浅谈垃圾焚烧与热能利用

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中图分类号：TU976+.41 文献标识码：B文章编号：1008-925X（2012）11-0118-01

摘 要 结合城市垃圾特点， 应用成熟可靠的垃圾焚烧技术， 实现了能源有效回收与利用， 达到了资源化的目的。

关键词 城市垃圾； 垃圾焚烧技术；热能利用

1前言

随着城市经济的高速发展和人民生活水平的日益提高， 城市垃圾量也越来越多。城市垃圾的处理已成为直接影响城市经济建设、人民生活质量的重要因素。根据建设部城市建设统计年报， 2011年我国城市生活垃圾清运量已达1. 7 亿吨， 而且每年以8% ～ 10% 的速度递增。这些垃圾不仅占用土地、破坏景观， 而且还传播疾病， 严重地威胁着居民的健康， 同时对城市大气和周围水质的危害也极为严重。因此对城市垃圾进行无害化、减量化和资源化处理已成为基础建设中的重要任务之一。目前世界各国城市垃圾的处理方式主要有填埋、堆肥和焚烧三种。采用垃圾焚烧技术既可达到减容、减量、减少垃圾运输和无害化的目的， 又能有效利用垃圾焚烧产生的热能供热或发电， 因而采用焚烧法处理垃圾是一种主要方法，近年来， 美国也转向采用焚烧法， 大中型焚烧厂180 多座， 焚烧所占的比例已达20% 以上， 目前最大的垃圾发电厂已经在底特律市建造， 日处理垃圾量4000t ， 发电量65MW。尽管我国目前城市垃圾焚烧的比例还极少， 但垃圾焚烧、能源回收的办法是我国城市垃圾处理的一个主要方向。曾经有一段时间， 因担心垃圾焚烧之后的烟气中残留有毒致癌物质二噁英， 人们开始怀疑垃圾焚烧的途径是否正确。为此， 各国都积极地投入到这方面的研究， 经过科技人员的努力， 已掌握了如何控制、减少垃圾焚烧时产生二噁英的行之有效的办法。这样通过焚烧而达到化废为宝的方法， 再次得到了大家的认可与赞同。一些发达国家甚至立法规定垃圾必须焚烧， 不许直接填埋。

2 垃圾焚烧技术

2.1 垃圾成分及焚烧条件：垃圾含有可燃物质和不可燃物质两大部分， 其中可燃部分包括废弃纸张、破布、竹木、皮革、塑料和动植物残余物等。而不可燃部分为各类废弃金属、沙石、玻璃、陶瓷碎片等。可燃份中其化学成分含有碳、氢、氧、氮、挥发性氯、燃料性硫等元素， 这些元素在燃烧过程中与空气中的氧起反应， 生成各种氧化物或部分元素的氢化物。垃圾焚烧必须具备一定的要求与条件： 要使生活垃圾维持燃烧， 就要求其燃烧释放出来的热量足以提供加热垃圾到燃烧温度所需要的热量和发生燃烧反应所必须的活化能。否则， 要添加辅助燃料才能维持燃烧。这就是说， 垃圾要具有一定的发热值，一般认为， 垃圾低位发热值> 5000kJ/ kg（ 1200kcal/kg） ， 可以进行焚烧处理。我国垃圾热值远低于发达国家， 并且其成分因地域、季节、城市消费水平以及年份的不同而变化。一般城市生活垃圾低位发热值在3350～ 5000kJ/ kg （ 800～ 1200kca1/ kg ） 范围内（ 发达国家和地区垃圾低位发热值一般在7500 ～10450kJ/ kg） ， 且具有非均质性和多变性。在运行中要有很强的适应性， 要根据垃圾成分的波动对燃烧过程进行及时有效的调整， 以保证垃圾及时引燃和稳定燃烧。因此， 性能优良的燃烧设备是垃圾锅炉的关键之处。

2.2 垃圾焚烧技术：国内外垃圾焚烧技术主要有三大类： 旋转燃烧技术（ 也称回转窑式） 、炉排炉层状燃烧技术和循环流化床燃烧技术。

2.2.1 旋转燃烧技术：旋转焚烧炉燃烧设备主要是一个缓慢旋转的回转窑， 其内壁可采用耐火砖砌筑， 也可采用管式水冷壁， 用以保护滚筒。它是通过倾斜筒体连续、缓慢地转动， 利用内壁耐高温抄板将垃圾由筒体下部在筒体滚动时带到筒体上部， 然后靠垃圾自重落下， 于垃圾在筒内翻滚并与空气充分接触， 完成着火、燃烧和燃尽三个阶段。回转窑过去主要用于处理有毒有害的医院垃圾和化工废料。

2.2.2 炉排炉层状燃烧技术：层状燃烧技术发展较为成熟， 这种焚烧炉因为具有对垃圾的预处理要求不高、对垃圾热值适应范围广、运行及维护简便等优点， 许多国家采用这种燃烧技术。为使垃圾燃烧过程稳定， 层状燃烧关键是炉排。

垃圾在炉排上通过三个区段： 预热干燥段、燃烧段和燃尽段。

2.2.3 循环流化床燃烧技术：循环流化床燃烧是20 世纪80 年展起来的一种清洁燃烧技术。对于垃圾采用循环流化床燃烧方式， 我国科研工作者做了大量的工作， 流化床燃烧技术目前已趋于发展成熟。

3 垃圾焚烧的热能利用

垃圾焚烧后产生了大量的高温烟气， 这些热能必须要有效回收和利用， 而且后阶段烟气处理的除尘设备的入口温度有一定的限制， 如袋式除尘器入口温度一般为160 度， 这就有必要将烟气温度降低到一定的水平。烟气冷却方法很多， 其中之一就是在尾部布置空气预热器， 不仅是降低了排烟温度而更主要的是把冷风变为有一定温度的热风再送入炉内以提高垃圾的燃烧效率， 特别是当焚烧高水分、低热值的生活垃圾时， 提高进入垃圾焚烧炉的助燃空气温度是有效措施之一。更主要的一种方法就是配置余热锅炉， 将焚烧炉中的高温烟气的热量回收， 以获得一定压力和温度的热水或蒸汽， 用于供热或发电。我国垃圾焚烧技术的研究与应用起步相对较晚， 应当积极探索、研究、开发适合我国国情的技术，特别是循环流化床焚烧方式和炉排焚烧方式， 其技术已逐步走向成熟。这些焚烧技术不仅在对城市垃圾进行无害化、减量化处理， 同时也实现了能源有效回收与利用， 达到了资源化的目的。对垃圾进行预处理时先对其进行分类筛选， 把热值高的垃圾集中处理， 就更能发挥垃圾焚烧的优点。

考虑到我国的实际情况， 在研制大型垃圾焚烧锅炉、建设大规模垃圾焚烧厂的同时， 也应该鼓励研制开发中、小型垃圾焚烧设备。