【文章內容簡介】 無需控制堆肥制品中重金屬含量管理水平一般高較高從表41可見，對于沿海地區(qū)經濟比較發(fā)達的城市，特別是江南地區(qū)、人口密度大，地下水位高，由于垃圾填埋場占用場地較大，選址困難的狀況將日趨嚴重，應考慮采用焚燒處理。 國際上生活垃圾焚燒技術狀況和爐型比較 國際上生活垃圾焚燒技術狀況國外垃圾焚燒供熱發(fā)電，工藝流程大同小異，主要差別在于焚燒爐結構各不相同。而不同爐型的焚燒廠也僅是焚燒爐本體部分有較大的差別，多數采取原生垃圾直接焚燒的方式，少數(主要在美國和日本)采用專門制備的垃圾衍生燃料后焚燒。目前國外用于生活垃圾直接焚燒的有：爐排爐、回轉窯爐和流化床爐。 焚燒爐型比較目前世界上應用于處理固體廢物的焚燒爐按燃燒反應過程可分為直接焚燒和熱解氣化焚燒；按燃料運動和氣固混合方式可分為機械爐排爐、回轉窯爐和流化床爐等。目前處理生活垃圾應用最廣的為機械爐排爐，其次為流化床爐，熱解氣化焚燒所占比例較小，主要用于處理工業(yè)垃圾。 機械爐排爐機械爐排爐是發(fā)展最早,應用歷史最長的焚燒爐。如下圖41所示。機械爐排爐垃圾燃燒反應過程是以堆積形態(tài)在爐排上進行的,并隨爐排移動,反應所需空氣以較小的風速穿過垃圾料層，不吹起料層。機械爐排爐垃圾和空氣接觸狀況較差,為改善其接觸條件，提高垃圾的燃燼程度，研制出了多種結構形式往復式爐的機械爐排爐，如固定式爐排爐、移動圖41爐排爐垃圾焚燒爐簡圖 排爐、式爐排爐、多階滾筒爐排爐等等。 機械爐排爐對垃圾的形態(tài)和尺寸要求不高，生活垃圾不需分選破碎等預處理工序即可直接入爐焚燒，但機械爐排爐對垃圾的熱值要求較高，垃圾水分含量高、熱值低時，燃燒穩(wěn)定性較差，翻攪不徹底時，焚燒不充分，排渣的熱灼減量高。由于機械爐排爐發(fā)展歷史長、技術成熟、可以直接焚燒原生垃圾，是目前世界上投入運行使用數量最多的一種焚燒爐。機械爐排焚燒爐的爐排是焚燒爐的核心部件；現代化的大型機械式爐排焚燒爐,爐排材料需用高級耐熱合金鋼，爐排加工精度和運動控制要求高，因此機械式爐排焚燒爐的投資和維修費都很高。 回轉窯式焚燒爐回轉窯式焚燒爐是在圓柱形金屬殼內砌筑耐火磚，水平安放稍有傾斜。通過爐體整體轉動達到垃圾均勻混合并沿傾斜角度向出料端移動?；剞D窯式焚燒爐須配備二次燃燒室，垃圾在回轉窯爐內分解產生可燃氣體，其中未燃燒的可燃氣體在二次燃燒室內達到完全燃燒。二次燃燒室一般需加輔助燃料才能正常運行，運行成本較高。圖42所示?；剞D窯式焚燒爐多用于有機污泥等工業(yè)如垃圾或特種垃圾處理，用于42回轉窯型垃圾焚燒爐簡圖 焚燒生活垃圾的業(yè)績較少。 流化床焚燒爐流化床爐為近二十年間發(fā)展起來的技術，適用于燃燒劣質燃料，氮氧化合物(NOx)排放低，垃圾焚燒徹底，垃圾滲瀝液可入爐回噴，越來越受到重視。（1）流化床爐的主要特點和優(yōu)點爐排爐是利用爐排或滾筒的機械作用攪拌爐內垃圾，促進其燃燒。由于機械攪拌作用有限，因此很難做到燃燒完全。而流化床爐是在高速氣流作用下，由氣流驅動垃圾在爐膛內沸騰流動，同時氣體與顆粒發(fā)生激烈碰撞混合，因而使其燃燒強度大大超過爐排爐和回轉窯爐。流化床爐內存有相當于幾十倍垃圾量的石英砂作為床料，其溫度高達800℃以上，被用作熱載體加熱垃圾，可迅速干燥垃圾中的水分，平衡穩(wěn)定爐內各部分的溫度。由于垃圾和床料組成顆粒體系尺寸差別大，流化床內自動生成以固相燃燒為主的密相區(qū)(即一次燃燒)和以氣相燃燒為主的稀相區(qū)(即二次燃燒)。密相區(qū)位于爐體下部,溫度稍低,垃圾和床料在此翻騰混合，使垃圾干燥、點燃、氣化和燃燒。稀相區(qū)位于爐體上部，通過補充二次空氣后,未燃燼的氣態(tài)物質繼續(xù)燃燒,溫度比密相區(qū)略高,確保焚燒徹底，并為破壞二惡英類物質的前體物提供所需要的溫度和停留時間。在焚燒余熱利用上，流化床除了可采用水冷壁、屏式換熱面、尾部換熱面外，還可以在密相區(qū)設置埋管換熱面。利用埋管換熱面作高溫過熱器，可以避免垃圾焚燒尾氣對管壁的高溫腐蝕，提高垃圾焚燒發(fā)電量，在相同的焚燒量下，485℃的蒸汽的發(fā)電量比400℃的蒸汽多20％以上。另外可通過控制埋管傳熱量快速有效的控制密相區(qū)燃燒溫度的波動。近年隨著流化床垃圾焚燒爐在爐體結構和燃燒控制技術方面的不斷改進與發(fā)展，不但燃燒徹底(燃燒效率達到98%以上，灰渣熱灼減率低于1%)，且能有效控制氮氧化合物(NOx)、二氧化硫(SO2)、氯化氫(HCl)及二惡英類等二次污染物的產生。此外，在設備投資、運行成本、控制和維護方面也有許多優(yōu)點。（2）流化床不同爐型的差異按流化床爐內氣流速度的不同，可以將流化床分為鼓泡床和循環(huán)流化床。如圖43～44所示。鼓泡床的氣流速度僅為床料顆粒初始流化速度(umf)的數倍，一般2m/s左右；而循環(huán)流化床的氣流速度則為床料顆粒終端流化速度(ut)的數倍，一般大于5m/s。高的氣流速度對垃圾的燃燒非常有利：一是可以加劇床料、垃圾和空氣之間的混合；二是可直接提高氣流的湍流強度，從而提高傳熱、傳質和二次燃燒的強度；三是可使床料從流化狀態(tài)進入循環(huán)狀態(tài)，循環(huán)的床料可迅速平衡床內各部分(主要是一次燃燒室和二次燃燒室)的溫度，使流化床內燃燒溫度保持穩(wěn)定，對降低污染物排放十分有利。 圖43 鼓泡型流化床焚燒爐簡圖 圖44 循環(huán)流化床焚燒爐簡圖此外，循環(huán)流化床不僅可以利用埋管作為換熱和控制燃燒的手段，而且可以設置外置式換熱器作為高溫過熱器，徹底隔絕煙氣和過熱管束的接觸，從而完全避免高溫腐蝕。 循環(huán)流化床具有的優(yōu)勢循環(huán)流化床燃燒技術是在鼓泡床基礎上發(fā)展起來，具有更優(yōu)異的性能，用于城市固體生活垃圾焚燒的優(yōu)點可以概括為以下幾個方面：（1）燃料多變性適應性強城市固體生活垃圾作為燃料的最大特點就是它的多變性。居民的生活消費習慣、經濟生活水平、生活垃圾收集方法、天氣等因素都會影響城市固體生活垃圾的組成。不僅不同國家、不同城市的生活垃圾組成相差較大，就是同一城市也隨季節(jié)、天氣的不同而發(fā)生顯著的變化。由于床料的巨大熱容作用、床內混合劇烈及高負荷調節(jié)性能等特點使流化床較容易適應城市固體生活垃圾組成的多變性；同時易實現短時間的停爐壓火，而且重新啟動非常迅速。（2）燃燒效率高垃圾在流化床焚燒爐內燃燒徹底，灰渣熱灼減率小于1％，灰渣非常潔凈，無臭味；而機械式焚燒爐，垃圾在爐內的停留時間是一定的，不管垃圾燃燼與否，都將隨著爐排的運動離開爐膛。垃圾在機械式焚燒爐內依靠爐排的運動翻動垃圾，由于翻動程度較弱，部分垃圾不能和空氣充分接觸燃燒,造成燃燒不徹底，灰渣熱灼減率一般在3%～5％，灰渣中部分未燃燼有機物仍會散發(fā)出臭味。城市生活垃圾采用流化床焚燒處理后的灰渣含碳量通常低于1％，而且處于干燥狀態(tài)，所以具有較高的綜合利用潛力。（3）有效控制污染物的排放降低垃圾焚燒的污染物排放，既取決于尾氣凈化系統，更取決于直接降低焚燒時的原始排放。循環(huán)流化床由于燃燒穩(wěn)定，溫度均勻，對于控制NOx生成、降低燃燒過程中CO的濃度、有效破壞二惡英類物質非常有利，為確保污染物排放達標創(chuàng)造了至關重要的條件。（4）熱效率高流化床焚燒與機械爐排焚燒相比，具有熱損失小、熱效率高等優(yōu)點。如流化床焚燒鍋爐熱效率可達80％以上，而機械爐排熱效率一般在70%～80%之間。（5）良好的經濟性循環(huán)流化床截面熱負荷越大，結構緊湊，焚燒爐與余熱鍋爐合為一體，金屬消耗量少，價格較低。綜合上述分析，與其它爐型相比，循環(huán)流化床具有明顯優(yōu)勢。 國內垃圾處理技術發(fā)展和應用現狀我國垃圾焚燒處理技術應用較晚，1988年深圳建成投產我國第一座現代化生活垃圾焚燒廠，采用兩臺150t日本三菱公司馬丁爐排焚燒爐。由于我國城市生活垃圾熱值普遍較低，有時需噴油助燃，垃圾焚燒處理費用高，加之進口設備價格昂貴，未能在其它城市很快應用。90年代中期隨著我國經濟快速發(fā)展，城市人口的增加，垃圾產量不斷增長，可供垃圾填埋的土地越來越難尋求，我國一些經濟發(fā)達的城市重新考慮采用焚燒方法處理生活垃圾。因此，90年代中期開始我國生活垃圾焚燒技術的開發(fā)和應用得到了快速發(fā)展。國內目前建成投入運行的大中型生活垃圾焚燒廠有二十幾座，其中大部分采用機械爐排爐，其次為流化床焚燒爐。從這些焚燒廠的運行情況看：（1）由于垃圾熱值波動大，采用爐排焚燒爐，爐膛燃燒溫度很難維持850℃以上，必須采用噴油助燃或摻入一定數量的工業(yè)垃圾。流化床焚燒爐由于可以采用煤助燃，因此，具有較好的經濟性。（2）垃圾焚燒產生的殘渣，采用爐排爐由于垃圾在燃燒過程翻動不徹底，排出物有的尚未燃燼，灼燒殘余通常為3%～5％，甚至更高。流化床焚燒爐垃圾是在強烈的氣固攪拌下燃燒，所以燃燼徹底，殘渣熱灼減率小于1％。（3）采用爐排爐垃圾滲瀝液需要建污水處理設施進行處理，才能排入市政污水管網。采用流化床焚燒爐滲瀝液可直接噴入爐內進行高溫分解處理，滲瀝液處理簡單，處理成本低。并且由于滲瀝液可以回噴，垃圾池的容量比爐排爐小，可節(jié)省基建投資。（4）從煙氣排放監(jiān)測結果看，已投運的大型爐排爐和流化床焚燒爐結合半干法和布袋除塵技術，都能達到我國現行的《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB 184852001）,二惡英等排放達到歐盟2000標準。（5）流化床焚燒爐摻燒煤作為輔助燃料，運營成本低，垃圾補貼費為爐排爐的1/2～1/3。（6）采用循環(huán)流化床焚燒爐，宜對垃圾采用預處理。流化床焚燒爐對垃圾給料裝置要求較高，其基本工作特性要求能將垃圾連續(xù)和較為均勻地給入焚燒爐。給料系統是流化床爐的關鍵配套設備，目前國內流化床爐給料系統有以下幾種：（1）配備垃圾分選破碎系統。垃圾分選破碎系統由破袋機、滾筒篩、破碎機、磁選機和皮帶輸送機等設備組成。（2）采用雙軸螺旋給料機將混合垃圾直接給人焚燒爐內。（3）采用雙軸螺旋給料機、傾斜鏈板機和撥輪機組合給料系統。上述給料系統都是配置在爐前，從實際應用情況看，三種給料系統各有優(yōu)缺點，焚燒系統的故障也主要出在給料系統設備堵塞和纏繞等方面，雖能達到焚燒爐運行的基本要求，但未使流化床爐的優(yōu)勢最大限度地發(fā)揮出來，要進一步提高焚燒爐運行的穩(wěn)定性、可靠性和減少系統的故障率，垃圾給料系統需要進一步優(yōu)化設計。 本工程焚燒爐型的確定目前世界上應用于生活垃圾焚燒的各種類型焚燒爐達幾十種，新技術和新產品還在不斷發(fā)展，要選擇技術先進可靠的產品，必須結合無錫市城市生活垃圾特性進行全面的分析比較。（1）焚燒爐型的選擇和垃圾圾處理工藝密切相關，一般來說不經分撿的原生垃圾一般多采用機械爐排焚燒爐，垃圾分選破碎后則采用流化床焚燒爐具有較大的優(yōu)點。（2）垃圾熱值對焚燒技術的選擇有很大的影響。垃圾熱值低，采用爐排爐焚燒殘渣不易燒透，助燃油消耗大，運行成本高。流化床爐適合低熱值垃圾焚燒，流化床爐用煤助燃，助燃燃料成本低，無錫市的垃圾熱值總體較低，采用煤助燃的流化床焚燒爐經濟性較好。（3）本工程建設方是地方電力公司，在循環(huán)流化床燃煤鍋爐運行方面有豐富的經驗。（4）采用循環(huán)流化床焚燒爐，可降低投資，減少運行費用，減少垃圾補貼費，減輕市政負擔。綜合考慮焚燒爐對垃圾熱值適應性、輔助燃料要求、技術經濟性、國內運行業(yè)績與項目具體情況，本項目選用無錫華光鍋爐股份公司生產的循環(huán)流化床垃圾焚燒爐。該爐是無錫華光鍋爐股份有限公司和中科院工程熱物理所中聯環(huán)保能源有限公司研制的垃圾焚燒鍋爐技術，具有以下特點：① 適應性強 ，用循環(huán)流化床技術，可以按垃圾∶煤為4∶1比例焚燒垃圾和摻燒煤，并且隨著垃圾熱值的提高，可逐步降低摻煤量。② 排渣容易,殘?zhí)剂康?。用傾斜床面、超大排渣口技術,有利于順利排渣,對垃圾的預處理要求較低。③ 爐子處理量調節(jié)范圍大。采用合理的設計和調節(jié)措施，為本工程設計的爐型額定處理量為400t/d，最大處理量可達500t/d。④ 爐膛內煙氣溫度高，不易產生二惡英等有害氣體，且可回噴垃圾滲瀝液，省去復雜的污水處理系統。⑤ 采用外置式換熱器和高溫分離技術，不會發(fā)生金屬高溫腐蝕現象，分離效率高，受熱面不易磨損，鍋爐的熱效率較高，可靠性好。⑥ 鍋爐的運行操作、控制要求較高。該垃圾焚燒鍋爐已經有單臺處理量為350t/d～500t/d的系列產品，其400t/d爐子于2001年在浙江紹興建成投入運行。并在2002年9月通過了產品鑒定。設計處理量為450t/d～500t/d的焚燒爐已用于無錫益多、山東臨沂、河北石家莊、浙江諸暨等工程。 焚燒爐容量確定和系統要求根據無錫市環(huán)衛(wèi)規(guī)劃及對服務區(qū)的產量預測，本廠日處理垃圾確定為1200t。 垃圾處理線數確定生活垃圾焚燒廠為市政環(huán)衛(wèi)工程，應考慮工廠全年365天持續(xù)不間斷運行，以保證生活垃圾的連續(xù)焚燒處理。因此，焚燒爐配置原則上要求在有焚燒爐檢修時，其它運行的焚燒爐也要通過負荷的調節(jié)滿足垃圾處理量要求。焚燒爐設置數量少，難以滿足焚燒爐檢修期間垃圾處理量要求，焚燒爐設置數量多，則增大了投資、運行和維修費。綜合考慮本工程的具體情況，采用3條處理線較為合適。 運行情況及年處理量的確定本工程設計日處理垃圾量為1200t/d，鍋爐廠保證的鍋爐年有效運行時數為7200h，單臺額定處理量定為400t/d、最大處理量為500t/d。正常運行時，全年中170天3臺爐子以額定處理量運行，處理垃圾1200t/d；當1臺檢修時，另外兩臺以最大處理量運行，處理垃圾1000t/d，全年中運行天數為195天。 焚燒線系統要求為滿足垃圾焚燒，在目前垃圾熱值偏低的情況下，摻入一定量的煤助燃，同時考慮對外供熱的要求，本設計摻煤量按20％計，在垃圾熱值升高后，逐步降低摻煤量。垃圾熱值和摻煤量關系如表42所示。表42 垃圾熱值與輔助燃煤量關系表年 份單 位設計值200520062008201020152020預測低位熱值kJ/kg5179504551795512584864567127輔助燃煤量％20202011為保證垃圾焚燒爐運行穩(wěn)定性，對部分垃圾，如大塊或影響爐況的垃圾進行預處理。預處理系統布置在卸車大廳底部，設置破碎機和磁選機，將垃圾中大塊物料破碎，去除鐵磁性物質；在預處理線上預留了人工分選設施，