城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展

陳旭

上海環(huán)境集團(tuán)再生能源運(yùn)營管理有限公司老港分公司 上海 201399

引言

城市垃圾焚燒技術(shù)在城市的環(huán)境規(guī)劃過程中運(yùn)用的比較普遍?；诖?，本文將全面綜合地分析和討論該技術(shù)的使用，并詳細(xì)分析未來垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展前景，以便從根本上解決垃圾發(fā)電技術(shù)推廣應(yīng)用問題以及實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的普及和進(jìn)一步發(fā)展。

1 垃圾焚燒發(fā)電的原理

垃圾焚燒是指將垃圾中有害物質(zhì)置于高溫下進(jìn)行高溫焚燒，通過高溫對垃圾及其有害物質(zhì)進(jìn)行熱解的過程，然后對部分熱量進(jìn)行回收，進(jìn)而將大量熱量通過換熱變成蒸汽，利用汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換成電能。利用除塵設(shè)備對焚燒加熱過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)行凈化。燃燒后，廢物垃圾質(zhì)量減少70%，體積減小一半以上。焚化垃圾的好處包括加熱和發(fā)電、占地面積小以及將廢渣用作建筑材料，這些優(yōu)勢都是通過對垃圾進(jìn)行焚燒后形成的。因此，為了減少生活垃圾的質(zhì)量和體積，使垃圾可以焚化以徹底消滅細(xì)菌，急需建設(shè)大量的垃圾焚燒工廠。

2 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的工藝流程設(shè)置

2.1 垃圾儲存

在儲存城市固體垃圾和生活垃圾的過程中，必須提前清除有毒、有害和不易燃物質(zhì)。之后就可以拉進(jìn)場地進(jìn)行焚燒前儲存，進(jìn)場前需要稱重，然后將垃圾放入垃圾儲蓄池之中。一般來說，垃圾儲存池可儲存城市垃圾長達(dá)七天之久。當(dāng)垃圾放入存儲池后，還需要將垃圾進(jìn)行混合攪拌，并添加相應(yīng)的試劑處理。在這一階段，垃圾容易出現(xiàn)一些液體滲出的現(xiàn)象，這也是相關(guān)單位必須通過技術(shù)手段加以控制的一個(gè)問題。

2.2 城市垃圾焚燒

在垃圾處理階段，垃圾沿著下料裝置被送至平臺，然后在后期由給料裝置平臺進(jìn)行初步處理，然后將垃圾推入焚燒爐進(jìn)行集中燃燒。燃燒后焚燒爐會殘留一定量的廢渣。垃圾焚燒爐的基本類型主要包括循環(huán)流化床床爐和爐排爐。不同的處理方法也取決于不同的技術(shù)條件，因此必須根據(jù)具體的燃燒需要使用不同的技術(shù)和方法。

2.3 鍋爐余熱發(fā)電

垃圾焚燒爐配有余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組。由于城市垃圾焚燒過程中會產(chǎn)生大量熱量，并且這些熱量在余熱鍋爐中會因?yàn)楦邷?、水分等因素而形成大量蒸汽，其連續(xù)發(fā)電機(jī)組件的實(shí)際運(yùn)行主要由汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)組件驅(qū)動。

2.4 垃圾滲濾液

垃圾在垃圾坑內(nèi)發(fā)酵處理會產(chǎn)生一些有污染損害的垃圾滲透液。其基本特征是重金屬的含量比較高，氨氮成分多，氣味較刺激。所以一般會在垃圾發(fā)電站內(nèi)建設(shè)污水處理點(diǎn)，將其產(chǎn)生的滲濾液進(jìn)行科學(xué)處理后，達(dá)標(biāo)才可以排放。目前，我國對污水處理有較多的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，在處理期間使用以膜生物反應(yīng)器為代表的最新技術(shù)的效果比較顯著，因此使用該技術(shù)方法處理的廢液可滿足國家去除雜質(zhì)的要求，進(jìn)而能夠達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 煙氣凈化

城市垃圾在焚燒的過程中會釋放出大量的有害氣體。在某些酸性氣體和重金屬大量產(chǎn)生的情況下，應(yīng)考慮對這些廢氣進(jìn)行凈化，以避免其他污染物進(jìn)入環(huán)境和大氣，然后對生態(tài)環(huán)境造成污染。一般而言，廢氣凈化可分為半干式反應(yīng)塔、濕式反應(yīng)塔，半干式反應(yīng)塔與袋式除塵器需要組合工作。然而，在污水處理方面，此種方法的應(yīng)用投入成本較大，是半干法投入的近兩倍。

2.6 爐渣、爐灰處理

垃圾焚燒后過爐渣也構(gòu)成了大部分垃圾。但是，處理后的爐渣可以回收利用，也就是說這些濾渣還會再進(jìn)行焚燒。例如，使用某些環(huán)保建筑材料，如磚，它可以放置在礫石和灰中。一些飛灰將通過布袋除塵器進(jìn)行回收，而這些垃圾占據(jù)垃圾總量的近2.5%。飛灰還會給工人帶來健康危害，進(jìn)行無害化的處理之后就可以將這些飛灰進(jìn)行填埋，以減少對土地的占用。

3 垃圾焚燒處理是實(shí)現(xiàn)垃圾無害化、減量化和資源化的最有效的手段之一

城市垃圾的處置不僅是我國的一個(gè)重要環(huán)境問題，也是世界各國的一個(gè)嚴(yán)重環(huán)境問題。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國城市人口大幅增長，城市規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，人們生活水平有了不同程度的提高，日常生活中產(chǎn)生的生活垃圾總量也在不斷增加。例如，占用土地還是比較小的問題，但是生活垃圾的有害物質(zhì)一旦滲入土壤就會污染地下水，對人們的生活帶來極大的破壞作用。而且還會對大氣造成污染，導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降，對人們的生活以及大自然的生態(tài)環(huán)境都帶來了極大的傷害，危害人類身體健康。因此，科學(xué)管理生活垃圾，選用科學(xué)有效的方法對垃圾進(jìn)行無害化處理已經(jīng)成為我國大部分城市急需解決的一大難題。

目前，生活垃圾無害化處理普遍采用的方法是焚燒、處理后填埋和綜合利用（如生產(chǎn)有機(jī)肥料、建筑材料、供熱和能源生產(chǎn)）。燃燒是城市垃圾熱化學(xué)處理的高溫技術(shù)。垃圾被作為廢棄物送到熔爐中燃燒。高溫可燃廢棄物組分與空氣中的氧氣發(fā)生劇烈反應(yīng)，釋放熱量，轉(zhuǎn)化為高溫廢氣和少量穩(wěn)定的固體殘?jiān)?。如果有足夠的熱值，垃圾可以用自身的能量自燃，垃圾焚燒產(chǎn)生的高溫燃燒氣體可以回收為熱能，殘?jiān)梢匝诼?，性質(zhì)穩(wěn)定，生活垃圾經(jīng)高溫焚燒后可完全去除細(xì)菌和病毒，有害氣體可在高溫下分解，達(dá)標(biāo)后燃燒排放。

焚燒與其他城市垃圾處理方法相比，具有以下獨(dú)特優(yōu)勢[1]：①體積縮減效果好。焚燒可將城市垃圾的體積減少到其總體積的一半以上。②能夠進(jìn)行集中消毒。高溫燃燒對垃圾中的有害物質(zhì)進(jìn)行完全分解，徹底消毒并殺死病原體，尤其是易燃致癌物、病毒污染物和有毒物質(zhì)，焚燒處理可以說是至今應(yīng)用的一種比較有效的方式，能夠減少后續(xù)處理過程對環(huán)境的影響。而且它還可以顯著降低排放廢氣和釋放氣體中污染成分的濃度。③這有助于廢物的回收，實(shí)現(xiàn)資源的再利用。焚燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?，其熱能通過焚燒廠余熱鍋爐吸收并轉(zhuǎn)化為蒸汽，這些蒸汽熱能可以用來發(fā)電。④占地面積小，可建在市區(qū)附近，既可節(jié)省土地，又可縮短垃圾運(yùn)輸距離，非常適合經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市使用?；谶@些優(yōu)點(diǎn)，可以說焚燒是實(shí)現(xiàn)廢物無害化、體積縮小和循環(huán)利用的最有效途徑之一，可以作為未來垃圾處理的發(fā)展方向。

4 垃圾焚燒爐技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)不同的焚燒規(guī)則，我國城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的使用主要包括以下幾個(gè)方面[2]：①熱解爐焚燒技術(shù)。垃圾中有機(jī)物的完全分解和NaOH堿液凈化熱蒸汽是熱解爐的運(yùn)行條件，在這一技術(shù)的運(yùn)用中，可以通過對空氣的隔絕，進(jìn)而將垃圾內(nèi)的有害物質(zhì)進(jìn)行分解。目前這種方法可以說是比較科學(xué)的。與爐排爐的成本相比，該設(shè)備的成本比率降低了近50%，且清洗能力相對較強(qiáng)。但是此方法也具有一定的局限性，如燃燒殘?jiān)奶己糠浅８?，這對熱解爐有害。因此它不適合每天都有極高生活垃圾產(chǎn)生的城市，因此無法進(jìn)行廣泛推廣。②爐排爐焚燒技術(shù)。中國大城市的垃圾焚燒能源生產(chǎn)與許多發(fā)達(dá)國家的垃圾處理和處置的方法大致相同。垃圾焚燒爐技術(shù)是主要技術(shù)，其技術(shù)原理如下：將垃圾倒入爐排，進(jìn)入爐排后，燃料油被用作輔助燃料，大量氧氣被用來支持燃燒。爐料通過機(jī)械運(yùn)動充分?jǐn)嚢韬突旌希猿浞址贌龔U物。爐排爐焚燒技術(shù)的好處如下：該裝置的年運(yùn)行時(shí)間高達(dá)8000h，所以這是一項(xiàng)運(yùn)用比較成熟的技術(shù)。與其他方法相比，廢物處理的成本低，通常用于處理所有類型的家庭廢物。其不足之處是設(shè)備的購置成本較高，后期的維修費(fèi)用也會相應(yīng)增加，而且燃燒效率低于流化床。③燃燒流化床技術(shù)，其工作方式是：將爐渣鋪設(shè)在工作爐上，然后將工作爐的爐溫上升到60℃以上。經(jīng)過對破碎后的生活垃圾進(jìn)行分類和其他步驟后，粉碎的生活垃圾被引入焚燒爐。同時(shí)，燃燒和混合摻燒比例低于20%的煤和爐渣，并在爐內(nèi)加熱砂子，使其充分發(fā)揮導(dǎo)熱作用，進(jìn)而可以快速燃燒垃圾，而且砂子可以進(jìn)行循環(huán)使用。

5 城市垃圾發(fā)電的實(shí)際情況以及未來發(fā)展方向

5.1 城市垃圾發(fā)電技術(shù)情況

1987年，我國的第一個(gè)垃圾焚燒發(fā)電廠驗(yàn)收合格并投入使用，從而奠定了垃圾發(fā)電技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。“九五”期間，垃圾焚燒發(fā)電越來越受到一些城市的歡迎，特別是南方的大中城市[3]。2000年至2003年3年間，在上海、深州、廣州等特大城市，以及蘇州、寧波等南方一些中等城市都擁有較大型的純垃圾焚燒處理裝置。而且，廣東和其他地方的建筑工程仍在不斷擴(kuò)大垃圾焚燒廠的建設(shè)。盡管近兩年來，我國垃圾處理總量和裝機(jī)容量發(fā)展迅速，但由于起步較晚，發(fā)展中還有不足之處。近年來，該行業(yè)得到了政府的大力支持，進(jìn)一步推動了垃圾發(fā)電技術(shù)在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市的發(fā)展。

5.2 城市垃圾發(fā)電技術(shù)的前景

我國城市垃圾發(fā)電技術(shù)尚不成熟，但發(fā)展速度與其他國家相比呈現(xiàn)出較快的發(fā)展趨勢[4]。由于我國的地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異較大，因此垃圾焚燒發(fā)電處理技術(shù)短期內(nèi)無法得到廣泛的應(yīng)用。但是，我們?nèi)匀恍枰褂靡恍﹪庀冗M(jìn)技術(shù)，以盡可能減少廢物處理的危害性，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，將廢物變廢為寶，成為城市可重復(fù)利用的資源。

5.3 城市生活垃圾發(fā)電技術(shù)應(yīng)用受到的阻礙

應(yīng)加強(qiáng)廢物焚燒技術(shù)的使用。根據(jù)中國工業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，中國采用的技術(shù)和設(shè)備往往是從國外進(jìn)口的，因此其適應(yīng)能力有待提高。目前，中國的產(chǎn)熱技術(shù)相對成熟，這一時(shí)期所需的設(shè)備通常都是本國生產(chǎn)。為了協(xié)調(diào)使用這些設(shè)備，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。在中國的混合垃圾收集模式中，非常有必要改進(jìn)垃圾收集模式并進(jìn)行分類。通過對垃圾進(jìn)行分類，可以及時(shí)將一些餐飲垃圾和高含水量垃圾分離出來，以避免高含水量對鍋爐溫度產(chǎn)生不利影響，從而可以避免增加運(yùn)營成本。由于垃圾焚燒爐發(fā)電廠建設(shè)的初始投資相對較大，且開發(fā)階段所需成本較高，因此在某些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，為購買廠房和設(shè)備準(zhǔn)備資金相對困難[5]。目前，城市垃圾燃燒產(chǎn)生能源已成為一項(xiàng)基本技術(shù)措施，鑒于此，結(jié)合產(chǎn)業(yè)投資和發(fā)展的實(shí)際情況，做好技術(shù)應(yīng)用的區(qū)位選擇至關(guān)重要，然后對社會各方面進(jìn)行規(guī)劃和完善，使建設(shè)項(xiàng)目能夠進(jìn)行多元化融資。

6 結(jié)束語

作為一個(gè)行業(yè)，垃圾處理不是一個(gè)簡單的市政工程項(xiàng)目。近年來，中國垃圾能源發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速，這主要是由于公民對城市環(huán)境保護(hù)意識的逐漸增強(qiáng)。特別是在一些經(jīng)濟(jì)條件較好的城市，政府采用直接投資的方式來促進(jìn)廢舊能源發(fā)電技術(shù)的推廣使用。因此，從能源回收和環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，國家應(yīng)制定相應(yīng)的政策和技術(shù)，加強(qiáng)熱垃圾焚燒技術(shù)研究，通過建設(shè)國家垃圾焚燒和氣體處理配套設(shè)施，進(jìn)一步提高我國城市垃圾處理水平，力爭趕上世界先進(jìn)國家的發(fā)展水平。