【正文】 the part of the fossil fuel power generation has a double reduction effect. Scientific trash burning treatment way has the covers an area of less reduction, and harmless, etc. Based on extensive reading of related literature at home and abroad on the basis of data a detailed discussion on the waste incineration power generation technology, the principle of the equipment, the process and the development of the situation at home and abroad to make a prehensive preliminary feasibility study, and puts forward how to develop with Chinese characteristics garbage burned power industry. Keywords:City life rubbish， garbage burned power generation， disposal， harmless handling 3 引言 隨著我國城市發(fā)展和人民生活水平的提高，垃圾處理無害化已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。歷年堆積的生活垃圾量已經(jīng)達(dá)到 60多億噸。 垃圾對社會的危害是多方面的。垃圾堆還侵占了大量城郊土地，同時造成更大范圍的農(nóng)田污染。更危險的是，垃圾集中堆放產(chǎn)生的甲烷是可燃?xì)怏w，當(dāng)與空氣混合達(dá)到一定比例時，遇火花會發(fā)生爆炸，直接威 脅到人們的生命財產(chǎn)安全。特別是改革開放以后，能源供給能力不斷增強(qiáng)，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展。往往只要經(jīng)濟(jì)發(fā)展加速，煤電油就會緊張，成為制約經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的瓶頸。但進(jìn) 入 21 世紀(jì)以來，能源供求形勢又發(fā)生了新的變化，工業(yè)化和城市化步伐加快，一些高耗能行業(yè)發(fā)展過快，能源需求出現(xiàn)了前所未有的高增長態(tài)勢。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，能源需求還會繼續(xù)增長，供需矛盾和資源環(huán)境制約將長期存在?；剂系氖褂檬?CO2 等溫室氣體增加的主要來源。解決好能源問題，不僅要注重供求平衡，也要關(guān)注由此帶來的生態(tài)環(huán)境問題。 在需求快速增長的驅(qū)動下，中國能源生產(chǎn)增長很快，煤炭增長尤為迅速。此外， SO煙塵、粉塵、 NOχ 以及 CO2排放量也有所攀升，給生 態(tài)環(huán)境治理帶來了難度。長期以來，由于對環(huán)境保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施重視不夠，投入不足，數(shù)量龐大的城市垃圾已對城市及城市周圍的生態(tài)環(huán)境構(gòu)成日趨嚴(yán)重的威脅。絕大部分垃圾未經(jīng)處理，堆積在城郊，垃圾堆存量已逾 70 億噸，侵占土地面 積 5 達(dá) 80 萬畝。 利用垃圾熱值 城市生活垃圾的處理關(guān)系到保護(hù)和改善生活環(huán)境、防治污染、使經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)等重要內(nèi)容。目前我國城市垃圾采用填埋處理方式仍達(dá) 90％左右，焚燒不到 5％。然而，由于生活垃圾成分復(fù)雜，堆肥產(chǎn)生的有機(jī)肥不僅肥效低，且重金屬含量多數(shù)超標(biāo)，污染土壤。 國內(nèi)外城市生活垃圾處理現(xiàn)狀 我國城市生活垃圾處理現(xiàn)狀 我國城市生活垃圾產(chǎn)量逐年增加，從 1981 年到 2020 年，我國城市生活垃圾清掃量由 3132 萬噸增至 14857 萬噸，年平均增長率達(dá)到 ％。我國城市生活垃圾處理處置能力和水平仍較低，無害化處理設(shè)施缺乏。但因為起步晚，垃圾處理總量和裝機(jī)總量都不大，占我國生活垃圾總量的 3%左右，發(fā)電總裝機(jī)容量 200 多兆瓦。城市生活垃圾用于焚燒發(fā)電、供熱的利用率，日本達(dá) 76％，北歐 (荷蘭、丹麥 )達(dá) 70％，新加坡高達(dá) 90％，以上，美國達(dá) 30％以上。歐美一些國家建起了垃圾發(fā)電站，美國某垃圾發(fā)電站的發(fā)電能力高達(dá)一百兆瓦，每天處理垃圾六十萬噸。越來越多的國家采用焚燒方式處理垃圾并成為一種趨勢，國外對城市垃圾的處理一般是隨國情而不同，往往一個國家中各地區(qū)也采用不同的處理方式，很難有統(tǒng)一的模式。發(fā)達(dá)國家城市生活垃圾處理情況比見表 11 所示。 衛(wèi)生掩埋 有計劃地在特定區(qū)域?qū)⑹占降睦M(jìn)行工程瓜實、覆土、使其集中自然分解。但占地大，對掩埋地周圍環(huán)境影響較大，對地下水也可能造成二次污染。該方式對垃圾成分有較高要求不能處理全部城 市垃圾，適宜與分類回收配合采用。此處理方式迅速、無害、自動化程度高，且焚化產(chǎn)生的熱能可供利用。 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù) 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)原理 垃圾發(fā)電是生物質(zhì)發(fā)電中的一種，包括垃圾焚燒發(fā)電和垃圾填埋發(fā)電。二是對不能燃燒的有機(jī)物進(jìn)行發(fā)酵、厭氧處理，最后干燥脫硫，產(chǎn)生一種氣體叫甲烷，也叫沼氣。 垃圾焚燒發(fā)電的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益 高溫焚燒配以先進(jìn)的煙氣處理設(shè)施能使垃圾處理實現(xiàn)無害化，徹底消滅致病原體，處理過程最終剩余的灰渣穩(wěn)定性好，不再分解，緩變，產(chǎn)生的熱量可以進(jìn)行供熱和發(fā)電，達(dá)到能源回收的目的。 8 （ 2）經(jīng)濟(jì)效益：垃圾發(fā)電廠的主要經(jīng)濟(jì)效益有兩部分，一是電力銷售效益 (包含部分回收廢金屬銷售收益 )；二是垃圾處理費收益。 垃圾填埋發(fā)電技術(shù) 填埋場內(nèi)垃圾經(jīng)過厭氧分解將產(chǎn)生大量的填埋氣 (LFG)，填埋氣產(chǎn)生可以簡單歸結(jié)為二個基本階段，如圖 21 所示。 9 3 垃圾焚燒發(fā)電相關(guān)技術(shù)分析 焚燒爐系統(tǒng)分析 按焚燒原理不同，全世界又主要分為爐排爐焚燒、流化床焚燒、 CAO 氣化焚燒爐技術(shù)、熱解法。燃燒空氣從爐排下部進(jìn)入并與垃圾混合，高溫?zé)煔馔ㄟ^鍋爐的受熱面產(chǎn)生熱蒸汽，同時煙氣也得到冷卻最后煙氣經(jīng)煙氣處理裝置處理后排出。另外機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，損壞率高，維護(hù)量大。垃圾同熱砂一起沸騰，垃圾很快被干燥、著火、燃燒。焚燒機(jī)理如圖 31 所示。 回轉(zhuǎn)式焚燒爐 （ 1）工作原 理：回轉(zhuǎn)式焚燒爐是用冷卻水管或耐火材料沿爐體排列，爐體水平放置并略為傾斜。 （ 2）特點：設(shè)備利用率高，灰渣中含碳量低，過?？諝饬康停泻怏w排放量低。如表 31 所示。經(jīng)篩選，未能粉化的廢棄物進(jìn)入焚燒爐的先進(jìn)入第一燃燒室，溫度為 600℃，產(chǎn)生可燃?xì)怏w再進(jìn)入第二燃燒室，不可燃和不可熱解的組份呈灰渣狀在第一燃燒室中排出。煙氣經(jīng)處理后由煙囪排至大氣，金屬玻璃在第一燃燒室內(nèi)不會氧化或融化，可在灰渣中分選回收。 脈沖拋式爐排焚燒爐 （ 1） 工作原理：垃圾經(jīng)自動給料單元送入焚燒爐的干燥床干燥，然后送入第一級爐排，在爐排上經(jīng)高溫?fù)]發(fā)、裂解，爐排在脈沖空氣動力裝置的推動下拋動，將垃圾逐級拋入下一級爐排，此時高分子物質(zhì)進(jìn)行裂解、其它物質(zhì)進(jìn)行燃燒。助燃空氣由爐排上的氣孔噴入并與垃圾混合燃燒，同時使垃圾懸浮在空中。 （ 2）特點：處理垃圾范圍廣泛，燃燒熱效率高，即使水份很大的生活垃圾，燃燒熱效率也在 70%以上，由于采用了許多特殊的設(shè)計以及較高的自動化控制水平，運行維護(hù)費用低，可靠性高，有自清潔功能。燃?xì)膺M(jìn)入余熱鍋爐換熱后，過熱蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。它的產(chǎn)品以美國和加拿大公司為代表。循環(huán)流化床焚燒爐比較適合我國的國情，燃燒比較復(fù)雜、水分比較，多的垃圾也能夠把垃圾燃燒徹底，溫度也比較高，投資也比較低，是適合中國國情的工藝流程。脈沖拋式爐排焚燒爐、熱分解爐自動化水平高，利用空間廣，但技術(shù)仍有待研究。 煙氣凈化處理系統(tǒng)，必須采用成熟的技術(shù)和性能安全、可靠的先進(jìn)設(shè)備，確保垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的和煙氣處理過程中再次合成的有害物質(zhì)完全得到凈化，滿足國家和工程所在地及設(shè)備供貨商所在國家地區(qū)環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求 (即“三標(biāo)”要求 )。 早期的二次污染控制技術(shù)，主要是應(yīng)用石灰干粉與熱煙氣直接接觸反應(yīng)的干法煙氣凈化工藝，因其石灰利用率低，污染物凈化率 50~60%，難以滿足日益嚴(yán)格的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)。 干法工藝 干法凈化煙氣對污染物的去除效率相對較低，為了有效控制酸性氣態(tài)污染物 13 的排放，必須增加固態(tài)吸收劑在煙氣中的停留時間，保持良好的湍流度，使吸收劑的比表面積足夠大。干法凈化的工藝組合形式一般為吸收劑通過管道噴射，并輔以后續(xù)的高效除塵器。噴入 Ca(0H)2粉末的目的在于去除煙氣中的酸性氣體，使得 HCl 和 S02排放濃度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。有害氣體二噁英、呋喃是在焚燒垃圾過程和化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的。干法凈化的顯著優(yōu)點是反應(yīng)產(chǎn)物為固態(tài)，可直接進(jìn)行最終的處理，而無需像濕法凈化工藝那樣，要對凈化產(chǎn)物進(jìn)行二次處理。干法工藝流程 圖如圖 33所示： 圖 33 :干法工藝流程圖 濕法工藝 早期在一些發(fā)達(dá)國家濕法的應(yīng)用比例較高，利用堿性物質(zhì)作為吸收劑可使酸性氣態(tài)污染物得以高效凈化。目前的濕式石灰石膏法脫硫技術(shù)是世界上最普及的濕式煙氣脫硫技術(shù)。例如液柱式吸收塔，煙氣從塔下部進(jìn)入，與吸收液接觸反應(yīng)，使煙氣凈化后，經(jīng)除霧器排到系統(tǒng)外。液柱塔只在塔底部設(shè)置噴管，結(jié)構(gòu)極為簡單且維修方便，可根據(jù)鍋爐負(fù)荷變化，改變循環(huán)泵的臺數(shù)，來 14 調(diào)節(jié)液柱高度，進(jìn)行節(jié)能運轉(zhuǎn)。它能對含 HCl 和 SOx 等酸性氣體的煙氣進(jìn)行有效的凈化。液柱塔能有效地防止系統(tǒng)運行中的結(jié)垢和堵塞，并且大大降低了系統(tǒng)的阻力，它還具有技術(shù)成熟、系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全可靠、投資和運行費用低、脫硫率高和對鍋爐負(fù)荷變化適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點。 半干法工藝 半干法煙氣凈化系統(tǒng)是介于濕法和干法之間的一種工藝，它具有凈化效率高且無需對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行二次處理的優(yōu)點。 煙氣必須要有足夠長的停留時間，才可以使化學(xué)吸收反應(yīng)完全，以達(dá)到高效去除污染物的目的。因此停留時間是半干法凈化反應(yīng)塔設(shè)計中非常重要的參數(shù)。除停留時間和溫差兩個因素外，吸收劑的粒度、噴霧效果等，對整個凈化工藝也有較大的影響。半干法反應(yīng)塔與后續(xù)的袋式除塵器相連，構(gòu)成了半干法凈化工藝系統(tǒng)。 半干法煙氣凈化系統(tǒng)通常由反應(yīng)塔、旋風(fēng)分離器、返料器、布袋除塵器、制漿裝置等設(shè)備組成。反應(yīng)塔有上噴和下流兩種型式。漿液中的水分在高溫?zé)煔獾淖饔孟抡舭l(fā)，殘余物則以固態(tài)的形式從反應(yīng)塔底部排出。 活性炭噴射器布置在布袋除塵器前的 煙道內(nèi)。半干式脫硫率為 ~% 15 除塵效率大于 %。這種凈化裝置的缺點是對自控水平要求高。 綜上所述，半干 法煙氣處理系統(tǒng)與濕法和干法煙氣處理系統(tǒng)相比較，半干法的最大優(yōu)點是，充分利用了煙氣中的余熱使?jié){液中的水分蒸發(fā)，反應(yīng)產(chǎn)物以干態(tài)固體的形式排出，避免了濕式洗滌器凈化過程中的廢水處理問題，因而大量運用于生活垃圾焚燒煙氣中氣態(tài)污染物的凈化。半干法具有設(shè)備成本低、運轉(zhuǎn)成本低、凈化效率高、維護(hù)簡單、且無需對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行二次處理等優(yōu)點。它包含帶煙氣進(jìn)口、排渣口、石灰干粉的噴口、煙氣出口的反應(yīng)塔和依次連接在煙氣出口上的預(yù)除塵器、布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)。從而使本發(fā)明裝置能適應(yīng)生活垃圾焚燒煙氣的負(fù)荷大幅 16 度 且頻繁波動、運行故障少、應(yīng)對故障的能力強(qiáng)，還能在煙氣排放指標(biāo)合格的同時，具有運行成本低、裝置的使用壽命較長等特點。 流化床燃燒技術(shù)是本世紀(jì)六十年代迅速發(fā)展起來的一種新型清潔燃燒技術(shù)。我國在利用流化床燃燒技術(shù)燃用低熱值燃料方面處于國際領(lǐng)先水平。成功開發(fā)出流化床城市生活垃圾焚燒技術(shù)，可實現(xiàn)高效清潔燃燒。由于流化床床料為石英沙或爐渣 ,蓄熱量大 ,因而避免了床的急冷急熱現(xiàn)象燃燒穩(wěn)定。 （ 2）設(shè)備壽命長。 （ 3）可采用全面的防二次污染的措施。 （ 4）流化床焚燒爐由于爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度和傳熱強(qiáng)度高，相同垃圾處理量的流化床焚燒爐和爐排爐相比體積要小，故而投資小，適應(yīng)于大型化發(fā)展。 18 5 熱工檢測及控制 控制水平 為保 證垃圾焚燒發(fā)電廠及滲濾液處理廠安全、經(jīng)濟(jì)運行，將采用可靠、實用、先進(jìn)的控制系統(tǒng)，以滿足工藝所必須的運行、控制、監(jiān)視及實時在線管理功能。在各輔助生產(chǎn)車間（煙氣處理、垃圾吊、渣吊、化水及滲濾液處理廠等），設(shè)有單獨的可編程邏輯控制器（ PLC），DCS 的通訊。 對焚燒爐、汽機(jī)、除氧給水、循環(huán)水等系統(tǒng)的監(jiān)視、操作和控制 ,都將在集中控制室的操作員站中實現(xiàn)。 焚燒爐、汽機(jī)和有關(guān)的輔助系統(tǒng)集中控制； 在不同的起停運行方式中，借助于功能子組級的順序控制可以實現(xiàn)相應(yīng)輔機(jī)組的啟動、停機(jī)和