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我國城市垃圾“三化”處理:垃圾焚燒技術(shù)分析

2016-03-01 來源: 中國振動(dòng)機(jī)械網(wǎng)
  目前,我國許多城市陷入了垃圾包圍的狀態(tài)。垃圾不僅污染環(huán)境,威脅人類健康,龐大數(shù)量的垃圾更侵占了大量的土地。資料顯示,全世界垃圾年均增長速度為8.42%,中國垃圾增長率達(dá)10%以上,..

  目前,我國許多城市陷入了垃圾包圍的狀態(tài)。垃圾不僅污染環(huán)境,威脅人類健康,龐大數(shù)量的垃圾更侵占了大量的土地。資料顯示,全世界垃圾年均增長速度為8.42%,中國垃圾增長率達(dá)10%以上,中國已成為垃圾包圍城市最嚴(yán)重的國家之一。垃圾數(shù)量日益增長,危害人類健康,壓縮人們生活的空間。垃圾減量化、無害化、資源化處理,使“放錯(cuò)地方的資源”合理利用已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。

  1 垃圾處理途徑和特點(diǎn)概述

  填埋、堆肥和焚燒是垃圾處理的主要途徑:垃圾填埋方式需占用大量的土地資源,填埋產(chǎn)生的惡臭氣體(甲烷、二氧化碳)和滲濾液,直接污染大氣、地表水源和地下水源。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,垃圾填埋和城市化進(jìn)程矛盾不斷加深,城市生活垃圾填埋已經(jīng)難以為繼。堆肥是處理與利用垃圾的一種方法。利用垃圾或土壤中的微生物,使垃圾中的有機(jī)物降解,形成一種類似腐蝕質(zhì)土壤的物質(zhì),常用作肥料改善土質(zhì)。其優(yōu)點(diǎn)是投資較低、技術(shù)簡單、垃圾分解后作為肥料再利用;缺點(diǎn)是對(duì)垃圾分類要求高、分解中會(huì)產(chǎn)生氣體污染環(huán)境。該方法適用于垃圾分類系統(tǒng)較完善、可降解有機(jī)物含量較高的城市垃圾處理。2013年歐盟人均產(chǎn)生 481公斤垃圾,其中有43%被分類回收或堆肥。焚燒是垃圾處理“三化”的有效方式。焚燒后垃圾的質(zhì)量、體積約為原來1/10和1/20,約2.5噸垃圾的熱值和1t煙煤的熱值相當(dāng),如將這些垃圾合理應(yīng)用,我國每年可節(jié)煤約5000萬噸,與填埋、堆肥方式相比有巨大的優(yōu)勢(shì)。西方發(fā)達(dá)國家在上世紀(jì)七十年代就投產(chǎn)了一批焚燒垃圾發(fā)電站。我國在深圳、杭州、珠海等城市也投建了多座垃圾焚燒發(fā)電站,并取得了良好的效果。近年我國出臺(tái)了很多政策,例如垃圾處置補(bǔ)貼,垃圾焚燒發(fā)電電價(jià)補(bǔ)貼、稅費(fèi)減免等政策方針推動(dòng)垃圾的資源化發(fā)展。在良好的政策引導(dǎo)和技術(shù)支持下,垃圾焚燒發(fā)電供熱已發(fā)展成為我國城市垃圾“三化”處理的主要發(fā)展方向。

  2 垃圾焚燒的條件和方式

  從燃料角度來說,燃燒熱值達(dá)一定值時(shí),才能從設(shè)備、能量的投入中獲得收益。當(dāng)垃圾發(fā)熱值>5000kj/kg時(shí)燃燒穩(wěn)定,燃燒效果較好;而發(fā)熱值≤3344kj/kg時(shí),燃燒不穩(wěn)定,此時(shí)需投燃油助燃。垃圾中含水量較大,需要在焚燒前進(jìn)行干燥處理,一些垃圾處理過程產(chǎn)生有害的劇毒物質(zhì),需進(jìn)行分類,這些預(yù)處理和分類會(huì)加大設(shè)備和運(yùn)行的投入。垃圾焚燒技術(shù)主要有三大類:層狀燃燒技術(shù),主要是爐排爐燃燒;旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù),主要是回轉(zhuǎn)窯燃燒;流化床燃燒技術(shù),主要是循環(huán)流化床燃燒。

  2.1 層狀燃爐技術(shù)

  爐排爐從上往下分為幾層爐排,爐排由傳動(dòng)裝置帶動(dòng),上下各層爐排運(yùn)動(dòng)方向相反。垃圾燃料通過進(jìn)料裝置進(jìn)入爐排隨爐排依次由上往下移動(dòng)、燃燒;燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)輻射和對(duì)流的方式傳熱給鍋內(nèi)給水產(chǎn)生高溫高壓蒸汽帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī),低溫?zé)煔饨?jīng)除塵、脫硫脫銷等設(shè)備達(dá)標(biāo)后由煙囪排出。在爐排移動(dòng)過程中,垃圾燃料依次通過干燥區(qū)、燃燒區(qū)和燃盡區(qū)。在干燥區(qū)完成垃圾燃料的干燥和加熱,揮發(fā)出可燃?xì)怏w等過程,是燃燒的準(zhǔn)備階段,需要的空氣量少;在燃燒區(qū)完成垃圾燃料和可燃?xì)怏w的燃燒,需要鼓入大量空氣;燃盡階段是燃料燃盡排渣階段。垃圾組分不同,各階段所需時(shí)間和空氣量也同,合理控制爐排運(yùn)轉(zhuǎn)速度、給料層厚度和風(fēng)量配比,才能獲得更好的焚燒效果。這種燃燒方式對(duì)入爐垃圾要求不是很高,不需進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理。但焚燒垃圾的爐排的材質(zhì)規(guī)格和加工精度很高,傳動(dòng)機(jī)械的結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜,故設(shè)備的投入、運(yùn)行和維護(hù)成本也較高。西方發(fā)達(dá)國家普遍采用這種燃燒技術(shù),且已發(fā)展得較為成熟。

  2.2 回轉(zhuǎn)爐技術(shù)

  爐體為傾斜的圓筒形,內(nèi)壁采用耐火磚砌筑或水冷壁敷設(shè)。爐筒由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn),內(nèi)壁上有擋板,垃圾燃料由筒體旋轉(zhuǎn)從下部反復(fù)帶到上部,靠自重落下,與鼓入的空氣和高溫?zé)煔膺M(jìn)行充分接觸,因而燃燒比較完全。調(diào)節(jié)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)速度和風(fēng)量即可控制燃燒,操作簡單,焚燒均勻、速度快,運(yùn)行和維護(hù)成本較低。回轉(zhuǎn)爐的熱效率較低,燃燒中會(huì)伴隨著臭味,需加裝脫臭裝置或?qū)敫邷睾蠓贌?。國?nèi)外一般用于醫(yī)用垃圾的焚燒。

  2.3 流化床技術(shù)

  循環(huán)流化床的原理是燃料在流化狀態(tài)下燃燒。一定顆粒燃料和脫硫用的石灰石經(jīng)給料器進(jìn)入爐床,空氣通過爐床以一定速度向上吹入爐膛,粒狀燃料在爐床上翻滾和燃燒,與空氣和高溫?zé)煔獬浞纸佑|,呈流化狀。粗粒在下部燃燒,細(xì)粒在上部燃燒,吹出爐膛的粒子進(jìn)入旋風(fēng)分離器分離后,再進(jìn)入爐膛中循環(huán)燃燒,燃盡后的灰渣經(jīng)冷渣器后排出爐外。循環(huán)流化床著火穩(wěn)定性很好,低負(fù)荷時(shí)燃燒穩(wěn)定性也很好;燃料適用性廣,對(duì)焚燒熱值低、水份高的城市生活垃圾有很好的適用性;負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍較大,爐效率可達(dá)95%以上。循環(huán)流化床獨(dú)特的燃燒方式和機(jī)理,其有害物質(zhì)如氮氧化物、二 英等的產(chǎn)生和排放量少于其他方式,循環(huán)流化床鍋爐被公認(rèn)是垃圾焚燒產(chǎn)生二 英最少的鍋爐。

  3 垃圾焚燒技術(shù)中的問題

  3.1 二噁英

  二噁英是垃圾焚燒中含氯化合物產(chǎn)生的一種強(qiáng)致癌、毒性物質(zhì)。目前抑制二噁英生的主要技術(shù)措施是“3T”原則:溫度控制,提高爐膛溫度;過程時(shí)間控制,提高高溫區(qū)停留時(shí)間;過程擾動(dòng)控制,提高擾動(dòng)強(qiáng)度。另外控制燃燒的過量空氣系數(shù),采用活性炭吸附等措施也可減少二噁英的產(chǎn)生和排放。

  3.2 二氧化硫和氮氧化物
和化學(xué)燃料一樣,垃圾焚燒會(huì)產(chǎn)生硫、氮的氧化物。垃圾焚燒電廠主要采用傳統(tǒng)的脫硫脫硝工藝,使得煙氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

  3.3 焚燒的灰渣

  垃圾焚燒會(huì)產(chǎn)生飛灰和爐灰渣。這些灰渣中不僅含有二 英,還富含重金屬元素(如鉛、鎘、鉻、鋅等),對(duì)人們健康的危害極大,須將垃圾焚燒后的灰渣作為危險(xiǎn)固體廢物進(jìn)行處理。目前國內(nèi)外主要采用飛灰固化和飛灰穩(wěn)定化進(jìn)行處理,如采用水泥固化填埋、密封填埋、和化學(xué)穩(wěn)定后填埋等方式處理垃圾焚燒后灰渣。

  3.4 滲濾液

  垃圾堆放和處理會(huì)產(chǎn)生大量成分復(fù)雜、危害較大的滲濾液,其COD>8000mg/L,BOD>5000mg/L,會(huì)污染地表水和地下水,必,須進(jìn)行無害化處理。采用垃圾滲濾液回噴燃燒裝置將其送入爐中燃燒是焚燒垃圾發(fā)電站的一種做法。目前對(duì)垃圾滲濾液尚無成熟的處理工藝,各研究和科研機(jī)構(gòu)的研究方向主要集中在電解、催化濕式氧化、膜生物反應(yīng)器等。

  4 結(jié)束語

  城市垃圾“三化”處理,不僅能緩解垃圾給大氣、水源、土地帶來的壓力,還能充分利用再生能源,產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。隨著社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要,越來越多的城市生活垃圾焚燒供電供熱站將陸續(xù)投入運(yùn)行,隨之也帶來了二噁英、重金屬,等二次污染問題。我們只有不斷深入學(xué)習(xí)和探索,不斷研究和發(fā)展,完善垃圾焚燒技術(shù)并使之成熟,才能使社會(huì)生活、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)和諧統(tǒng)一,才能促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境資源的可持續(xù)發(fā)展。
 


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責(zé)任編輯:劉麗娟
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