)境保護委員會于1985年提出了“城市垃圾處理應減量化、資源化、無害化”的方針，同時提倡有條件的城市，特別是沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)發(fā)展焚燒及綜合利用技術(shù)。20世紀90年代期間，適逢我國小火電廠限期關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)的政策頒布，有不少小火電廠為了生計，紛紛改造走垃圾焚燒發(fā)電廠之路。由于爐型的特點，客觀上促進了循環(huán)流化床焚燒垃圾技術(shù)的發(fā)展。后來，為了加強管理，行業(yè)專門召開了研討會，制訂出摻煤量不得大于燃料總重量20%的規(guī)定，從而制止了“以煤為主，摻燒垃圾”這種“假環(huán)保”的不正?，F(xiàn)象。作為循環(huán)流化床的垃圾焚燒爐的爐型在不斷研制改進過程中越來越顯示出其應有的優(yōu)點，尤其在燃煤電廠改造為垃圾電廠的領(lǐng)域中取得了不可替代的地位。有的學者甚至提出了“循環(huán)流化床的垃圾焚燒爐將取代機械爐排爐”的說法。

2 機械爐排爐

20世紀90年代，當我國將垃圾處理作為重要的環(huán)保項目提到議事日程之后，首先是開始對國外的垃圾處理事業(yè)進行考察。然后與中國的工程設(shè)計單位相結(jié)合，將使用了近百年比較成熟的機械爐排爐向中國推銷。爐排爐雖然比較原始，但如沒有一點基礎(chǔ)的話，一般鍋爐廠是無法仿造的。因此在早期建設(shè)的垃圾焚燒爐中大都是全套引進或關(guān)鍵設(shè)備引進的。這當中主要有比利時西格斯多級爐排、德國馬丁公司逆推爐排等。由于技術(shù)確實比較成熟，因此對爐排爐的反應普遍是穩(wěn)定可靠。其主要問題是價格昂貴。但是近年來，國產(chǎn)化工作進展很快。國產(chǎn)化的爐排爐已在中、小城市垃圾處理中發(fā)揮了巨大的作用。

3 循環(huán)流化床

循環(huán)流化床燃燒是上世紀八十年代發(fā)展起來的一種新型燃燒技術(shù)，它的工作原理是燃料和循環(huán)物料在爐膛內(nèi)流化風的作用下呈流化狀態(tài)，采用較高的流化速度使物料在流化狀態(tài)時沒有明顯的床面，燃料在流化狀態(tài)下燃燒，大量物料被煙氣帶到爐膛上部，經(jīng)過布置在爐膛出口的分離器，將物料與煙氣分開，并經(jīng)過一種非機械回送閥將物料回送至床內(nèi)。循環(huán)流化床具有很大的熱容量和良好的物料混合，由于床內(nèi)強烈的湍流和物料循環(huán)，增加了燃燒的停留時間，因此能使燃燒充分、徹底、燃燒效率高。這些都同樣適用于垃圾焚燒，并取得了相當?shù)男Ч?。與機械爐排爐相比，循環(huán)流化床垃圾焚燒爐更有如下特點：

3.1 循環(huán)流化床垃圾焚燒爐以一定粒度范圍的石英砂或爐渣作為熱載體，因此作為燃料的入爐垃圾必須分揀和破碎（長度以不超過300mm為宜），才能滿足燃燒的穩(wěn)定和連續(xù)性。

3.2 根據(jù)有關(guān)資料分析，燃垃圾電站，當蒸汽溫度低于300℃時，發(fā)電效率為10～15%；當蒸汽過熱到400℃時，發(fā)電效率可達到21%。

3.3 從工藝特性上來說，循環(huán)流化床鍋爐爐膛運行溫度通?？刂圃?50～950℃，這是一個理想的脫硫溫度區(qū)間，在床中加入石灰石和脫硫劑，實現(xiàn)干法脫硫，可降低脫硫成本。對比分析現(xiàn)取各類垃圾焚燒發(fā)電廠的有關(guān)數(shù)據(jù)如表1。

根據(jù)各自的特點和運行情況，我們再作進一步的分析：

3.3.1 垃圾預處理

對入爐垃圾進行分揀和破碎等預處理，這是循環(huán)流化床工藝所必需的流程。雖然在預處理設(shè)備和場地方面要花費一些投資，但總體來看還是合算的。它確保了工藝的連續(xù)性和運行的穩(wěn)定性。反過來看，機械爐排爐雖然前面省去了分揀機和破碎機，但焚燒后的磁選和出渣出灰機械十分復雜。

3.3.2 輔助燃料消耗

對機械爐排爐來說，除了啟停爐以外，在低位熱值低于允許范圍以下時，靠垃圾本身燃燒所產(chǎn)生的熱量已不能維持850℃以上的爐膛溫度，這時必須增加輔助燃燒器的燃燒。其所消耗的輔助燃料就成為維持正常生產(chǎn)所必需的（也可說是最大的）運行成本。

3.3.3 鍋爐受熱面積灰

由于爐排爐的煙氣流速較低，鍋爐受熱面上容易積灰。因為中國垃圾水份高、熱值低，垃圾焚燒后的飛灰粘性大，積灰情況相當嚴重。相比之下，循環(huán)流化床就不存在這個問題，也少了許多麻煩。

4 秸桿鍋爐

借鑒垃圾焚燒技術(shù)開創(chuàng)新的課題-秸桿鍋爐。隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，這種過去的主要燃料，現(xiàn)在已變成了垃圾。野外燒荒將對大氣產(chǎn)生極大的污染。為此需要考慮對秸桿鍋爐的開發(fā)。秸桿的低位發(fā)熱值為16285kj/kg（相當于3890大卡/公斤），與城市生活垃圾相比，秸桿要好燒得多了，它對鋼管幾乎沒有腐蝕，可以采用機械爐排爐，也可以采用循環(huán)流化床的爐型。對于煙氣處理系統(tǒng)也相對簡單。垃圾焚燒發(fā)電廠的經(jīng)驗和教訓都可以借鑒。我公司曾為江蘇宿遷中節(jié)能宿遷生物質(zhì)能熱電廠作過的二期擴建科研，該項目考慮了50公里收購半徑內(nèi)的生物質(zhì)資源可獲得量：有秸稈、稻殼、樹皮、桑根等。共計約150萬噸的生物質(zhì)資源可獲得量。項目在原有2臺75t/h循環(huán)流化床秸稈鍋爐，配置1臺12MW抽凝式汽輪發(fā)電機組和1臺12MW凝汽式汽輪發(fā)電機組的基礎(chǔ)上，選用擴建一臺90t/h中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐。來滿足宿遷經(jīng)濟開發(fā)區(qū)集中供熱的增長需求，不但經(jīng)濟效果顯著，而且為宿遷市提供了良好的招商引資環(huán)境。實行熱電聯(lián)產(chǎn)，全年可節(jié)約標準煤5.34萬噸，減少了小鍋爐的使用，提高了熱能利用率，改善區(qū)域環(huán)境，加速了宿遷市的經(jīng)濟發(fā)展。更為重要的是開拓了利用生物質(zhì)能的渠道，這種開發(fā)新能源和保護環(huán)境的措施對其他地區(qū)都有一定的示范和指導意義。

5 結(jié)束語

在國內(nèi)推行垃圾焚燒的方式來減量化垃圾，采用秸稈鍋爐對秸稈再利用是目前處理垃圾和秸稈最有效和最有實際意義的方法。提高能源再利用效益的同時，也改善我們的環(huán)境，是利國利民的一件大事，對于國家能源的發(fā)展也是有很大意義的。