對城市生活垃圾的資源化、無害化利用及垃圾焚燒發(fā)電技術進行了簡介，分別對垃圾焚燒發(fā)電工程中機械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、熱解焚燒爐、回轉空焚燒爐的技術進行了詳細分析，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)境構成了嚴重的威脅。城市生活垃圾的處理與處置已成為制約我國社會和經濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素。
1 垃圾資源化利用
當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質含量要求較高，同時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，世界范圍內應用的比例相對較少。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，產生的熱能轉化成高溫蒸汽，高溫蒸汽推動汽輪機轉動，將熱能轉化為機械能，機械能帶動發(fā)電機發(fā)電，將機械能轉化為電能，實現(xiàn)垃圾的資源化、減量化。在整個生產工藝流程方面，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、經濟、穩(wěn)定運行都有至關重要的影響。當前市場上應用最廣泛、技術也相應成熟的生活垃圾焚燒爐爐型主要有流化床焚燒爐、回轉窯焚燒爐、熱解焚燒爐、機械爐排爐四種。
3.1 機械爐排焚燒爐
機械爐排爐是當前世界上處理量最大、運用范圍最廣、使用頻率最高的城市生活焚燒爐型，其采用層燃燃燒技術，具有運行及維護簡便、對垃圾熱值適應范圍廣、垃圾的預處理要求不高等優(yōu)勢。垃圾在爐排需要通過兩個燃燒區(qū)段，其著火時的熱量主要來自上方的福射和煙氣對流W及垃圾層內部兩個方面；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在爐的內部，爐內溫度升高至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、對垃圾的破碎預處理要求較高等。近年來，盡管我國部分地區(qū)開始應用流化床焚燒爐，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用，也因為如此，將其應用在垃圾焚燒上一直存在爭議，還需進一步加強。
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，通過分解其有機質，生成燃氣。之后再將生成的燃氣導入到內燃機或者燃氣鍋爐中燃燒，進而達到有機污染物分解的目的，并將其應用在供熱或發(fā)電領域。熱解技術的優(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年之間內才被研發(fā)出來。一般來說，這種爐型的結構較為簡單，成本投入較低，未來其應用空間巨大，當前被應用最多的國家是加拿大和美國。
3.4 回轉窯焚燒爐
回轉窯焚燒爐的燃燒機理與水泥工業(yè)的回轉窯相類似，主要由一傾斜的鋼制圓筒組成，筒體內壁采用耐火材料砌筑，也可采用管式水冷壁，用保護滾筒。自入口處，垃圾進入筒體；垃圾隨筒體進行同步旋轉，并同時向前運動；在筒內，垃圾完成干燥、著火、燃燒、燃盡過程。
在反應過程中，焚燒爐可根據筒體的轉速改變，調節(jié)垃圾在窯內的停留時間。對于成分較為復雜、具毒害性質的工業(yè)廢棄物及醫(yī)療垃圾，回轉窯焚燒爐的處理效果較佳，但該爐型的應用范圍具有局限性。
3.5 優(yōu)缺點比較
①回轉窯焚燒爐的優(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有一定的難度，爐內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)于國家標準，氣化熔融爐中的高溫將飛灰的比例有效降低了，殘渣填埋前，被進行了金屬分離處理，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規(guī)范標準。不足之處在于由于我國垃圾氣化系統(tǒng)的研究和應用還處于初步階段，與垃圾直燃工程相比，其發(fā)電效率還有待提高。
③機械爐排焚燒爐和流化床焚燒爐的優(yōu)點是具有適應焚燒低熱值、高水分的垃圾，單爐處理量較大，宜于燃燒組分復雜的城市生活垃圾，可有效遏制二惡英類物質產生，在我國的垃圾焚燒行業(yè)，得到了廣泛應用。
爐排爐的弊端是爐床負荷小、煙氣處理系統(tǒng)較復雜、產汽量低、燃燒效率較低、投資高、技術復雜等。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 結語
城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術已成為我國城市解決垃圾出路問題的新趨勢，在實際工程應用中，如何恰當?shù)倪x擇焚燒爐，對垃圾電廠的安全、經濟、穩(wěn)定運行都有著較為重要的影響。工程技術人員應根據垃圾特性及工程實際情況優(yōu)先考慮環(huán)保、效率高、運行穩(wěn)定的焚燒爐。
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