城市垃圾焚燒鍋爐的應(yīng)用及發(fā)展前景

胡玉平，吳海泓，楊 旭，李冬如，薛建虹，李增強(qiáng)

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院惠州檢測院，廣東 惠州 516003）

隨著人口的不斷增長，城市化慢慢普及，城市垃圾隨之增多，日積月累，給城市環(huán)境造成的問題也越發(fā)顯著，垃圾處理勢在必行。特別是隨著人們生活水平的提高，對環(huán)境的要求也越來越高，保護(hù)周圍環(huán)境在人們意識(shí)中的分量逐漸增加。

1 城市垃圾量的增長現(xiàn)狀

我國城市每人每天產(chǎn)生垃圾量有1.0～1.2kg。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年我國城市生活垃圾清運(yùn)量為2.04億t，比2018年同比增長6.37%。每年不斷增長的垃圾量使得我國目前以衛(wèi)生填埋為主的垃圾處理方式逐漸不能滿足要求。而且，填埋處理方式處理時(shí)間長久，占用土地資源，對周圍環(huán)境影響大。隨著技術(shù)的發(fā)展，垃圾焚燒處理方式在我國逐漸受到重視，各地也在開展垃圾焚燒鍋爐的規(guī)劃建設(shè)，通過應(yīng)用垃圾焚燒鍋爐逐步解決垃圾處理量的問題。

2 城市垃圾分類及主要處理方式

城市垃圾主要分為可回收垃圾、有害垃圾、廚余垃圾和其他垃圾[1]?？苫厥瘴镏饕◤U紙、塑料、玻璃、金屬和布料5大類；有害垃圾含有對人體健康有害的重金屬、有毒的物質(zhì)，是會(huì)對環(huán)境造成現(xiàn)實(shí)危害或潛在危害的廢棄物；廚余垃圾（濕垃圾）包括剩菜剩飯、骨頭、菜根菜葉、果皮等食品類廢物；其他垃圾（干垃圾）包括除上述幾類垃圾之外的磚瓦陶瓷、渣土、衛(wèi)生間廢紙、紙巾等難以回收的廢棄物及塵土、食品袋（盒）。

應(yīng)對垃圾分類，垃圾處理主要方式有填埋處理、堆肥處理和焚燒處理。垃圾填埋處理只能暫時(shí)處理城市產(chǎn)生的垃圾，而且填埋空間有限，還會(huì)影響填埋場周圍的生態(tài)環(huán)境，處理不好會(huì)對周圍土壤、地下水源產(chǎn)生嚴(yán)重污染；垃圾堆肥處理主要是處理廚余垃圾，不能處理重金屬垃圾及有毒有害垃圾；焚燒垃圾處理將資源再利用，通過焚燒垃圾的內(nèi)能轉(zhuǎn)換成熱能、電能，包括焚燒發(fā)電、供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)。垃圾焚燒鍋爐在垃圾焚燒處理中起到核心作用，對不同垃圾特性和氣候環(huán)境應(yīng)選用合適的垃圾焚燒爐型。

3 垃圾焚燒鍋爐的選型及作用

垃圾焚燒爐的爐型較多，應(yīng)根據(jù)不同的焚燒處理工藝選擇不同的爐型。目前典型的垃圾焚燒鍋爐有機(jī)械爐排型焚燒鍋爐、流化床型焚燒鍋爐、回轉(zhuǎn)窯焚燒鍋爐[2]。目前，市場主要應(yīng)用較多的是機(jī)械爐排焚燒鍋爐，通過檢驗(yàn)檢測發(fā)現(xiàn)，機(jī)械爐排焚燒鍋爐的數(shù)量也是相對較多的。

3.1 機(jī)械爐排焚燒鍋爐

機(jī)械爐排焚燒鍋爐是以機(jī)械爐排的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)垃圾不斷翻滾、烘干、攪拌并向前推行。垃圾進(jìn)入爐排前端向爐膛中心推動(dòng)與爐排底部熱空氣混合翻動(dòng)，通過接觸烘干后再燃燒。這種爐型對垃圾的濕度和顆粒度適應(yīng)性范圍比較大，燃燒效率較高，一般可達(dá)到75%～78%，爐渣的未燃成分可達(dá)到3%左右，可靠性較高，使用歷史較長。

3.2 流化床垃圾焚燒鍋爐

流化床垃圾焚燒鍋爐是將垃圾投入流化床中與高溫（700～800℃）沙粒直接接觸、傳熱、干燥達(dá)到燃燒。鍋爐燃燒反應(yīng)快速、燃燒完全，熱效率一般可達(dá)80%～82%，燃燼率非常高，灰渣排除率可達(dá)1%左右；燃燒后的殘留物降落，通過振動(dòng)篩分離沙粒和灰渣，沙粒回收爐內(nèi)使用，灰渣排出爐外。流化床垃圾焚燒鍋爐對垃圾顆粒度要求較高，垃圾在進(jìn)入焚燒爐前需分類并機(jī)械破碎。然而，目前我國垃圾分類正在推薦實(shí)施中，垃圾尚無法做到分類機(jī)械破碎；且垃圾焚燒吹入高壓風(fēng)力耗電量大，爐外積灰嚴(yán)重。該工藝爐體一般尺寸相對較小。

3.3 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐

回轉(zhuǎn)窯焚燒爐是靠自身耐火材料襯里的圓筒筒體的回轉(zhuǎn)來混合攪拌爐內(nèi)垃圾，以便將垃圾焚燒。焚燒垃圾通過加料器送入爐內(nèi)，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)爐體向下移動(dòng)，在高溫?zé)煔庵腥紶a。其缺點(diǎn)是垃圾在爐內(nèi)燃燒效率不高，設(shè)備磨損維修頻率高，垃圾顆粒度不能太大，爐型不適用大容量裝置[3]。

4 垃圾焚燒爐的應(yīng)用及意義

在《“十三五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》政策的推動(dòng)下，我國各個(gè)城市都在規(guī)劃和建設(shè)垃圾焚燒爐項(xiàng)目。眾多企業(yè)響應(yīng)國家政策，大力推動(dòng)垃圾焚燒行業(yè)的發(fā)展，積極建設(shè)垃圾焚燒爐和有效管理垃圾焚燒設(shè)備的投產(chǎn)使用。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年3月全國擬建在建垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目約54個(gè)，焚燒垃圾發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)遍布諸多市和縣區(qū)，全面提高了我國整體垃圾處理能力，解決垃圾堆積污染環(huán)境等問題。垃圾焚燒爐的投入使用，有效解決了垃圾堆積填埋等問題。具體選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)各地不同垃圾日產(chǎn)量，選擇建設(shè)與日處理量相對應(yīng)的垃圾焚燒爐容量和數(shù)量，伴隨垃圾量的增加可以逐步擴(kuò)建處理量合理的垃圾焚燒爐。由于垃圾濕度不同、熱值不一，垃圾分類處理能有效提高垃圾焚燒產(chǎn)生的效益[4]。

垃圾焚燒爐在處理垃圾的同時(shí)也會(huì)隨帶固體廢物的產(chǎn)生，通過現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈對其進(jìn)行加工再處理，可將產(chǎn)生的固體廢物變廢為磚，生產(chǎn)的磚可應(yīng)用于園林和道路建設(shè)。而且焚燒爐在投產(chǎn)中產(chǎn)生的蒸汽既能應(yīng)用在發(fā)電并網(wǎng)，又能對企業(yè)提供熱能應(yīng)用，帶動(dòng)周邊工業(yè)的發(fā)展與建設(shè)的同時(shí)提高了經(jīng)濟(jì)效益，為周圍居民提供了就業(yè)機(jī)會(huì)，提高其生活水平。

5 垃圾焚燒爐的發(fā)展前景

結(jié)合焚燒鍋爐應(yīng)用現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，鍋爐受熱面腐蝕問題嚴(yán)重影響焚燒鍋爐的使用壽命，現(xiàn)有對水冷壁管施加鎳基堆焊層的防護(hù)方法可增強(qiáng)其抗腐蝕性能。經(jīng)過水冷壁管堆焊層應(yīng)用之后的一個(gè)檢驗(yàn)周期驗(yàn)證，測量發(fā)現(xiàn)壁厚減薄量很小，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用對受熱面管起到了很好的抗腐蝕性作用。但對受熱面管實(shí)施鎳基堆焊層的成本相對很高，對設(shè)備建設(shè)的投入較大，因此研發(fā)新技術(shù)以降低設(shè)備成本尤為重要，前景遠(yuǎn)大。開發(fā)出成本較低的方法應(yīng)用到抗腐蝕性材料中將大大節(jié)省成本，提高設(shè)備的安全性能和延長受熱面的使用壽命。焚燒爐爐膛結(jié)焦和積灰對鍋爐管壁之間的熱傳遞影響很大，不同的爐型受熱面結(jié)焦和積灰情況不同，如臥式余熱鍋爐的積灰嚴(yán)重程度會(huì)比立式余熱鍋爐的低，人工清理積灰工作量也相對較少；爐膛不同配風(fēng)比例對垃圾燃燒產(chǎn)生的熱輻射效益有不同影響，優(yōu)化配風(fēng)比例，可以提高燃燒熱效率，促進(jìn)資源合理利用，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

隨著生活水平的提高，對美好環(huán)境的需求不斷提升，城市垃圾處理問題更加受到重視，垃圾焚燒鍋爐的應(yīng)用很好地解決了現(xiàn)有垃圾處理方面的難題，同時(shí)也滿足垃圾量變化下可調(diào)控處理能力。垃圾的焚燒處理也給垃圾焚燒爐的發(fā)展帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，隨著垃圾焚燒爐的技術(shù)不斷成熟，其應(yīng)用也會(huì)越來越廣。垃圾焚燒爐雖然在前期投資較大，但長期運(yùn)營產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^，因此一些企業(yè)積極投資構(gòu)建。同時(shí)，國家政策也給予支持，給企業(yè)提供融資便利，設(shè)立專項(xiàng)資金，對發(fā)電并網(wǎng)給予補(bǔ)助，提供一個(gè)健康的成長環(huán)境，為垃圾焚燒行業(yè)的發(fā)展作出一定的貢獻(xiàn)和支持，也為后續(xù)垃圾焚燒爐的成長建設(shè)提供有力的保障。

6 結(jié)語

垃圾焚燒爐在國內(nèi)應(yīng)用越來越多，不僅解決垃圾處理問題、改善周邊環(huán)境，而且加快城市發(fā)展。焚燒鍋爐的應(yīng)用為垃圾處理焚燒鍋爐的選型提供依據(jù)，為今后的創(chuàng)新發(fā)展奠定基礎(chǔ)。相關(guān)企業(yè)應(yīng)不斷提升垃圾焚燒爐的技術(shù)優(yōu)勢，解決設(shè)備生產(chǎn)過程的突出問題和矛盾，使我國垃圾焚燒技術(shù)走在行業(yè)前列，在不久的將來讓城市文明在人們眼前煥然一新。