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            生活垃圾焚烧发电工艺方案

            发布时间: 2018-10-18 22:00:00   作者:无   来源:

            0引言

                   中国正处于城市化快速发展时期,城市人口不断增加。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,生活垃圾也在增多,中国各城市普遍陷入了“垃圾围城”的困境,严重影响了城市的发展和人民生活水平的提高。生活垃圾管理与污染防治是城市环境保护工作的重要内容之一,因此,对于生活垃圾的处理,亟需以科学发展观为统领,实现城市垃圾的减量化、无害化和资源化的“三化”处理,这是城市实现可持续发展需解决的问题。

            1垃圾处理方式的选择

                   近10年来,生活垃圾量逐年递增,生活垃圾清运量相比10a前增长了近1.4倍,见图1。目前,国内外常用的城市垃圾处理技术方式有三种:填埋、堆肥、焚烧。

            1.1垃圾填埋

                   垃圾填埋是目前世界各国普遍采用的一种垃圾处理方式。垃圾填埋可以直接接纳城市垃圾,也可以处理垃圾焚烧、堆肥等过程中产生的二次废弃物,是城市垃圾处理中不可缺少的组成部分。

                   垃圾填埋处理的优点为:最初投资少,适用性强,可接纳各种城市生活废弃物,处理能力强,生产性投资比较少,运行费用低,不受垃圾成分变化的影响,在有适当的土地资源可利用的情况下,垃圾填埋是一种最为经济的垃圾处理方式。

                   但是,随着经济的发展和垃圾不断增量,选择合适的垃圾填埋场地越来越困难,大多数城市近郊都找不到合适的填埋场地;随着环境卫生标准的提高,垃圾填埋的处理成本也越来越高。因此,需要大力发展更为经济、环保的垃圾无害化处理方式。

            1.2垃圾堆肥技术

                   垃圾堆肥具有悠久的历史,它是将城市固体有机废物(包括城市生活垃圾、污泥等)经过堆肥发酵,通过有机物降解处理,以实现垃圾处理的无害化和减量化。垃圾发酵后,能形成具有一定肥效的土壤改良剂和调节剂,可用于园林绿化、土壤改造和农业种植等。

                   垃圾堆肥处理是目前中国城市垃圾处理方法之一,但是,单独采用城市垃圾堆肥技术时,因有机物少、肥效不大,需混合有机物垃圾,而且垃圾堆肥的消纳量有限,无法满足日益增长的垃圾处理需求。

            1.3垃圾焚烧技术

                   垃圾焚烧处理是将垃圾高温分解与深度氧化的综合处理过程,通过焚烧使垃圾固体废弃物氧化分解,实现垃圾的减容减量、无害化和资源化处理。城市生活垃圾主要是无机—有机混合性固体废弃物,焚烧法处理是一种有效的处理方法。垃圾焚烧的优点在于能够快速且大幅度减少可燃性固体废弃物的容积,彻底消除有害的细菌和病毒,破坏垃圾中的毒性有机物,并且可回收热能用于发电,变废为宝。垃圾焚烧的缺点是容易造成大气污染,需配置有效的烟气处理系统,包括除尘、脱硫脱酸、二噁英去除等,投资和运行费用比较高。

                   但是,在当前世界能源短缺、生活垃圾逐年递增的情况下,采用合理的生活垃圾焚烧处理方式是解决“垃圾围城”现象的一种有效途径,也是一种新的能源途径。因此,生活垃圾的焚烧处理在近年来得到了相关部门的高度重视,也得到了国家政策的支持。国家发改委、住建部在20161231日发布的《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》(发改环资〔20162851号)中指出:“经济发达地区和土地资源短缺、人口基础大的城市,优先采用焚烧处理技术,减少原生垃圾填埋;到2020年底,设市城市生活垃圾焚烧处理能力占无害化处理总能力50%以上,其中,东部地区达到60%以上。”

                   从图2和图3中可以看出,近10a来,国内生活垃圾焚烧处理得到了快速发展,至2016年,焚烧处理量相比10a前增加了5.1倍,生活垃圾焚烧无害化处理厂也从2007年的66座增加到了249座。

            2垃圾焚烧技术方案

                   垃圾焚烧处理工艺主要包括焚烧炉、余热锅炉、烟气净化系统三部分,其中,焚烧炉是垃圾焚烧处理工艺中的核心设备,其对垃圾处理的整体工艺路线、焚烧效果、工程造价、运行的稳定性、经济效益等都起着至关重要的作用,是实现垃圾焚烧无害化处理的关键。

            2.1垃圾焚烧的方式

                   国内在建和投运并且比较符合中国垃圾特性的大型垃圾焚烧设备,大致可分为以下几种类型:机械炉排炉、流化床焚烧炉、回转式焚烧炉、静态热解焚烧炉等。其中,应用最普遍的是机械炉排炉和流化床焚烧炉两种垃圾焚烧处理方式。这两种焚烧处理方式各有优缺点,主要性能对比情况如表1所示。

                   通过表1的比较可知,流化床焚烧炉投资少,但需要添加煤和石英砂,运行成本高,故障率高,运行维护工作量大。机械炉排焚烧炉历史悠久,技术成熟可靠,具有以下几个特点:a)机械炉排炉技术成熟,垃圾处理范围大,尤其是大型焚烧厂几乎都采用该炉型;b)机械炉排炉能够适应国内垃圾高水分、低热值的特性,对垃圾适用性强;c)操作可靠方便,对垃圾适应性强,燃烧效率高,不易造成二次污染;d)经济性高,垃圾不需要预处理直接进入炉内,运行费用相对比较低;e)设备寿命长,稳定可靠,运行维护方便。

                   同时,机械炉排炉垃圾焚烧处理方式得到了国家政策的支持。根据国家建设部、科技部、国家环保总局发布的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》(建城〔2000120号)要求,“目前垃圾焚烧宜采用以炉排炉为基础的成熟技术,审慎采用其他炉型的焚烧炉”。因此,机械炉排炉已成为国内垃圾焚烧处理主流技术工艺方案。

                   目前,国内已建成、投运的、最大的生活垃圾机械炉排焚烧项目是长沙市垃圾焚烧发电项目,它也是世界同期在建规模最大的垃圾焚烧发电项目,建有6×850t/d机械炉排焚烧炉,配2×45MW汽轮发电机组,日处理量5000t,年处理量1.80×106t,年发电量5.18×108kW·h,具有良好的社会效益和经济效益。

            2.2机械炉排炉焚烧流程

                   垃圾仓中的生活垃圾由垃圾抓斗放入垃圾进料斗,再进入炉排上方,垃圾在炉排上进行层状燃烧。在炉排干燥段,垃圾被预热、气化;在燃烧段,垃圾进行焚烧;在燃尽段,垃圾被燃尽,并排出垃圾焚烧后的灰渣,实现生活垃圾的无害化焚烧处理。在垃圾焚烧过程中,通过炉排机械运动使垃圾料层不断松动,对垃圾起到切割、翻转和搅拌的作用,使垃圾与空气充分接触,达到较理想的燃烧效果。垃圾的燃烧所需一次风通过风机由炉排底部送入,根据垃圾热值与水分的不同,送入炉热风或冷风,同时,在炉排上部送入二次风助燃,调节燃烧效果。垃圾燃烧后产生的高温烟气从焚烧炉上部燃烧室出口引出,进入布置于焚烧炉上方的余热锅炉,烟气在余热锅炉内进行换热冷却,产生高温蒸汽用于发电。机械炉排炉垃圾焚烧过程如图4所示。

            3结语

                   随着经济与城市建设的发展,生活垃圾的产量也逐年增加,国内城市现有垃圾填埋场库容大都达到饱和状态,土地资源相对紧张。因此,采用焚烧发电为主的生活垃圾处理工艺是经济和社会发展的大趋势。

            同时,生活垃圾焚烧处理既要考虑经济效益,更要注重社会效益,落实其社会责任,充分考虑垃圾焚烧厂建设可能引起的邻避效应。

                   以上是对生活垃圾焚烧处理工艺方案的一般阐述,其中细节问题还需进一步深入探讨。随着垃圾焚烧技术的发展和进步,将逐渐实现垃圾的“三化”处理,促进城市可持续和协调发展。