高文彬

摘 要：目前我國(guó)處理生活垃圾應(yīng)用最廣的為直接焚燒的機(jī)械爐排爐，其次為直接焚燒的流化床爐，熱解氣化焚燒所占比例較小，主要用于處理工業(yè)垃圾。介紹了垃圾焚燒爐的幾種類型，以及現(xiàn)在垃圾焚燒的技術(shù)方向及成果。通過(guò)對(duì)幾種垃圾焚燒的處理方法提出了對(duì)垃圾處理的建議性方向。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒；無(wú)害處理；環(huán)境；處理能力

1 概況

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，垃圾處理問(wèn)題日益引起人們的關(guān)注。對(duì)于垃圾處理，通常有衛(wèi)生填埋、焚燒和堆肥化三種方法。根據(jù)我國(guó)國(guó)情，國(guó)家環(huán)境保護(hù)委員會(huì)于1985年提出了“城市垃圾處理應(yīng)減量化、資源化、無(wú)害化”的方針，同時(shí)提倡有條件的城市，特別是沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)發(fā)展焚燒及綜合利用技術(shù)。20世紀(jì)90年代期間，適逢我國(guó)小火電廠限期關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)的政策頒布，有不少小火電廠為了生計(jì)，紛紛改造走垃圾焚燒發(fā)電廠之路。由于爐型的特點(diǎn)，客觀上促進(jìn)了循環(huán)流化床焚燒垃圾技術(shù)的發(fā)展。后來(lái)，為了加強(qiáng)管理，行業(yè)專門召開(kāi)了研討會(huì)，制訂出摻煤量不得大于燃料總重量20%的規(guī)定，從而制止了“以煤為主，摻燒垃圾”這種“假環(huán)?！钡牟徽，F(xiàn)象。作為循環(huán)流化床的垃圾焚燒爐的爐型在不斷研制改進(jìn)過(guò)程中越來(lái)越顯示出其應(yīng)有的優(yōu)點(diǎn)，尤其在燃煤電廠改造為垃圾電廠的領(lǐng)域中取得了不可替代的地位。有的學(xué)者甚至提出了“循環(huán)流化床的垃圾焚燒爐將取代機(jī)械爐排爐”的說(shuō)法。

2 機(jī)械爐排爐

20世紀(jì)90年代，當(dāng)我國(guó)將垃圾處理作為重要的環(huán)保項(xiàng)目提到議事日程之后，首先是開(kāi)始對(duì)國(guó)外的垃圾處理事業(yè)進(jìn)行考察。然后與中國(guó)的工程設(shè)計(jì)單位相結(jié)合，將使用了近百年比較成熟的機(jī)械爐排爐向中國(guó)推銷。爐排爐雖然比較原始，但如沒(méi)有一點(diǎn)基礎(chǔ)的話，一般鍋爐廠是無(wú)法仿造的。因此在早期建設(shè)的垃圾焚燒爐中大都是全套引進(jìn)或關(guān)鍵設(shè)備引進(jìn)的。這當(dāng)中主要有比利時(shí)西格斯多級(jí)爐排、德國(guó)馬丁公司逆推爐排等。由于技術(shù)確實(shí)比較成熟，因此對(duì)爐排爐的反應(yīng)普遍是穩(wěn)定可靠。其主要問(wèn)題是價(jià)格昂貴。但是近年來(lái)，國(guó)產(chǎn)化工作進(jìn)展很快。國(guó)產(chǎn)化的爐排爐已在中、小城市垃圾處理中發(fā)揮了巨大的作用。

3 循環(huán)流化床

循環(huán)流化床燃燒是上世紀(jì)八十年代發(fā)展起來(lái)的一種新型燃燒技術(shù)，它的工作原理是燃料和循環(huán)物料在爐膛內(nèi)流化風(fēng)的作用下呈流化狀態(tài)，采用較高的流化速度使物料在流化狀態(tài)時(shí)沒(méi)有明顯的床面，燃料在流化狀態(tài)下燃燒，大量物料被煙氣帶到爐膛上部，經(jīng)過(guò)布置在爐膛出口的分離器，將物料與煙氣分開(kāi)，并經(jīng)過(guò)一種非機(jī)械回送閥將物料回送至床內(nèi)。循環(huán)流化床具有很大的熱容量和良好的物料混合，由于床內(nèi)強(qiáng)烈的湍流和物料循環(huán)，增加了燃燒的停留時(shí)間，因此能使燃燒充分、徹底、燃燒效率高。這些都同樣適用于垃圾焚燒，并取得了相當(dāng)?shù)男Ч?。與機(jī)械爐排爐相比，循環(huán)流化床垃圾焚燒爐更有如下特點(diǎn)：

3.1 循環(huán)流化床垃圾焚燒爐以一定粒度范圍的石英砂或爐渣作為熱載體，因此作為燃料的入爐垃圾必須分揀和破碎（長(zhǎng)度以不超過(guò)300mm為宜），才能滿足燃燒的穩(wěn)定和連續(xù)性。

3.2 根據(jù)有關(guān)資料分析，燃垃圾電站，當(dāng)蒸汽溫度低于300℃時(shí)，發(fā)電效率為10～15%；當(dāng)蒸汽過(guò)熱到400℃時(shí)，發(fā)電效率可達(dá)到21%。

3.3 從工藝特性上來(lái)說(shuō)，循環(huán)流化床鍋爐爐膛運(yùn)行溫度通常控制在850～950℃，這是一個(gè)理想的脫硫溫度區(qū)間，在床中加入石灰石和脫硫劑，實(shí)現(xiàn)干法脫硫，可降低脫硫成本。對(duì)比分析現(xiàn)取各類垃圾焚燒發(fā)電廠的有關(guān)數(shù)據(jù)如表1。

根據(jù)各自的特點(diǎn)和運(yùn)行情況，我們?cè)僮鬟M(jìn)一步的分析：

3.3.1 垃圾預(yù)處理

對(duì)入爐垃圾進(jìn)行分揀和破碎等預(yù)處理，這是循環(huán)流化床工藝所必需的流程。雖然在預(yù)處理設(shè)備和場(chǎng)地方面要花費(fèi)一些投資，但總體來(lái)看還是合算的。它確保了工藝的連續(xù)性和運(yùn)行的穩(wěn)定性。反過(guò)來(lái)看，機(jī)械爐排爐雖然前面省去了分揀機(jī)和破碎機(jī)，但焚燒后的磁選和出渣出灰機(jī)械十分復(fù)雜。

3.3.2 輔助燃料消耗

對(duì)機(jī)械爐排爐來(lái)說(shuō)，除了啟停爐以外，在低位熱值低于允許范圍以下時(shí)，靠垃圾本身燃燒所產(chǎn)生的熱量已不能維持850℃以上的爐膛溫度，這時(shí)必須增加輔助燃燒器的燃燒。其所消耗的輔助燃料就成為維持正常生產(chǎn)所必需的（也可說(shuō)是最大的）運(yùn)行成本。

3.3.3 鍋爐受熱面積灰

由于爐排爐的煙氣流速較低，鍋爐受熱面上容易積灰。因?yàn)橹袊?guó)垃圾水份高、熱值低，垃圾焚燒后的飛灰粘性大，積灰情況相當(dāng)嚴(yán)重。相比之下，循環(huán)流化床就不存在這個(gè)問(wèn)題，也少了許多麻煩。

4 秸桿鍋爐

借鑒垃圾焚燒技術(shù)開(kāi)創(chuàng)新的課題-秸桿鍋爐。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這種過(guò)去的主要燃料，現(xiàn)在已變成了垃圾。野外燒荒將對(duì)大氣產(chǎn)生極大的污染。為此需要考慮對(duì)秸桿鍋爐的開(kāi)發(fā)。秸桿的低位發(fā)熱值為16285kj/kg（相當(dāng)于3890大卡/公斤），與城市生活垃圾相比，秸桿要好燒得多了，它對(duì)鋼管幾乎沒(méi)有腐蝕，可以采用機(jī)械爐排爐，也可以采用循環(huán)流化床的爐型。對(duì)于煙氣處理系統(tǒng)也相對(duì)簡(jiǎn)單。垃圾焚燒發(fā)電廠的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)都可以借鑒。我公司曾為江蘇宿遷中節(jié)能宿遷生物質(zhì)能熱電廠作過(guò)的二期擴(kuò)建科研，該項(xiàng)目考慮了50公里收購(gòu)半徑內(nèi)的生物質(zhì)資源可獲得量：有秸稈、稻殼、樹(shù)皮、桑根等。共計(jì)約150萬(wàn)噸的生物質(zhì)資源可獲得量。項(xiàng)目在原有2臺(tái)75t/h循環(huán)流化床秸稈鍋爐，配置1臺(tái)12MW抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組和1臺(tái)12MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)上，選用擴(kuò)建一臺(tái)90t/h中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐。來(lái)滿足宿遷經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)集中供熱的增長(zhǎng)需求，不但經(jīng)濟(jì)效果顯著，而且為宿遷市提供了良好的招商引資環(huán)境。實(shí)行熱電聯(lián)產(chǎn)，全年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤5.34萬(wàn)噸，減少了小鍋爐的使用，提高了熱能利用率，改善區(qū)域環(huán)境，加速了宿遷市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。更為重要的是開(kāi)拓了利用生物質(zhì)能的渠道，這種開(kāi)發(fā)新能源和保護(hù)環(huán)境的措施對(duì)其他地區(qū)都有一定的示范和指導(dǎo)意義。

5 結(jié)束語(yǔ)

在國(guó)內(nèi)推行垃圾焚燒的方式來(lái)減量化垃圾，采用秸稈鍋爐對(duì)秸稈再利用是目前處理垃圾和秸稈最有效和最有實(shí)際意義的方法。提高能源再利用效益的同時(shí)，也改善我們的環(huán)境，是利國(guó)利民的一件大事，對(duì)于國(guó)家能源的發(fā)展也是有很大意義的。