對城市生活垃圾的資源化、無害化利用及垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了簡介，分別對垃圾焚燒發(fā)電工程中機(jī)械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、熱解焚燒爐、回轉(zhuǎn)空焚燒爐的技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，為城市生活垃圾焚燒發(fā)電工程中焚燒爐爐型選擇提供一定的參考。
隨著我國社會的發(fā)展，人民生活水平有了很大提高，城市生活垃圾以年均10%的增長率迅速增加。全國有約三分之一的城市存在垃圾圍城的現(xiàn)象，并且這一現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。大量的城市生活垃圾已對城鎮(zhèn)周邊的生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。城市生活垃圾的處理與處置已成為制約我國社會和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。
1 垃圾資源化利用
當(dāng)前城市生活垃圾無害化處理方式主要包括焚燒處理、高溫堆肥、衛(wèi)生填埋。在我國，城市里的生活垃圾填埋場占比例較大，此方法填埋處理量大、方便易行，但是對大氣、河流、土壤、地下水等容易造成二次污染。
堆肥處理法由于其對垃圾中的有機(jī)質(zhì)含量要求較高，同時(shí)該方法使垃圾減量化程度很低，仍然需要占用大量的土地資源，世界范圍內(nèi)應(yīng)用的比例相對較少。焚燒法是處理生活垃圾最有效的方法，該方法占地面積少，屬于較為徹底的垃圾無害化處理方式，讓城市垃圾處理基本實(shí)現(xiàn)了資源化、無害化和減量化。
2 垃圾焚燒發(fā)電
垃圾焚燒發(fā)電是高溫焚燒收集的生活垃圾，產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成高溫蒸汽，高溫蒸汽推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，機(jī)械能帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)垃圾的資源化、減量化。在整個(gè)生產(chǎn)工藝流程方面，垃圾電廠和普通燃煤或燃油電廠基本一致，唯一的區(qū)別在于燃料不同，垃圾電廠的燃料是垃圾，而普通燃煤電廠的燃料是煤。垃圾發(fā)電廠系統(tǒng)的組成部分主要包括儲料和上料系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、出渣系統(tǒng)、自動化控制和在線監(jiān)測系統(tǒng)。
3 垃圾焚燒發(fā)電工程中焚燒爐比較分析
焚燒爐的選型對于垃圾焚燒發(fā)電廠的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行都有至關(guān)重要的影響。當(dāng)前市場上應(yīng)用最廣泛、技術(shù)也相應(yīng)成熟的生活垃圾焚燒爐爐型主要有流化床焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐、熱解焚燒爐、機(jī)械爐排爐四種。
3.1 機(jī)械爐排焚燒爐
機(jī)械爐排爐是當(dāng)前世界上處理量最大、運(yùn)用范圍最廣、使用頻率最高的城市生活焚燒爐型，其采用層燃燃燒技術(shù)，具有運(yùn)行及維護(hù)簡便、對垃圾熱值適應(yīng)范圍廣、垃圾的預(yù)處理要求不高等優(yōu)勢。垃圾在爐排需要通過兩個(gè)燃燒區(qū)段，其著火時(shí)的熱量主要來自上方的福射和煙氣對流W及垃圾層內(nèi)部兩個(gè)方面；在爐排上垃圾著火后，由于爐排具有特殊作用，可將垃圾層不斷的翻攢，從而使垃圾底部燃燒；且通過不斷的翻攢，還能夠起到增強(qiáng)透氣性、助燃及燃盡等作用。
3.2 流化床焚燒爐
流化床的工作原理是：將很多爐渣或者砂子鋪設(shè)在爐的內(nèi)部，爐內(nèi)溫度升高至600℃以上，投入垃圾后需將床層溫度保持在850℃。將經(jīng)過破碎和分類等步驟處理后的垃圾投放到燃燒爐中，然后同時(shí)燃燒和翻騰混合摻燒比小于20%的煤粉與爐渣或砂子，如此一來由于砂子的導(dǎo)熱性能好，且其處于沸騰狀態(tài)，將使得垃圾被迅速燃燒。
流化床焚燒爐的優(yōu)勢是燃燒徹底、適用性高、處理范圍廣等，其劣勢是故障發(fā)生率高、對垃圾的破碎預(yù)處理要求較高等。近年來，盡管我國部分地區(qū)開始應(yīng)用流化床焚燒爐，但由于其正常焚燒加煤是必要條件，使得其一直未得到更廣泛的應(yīng)用，也因?yàn)槿绱?，將其?yīng)用在垃圾焚燒上一直存在爭議，還需進(jìn)一步加強(qiáng)。
3.3 熱解焚燒爐
熱解法的基本原理是：在隔絕空氣情況下，在特制的熱解裝置中加熱垃圾，通過分解其有機(jī)質(zhì)，生成燃?xì)?。之后再將生成的燃?xì)鈱?dǎo)入到內(nèi)燃機(jī)或者燃?xì)忮仩t中燃燒，進(jìn)而達(dá)到有機(jī)污染物分解的目的，并將其應(yīng)用在供熱或發(fā)電領(lǐng)域。熱解技術(shù)的優(yōu)勢是適用于多種垃圾處理、使用范圍廣等，其劣勢是容易受到垃圾特性的影響、后續(xù)熱解氣的特性不穩(wěn)定等。該方法是一種新的垃圾焚燒方法，在近10-20年之間內(nèi)才被研發(fā)出來。一般來說，這種爐型的結(jié)構(gòu)較為簡單，成本投入較低，未來其應(yīng)用空間巨大，當(dāng)前被應(yīng)用最多的國家是加拿大和美國。
3.4 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐
回轉(zhuǎn)窯焚燒爐的燃燒機(jī)理與水泥工業(yè)的回轉(zhuǎn)窯相類似，主要由一傾斜的鋼制圓筒組成，筒體內(nèi)壁采用耐火材料砌筑，也可采用管式水冷壁，用保護(hù)滾筒。自入口處，垃圾進(jìn)入筒體；垃圾隨筒體進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)，并同時(shí)向前運(yùn)動；在筒內(nèi)，垃圾完成干燥、著火、燃燒、燃盡過程。
在反應(yīng)過程中，焚燒爐可根據(jù)筒體的轉(zhuǎn)速改變，調(diào)節(jié)垃圾在窯內(nèi)的停留時(shí)間。對于成分較為復(fù)雜、具毒害性質(zhì)的工業(yè)廢棄物及醫(yī)療垃圾，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐的處理效果較佳，但該爐型的應(yīng)用范圍具有局限性。
3.5 優(yōu)缺點(diǎn)比較
①回轉(zhuǎn)窯焚燒爐的優(yōu)勢是殘灰顆粒小、可高溫安全燃燒、適用中小容量、垃圾攪拌及干燥性佳等，其劣勢為連續(xù)傳動裝置復(fù)雜，焚燒熱值較低，燃料的種類受到限制，對于含水分高的垃圾時(shí)有一定的難度，爐內(nèi)的耐火材料易損壞等。
②與直燃系統(tǒng)相比，垃圾氣化系統(tǒng)總體環(huán)境影響明顯更優(yōu)，煙氣和飛灰中二噁英排放優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)，氣化熔融爐中的高溫將飛灰的比例有效降低了，殘?jiān)盥袂?，被進(jìn)行了金屬分離處理，大大降低了整體環(huán)境影響，滲透過程中重金屬濃度均符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。不足之處在于由于我國垃圾氣化系統(tǒng)的研究和應(yīng)用還處于初步階段，與垃圾直燃工程相比，其發(fā)電效率還有待提高。
③機(jī)械爐排焚燒爐和流化床焚燒爐的優(yōu)點(diǎn)是具有適應(yīng)焚燒低熱值、高水分的垃圾，單爐處理量較大，宜于燃燒組分復(fù)雜的城市生活垃圾，可有效遏制二惡英類物質(zhì)產(chǎn)生，在我國的垃圾焚燒行業(yè)，得到了廣泛應(yīng)用。
爐排爐的弊端是爐床負(fù)荷小、煙氣處理系統(tǒng)較復(fù)雜、產(chǎn)汽量低、燃燒效率較低、投資高、技術(shù)復(fù)雜等。流化床垃圾焚燒爐的劣勢是磨損量大、煙氣粉塵含量高、需要配比一定量的煤、入爐垃圾需要破碎、動力消耗大、單臺處理能力相對較小等。
4 結(jié)語
城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)已成為我國城市解決垃圾出路問題的新趨勢，在實(shí)際工程應(yīng)用中，如何恰當(dāng)?shù)倪x擇焚燒爐，對垃圾電廠的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行都有著較為重要的影響。工程技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)垃圾特性及工程實(shí)際情況優(yōu)先考慮環(huán)保、效率高、運(yùn)行穩(wěn)定的焚燒爐。
原標(biāo)題:生活垃圾焚燒發(fā)電工程中焚燒爐選型分析
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