胡玉平,吳海泓,楊 旭,李冬如,薛建虹,李增強(qiáng)
(廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院惠州檢測(cè)院,廣東 惠州 516003)
隨著人口的不斷增長(zhǎng),城市化慢慢普及,城市垃圾隨之增多,日積月累,給城市環(huán)境造成的問(wèn)題也越發(fā)顯著,垃圾處理勢(shì)在必行。特別是隨著人們生活水平的提高,對(duì)環(huán)境的要求也越來(lái)越高,保護(hù)周?chē)h(huán)境在人們意識(shí)中的分量逐漸增加。
我國(guó)城市每人每天產(chǎn)生垃圾量有1.0~1.2kg。據(jù)統(tǒng)計(jì),2019年我國(guó)城市生活垃圾清運(yùn)量為2.04億t,比2018年同比增長(zhǎng)6.37%。每年不斷增長(zhǎng)的垃圾量使得我國(guó)目前以衛(wèi)生填埋為主的垃圾處理方式逐漸不能滿(mǎn)足要求。而且,填埋處理方式處理時(shí)間長(zhǎng)久,占用土地資源,對(duì)周?chē)h(huán)境影響大。隨著技術(shù)的發(fā)展,垃圾焚燒處理方式在我國(guó)逐漸受到重視,各地也在開(kāi)展垃圾焚燒鍋爐的規(guī)劃建設(shè),通過(guò)應(yīng)用垃圾焚燒鍋爐逐步解決垃圾處理量的問(wèn)題。
城市垃圾主要分為可回收垃圾、有害垃圾、廚余垃圾和其他垃圾[1]。可回收物主要包括廢紙、塑料、玻璃、金屬和布料5大類(lèi);有害垃圾含有對(duì)人體健康有害的重金屬、有毒的物質(zhì),是會(huì)對(duì)環(huán)境造成現(xiàn)實(shí)危害或潛在危害的廢棄物;廚余垃圾(濕垃圾)包括剩菜剩飯、骨頭、菜根菜葉、果皮等食品類(lèi)廢物;其他垃圾(干垃圾)包括除上述幾類(lèi)垃圾之外的磚瓦陶瓷、渣土、衛(wèi)生間廢紙、紙巾等難以回收的廢棄物及塵土、食品袋(盒)。
應(yīng)對(duì)垃圾分類(lèi),垃圾處理主要方式有填埋處理、堆肥處理和焚燒處理。垃圾填埋處理只能暫時(shí)處理城市產(chǎn)生的垃圾,而且填埋空間有限,還會(huì)影響填埋場(chǎng)周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境,處理不好會(huì)對(duì)周?chē)寥?、地下水源產(chǎn)生嚴(yán)重污染;垃圾堆肥處理主要是處理廚余垃圾,不能處理重金屬垃圾及有毒有害垃圾;焚燒垃圾處理將資源再利用,通過(guò)焚燒垃圾的內(nèi)能轉(zhuǎn)換成熱能、電能,包括焚燒發(fā)電、供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)。垃圾焚燒鍋爐在垃圾焚燒處理中起到核心作用,對(duì)不同垃圾特性和氣候環(huán)境應(yīng)選用合適的垃圾焚燒爐型。
垃圾焚燒爐的爐型較多,應(yīng)根據(jù)不同的焚燒處理工藝選擇不同的爐型。目前典型的垃圾焚燒鍋爐有機(jī)械爐排型焚燒鍋爐、流化床型焚燒鍋爐、回轉(zhuǎn)窯焚燒鍋爐[2]。目前,市場(chǎng)主要應(yīng)用較多的是機(jī)械爐排焚燒鍋爐,通過(guò)檢驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),機(jī)械爐排焚燒鍋爐的數(shù)量也是相對(duì)較多的。
機(jī)械爐排焚燒鍋爐是以機(jī)械爐排的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)垃圾不斷翻滾、烘干、攪拌并向前推行。垃圾進(jìn)入爐排前端向爐膛中心推動(dòng)與爐排底部熱空氣混合翻動(dòng),通過(guò)接觸烘干后再燃燒。這種爐型對(duì)垃圾的濕度和顆粒度適應(yīng)性范圍比較大,燃燒效率較高,一般可達(dá)到75%~78%,爐渣的未燃成分可達(dá)到3%左右,可靠性較高,使用歷史較長(zhǎng)。
流化床垃圾焚燒鍋爐是將垃圾投入流化床中與高溫(700~800℃)沙粒直接接觸、傳熱、干燥達(dá)到燃燒。鍋爐燃燒反應(yīng)快速、燃燒完全,熱效率一般可達(dá)80%~82%,燃燼率非常高,灰渣排除率可達(dá)1%左右;燃燒后的殘留物降落,通過(guò)振動(dòng)篩分離沙粒和灰渣,沙?;厥諣t內(nèi)使用,灰渣排出爐外。流化床垃圾焚燒鍋爐對(duì)垃圾顆粒度要求較高,垃圾在進(jìn)入焚燒爐前需分類(lèi)并機(jī)械破碎。然而,目前我國(guó)垃圾分類(lèi)正在推薦實(shí)施中,垃圾尚無(wú)法做到分類(lèi)機(jī)械破碎;且垃圾焚燒吹入高壓風(fēng)力耗電量大,爐外積灰嚴(yán)重。該工藝爐體一般尺寸相對(duì)較小。
回轉(zhuǎn)窯焚燒爐是靠自身耐火材料襯里的圓筒筒體的回轉(zhuǎn)來(lái)混合攪拌爐內(nèi)垃圾,以便將垃圾焚燒。焚燒垃圾通過(guò)加料器送入爐內(nèi),隨著轉(zhuǎn)動(dòng)爐體向下移動(dòng),在高溫?zé)煔庵腥紶a。其缺點(diǎn)是垃圾在爐內(nèi)燃燒效率不高,設(shè)備磨損維修頻率高,垃圾顆粒度不能太大,爐型不適用大容量裝置[3]。
在《“十三五”全國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾無(wú)害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》政策的推動(dòng)下,我國(guó)各個(gè)城市都在規(guī)劃和建設(shè)垃圾焚燒爐項(xiàng)目。眾多企業(yè)響應(yīng)國(guó)家政策,大力推動(dòng)垃圾焚燒行業(yè)的發(fā)展,積極建設(shè)垃圾焚燒爐和有效管理垃圾焚燒設(shè)備的投產(chǎn)使用。
據(jù)統(tǒng)計(jì),2020年3月全國(guó)擬建在建垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目約54個(gè),焚燒垃圾發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)遍布諸多市和縣區(qū),全面提高了我國(guó)整體垃圾處理能力,解決垃圾堆積污染環(huán)境等問(wèn)題。垃圾焚燒爐的投入使用,有效解決了垃圾堆積填埋等問(wèn)題。具體選擇時(shí),應(yīng)根據(jù)各地不同垃圾日產(chǎn)量,選擇建設(shè)與日處理量相對(duì)應(yīng)的垃圾焚燒爐容量和數(shù)量,伴隨垃圾量的增加可以逐步擴(kuò)建處理量合理的垃圾焚燒爐。由于垃圾濕度不同、熱值不一,垃圾分類(lèi)處理能有效提高垃圾焚燒產(chǎn)生的效益[4]。
垃圾焚燒爐在處理垃圾的同時(shí)也會(huì)隨帶固體廢物的產(chǎn)生,通過(guò)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)其進(jìn)行加工再處理,可將產(chǎn)生的固體廢物變廢為磚,生產(chǎn)的磚可應(yīng)用于園林和道路建設(shè)。而且焚燒爐在投產(chǎn)中產(chǎn)生的蒸汽既能應(yīng)用在發(fā)電并網(wǎng),又能對(duì)企業(yè)提供熱能應(yīng)用,帶動(dòng)周邊工業(yè)的發(fā)展與建設(shè)的同時(shí)提高了經(jīng)濟(jì)效益,為周?chē)用裉峁┝司蜆I(yè)機(jī)會(huì),提高其生活水平。
結(jié)合焚燒鍋爐應(yīng)用現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn),鍋爐受熱面腐蝕問(wèn)題嚴(yán)重影響焚燒鍋爐的使用壽命,現(xiàn)有對(duì)水冷壁管施加鎳基堆焊層的防護(hù)方法可增強(qiáng)其抗腐蝕性能。經(jīng)過(guò)水冷壁管堆焊層應(yīng)用之后的一個(gè)檢驗(yàn)周期驗(yàn)證,測(cè)量發(fā)現(xiàn)壁厚減薄量很小,該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用對(duì)受熱面管起到了很好的抗腐蝕性作用。但對(duì)受熱面管實(shí)施鎳基堆焊層的成本相對(duì)很高,對(duì)設(shè)備建設(shè)的投入較大,因此研發(fā)新技術(shù)以降低設(shè)備成本尤為重要,前景遠(yuǎn)大。開(kāi)發(fā)出成本較低的方法應(yīng)用到抗腐蝕性材料中將大大節(jié)省成本,提高設(shè)備的安全性能和延長(zhǎng)受熱面的使用壽命。焚燒爐爐膛結(jié)焦和積灰對(duì)鍋爐管壁之間的熱傳遞影響很大,不同的爐型受熱面結(jié)焦和積灰情況不同,如臥式余熱鍋爐的積灰嚴(yán)重程度會(huì)比立式余熱鍋爐的低,人工清理積灰工作量也相對(duì)較少;爐膛不同配風(fēng)比例對(duì)垃圾燃燒產(chǎn)生的熱輻射效益有不同影響,優(yōu)化配風(fēng)比例,可以提高燃燒熱效率,促進(jìn)資源合理利用,從而提高經(jīng)濟(jì)效益。
隨著生活水平的提高,對(duì)美好環(huán)境的需求不斷提升,城市垃圾處理問(wèn)題更加受到重視,垃圾焚燒鍋爐的應(yīng)用很好地解決了現(xiàn)有垃圾處理方面的難題,同時(shí)也滿(mǎn)足垃圾量變化下可調(diào)控處理能力。垃圾的焚燒處理也給垃圾焚燒爐的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇和挑戰(zhàn),隨著垃圾焚燒爐的技術(shù)不斷成熟,其應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣。垃圾焚燒爐雖然在前期投資較大,但長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益非常可觀,因此一些企業(yè)積極投資構(gòu)建。同時(shí),國(guó)家政策也給予支持,給企業(yè)提供融資便利,設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)資金,對(duì)發(fā)電并網(wǎng)給予補(bǔ)助,提供一個(gè)健康的成長(zhǎng)環(huán)境,為垃圾焚燒行業(yè)的發(fā)展作出一定的貢獻(xiàn)和支持,也為后續(xù)垃圾焚燒爐的成長(zhǎng)建設(shè)提供有力的保障。
垃圾焚燒爐在國(guó)內(nèi)應(yīng)用越來(lái)越多,不僅解決垃圾處理問(wèn)題、改善周邊環(huán)境,而且加快城市發(fā)展。焚燒鍋爐的應(yīng)用為垃圾處理焚燒鍋爐的選型提供依據(jù),為今后的創(chuàng)新發(fā)展奠定基礎(chǔ)。相關(guān)企業(yè)應(yīng)不斷提升垃圾焚燒爐的技術(shù)優(yōu)勢(shì),解決設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程的突出問(wèn)題和矛盾,使我國(guó)垃圾焚燒技術(shù)走在行業(yè)前列,在不久的將來(lái)讓城市文明在人們眼前煥然一新。