李 潭

（ 廣州環(huán)投設(shè)計(jì)研究院有限公司技術(shù)研發(fā)所，廣東 廣州510000）

1 概述

生活垃圾焚燒發(fā)電廠進(jìn)廠原生垃圾中含有約50%[1]的廚余垃圾，廚余垃圾存在有機(jī)物含量豐富、水分含量高[2]等特點(diǎn)，將其與其他生活垃圾混燒會對生活垃圾焚燒發(fā)電廠產(chǎn)生影響。 針對這一問題，本文以廣州現(xiàn)有生活垃圾的成分和熱值[3]為基礎(chǔ)，計(jì)算得到不同廚余類垃圾比例下的綜合生活垃圾不同水分下特性表，最終得到不同廚余類垃圾比例下的生活垃圾焚燒發(fā)電廠的溫度、煙氣量、污染物排放、發(fā)電量和焚燒量等參數(shù)。 結(jié)合廣州生活垃圾焚燒發(fā)電廠運(yùn)行情況，對餐廚垃圾摻燒比例對垃圾焚燒電廠的影響進(jìn)行研究，綜合考慮各方面影響程度，尋求最佳平衡點(diǎn)，確定合適的摻燒比例。

2 廚余垃圾理化特性

表1 不同廚余類垃圾比例下的綜合生活垃圾特性分析表（ 收到基）

表1 為廣州市城市生活垃圾在不同廚余類垃圾比例下的收到基（ 濕基）特性分析表。 從表中可以看出，廚余垃圾在綜合生活垃圾中所占比例越高，垃圾的收到基含水率也越高，當(dāng)廚余垃圾占比45%時(shí)，綜合生活垃圾含水率高達(dá)52.14%。

3 熱力計(jì)算與分析

3.1 對設(shè)備運(yùn)營的影響分析

表2 不同廚余垃圾比例下垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐設(shè)備溫度

從表2 可以看出，隨著廚余垃圾摻燒比例的減小，爐膛煙溫相應(yīng)的增加。 焚燒爐一、 二通道進(jìn)口煙溫和過熱器進(jìn)口煙溫的設(shè)計(jì)值分別為918℃、827℃和596℃，當(dāng)廚余垃圾摻燒比例減小到30%以下時(shí)，含水量為43%的垃圾其煙溫將高于設(shè)計(jì)值。

爐膛煙溫過高將導(dǎo)致焚燒爐受熱面高溫腐蝕的加重， 不利于焚燒爐設(shè)備安全穩(wěn)定的運(yùn)行。 此外， 廚余垃圾摻燒比例過小也將導(dǎo)致煙氣量的增加，進(jìn)而使風(fēng)機(jī)功耗增加，煙氣處理設(shè)備負(fù)荷增加。 因此，從設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行角度考慮，廚余垃圾摻燒比例不宜過小。

3.2 對焚燒量影響分析

表3 不同廚余垃圾比例下生活垃圾低位發(fā)熱量

從表3 可以看出，隨著廚余垃圾摻燒比例的減小，垃圾的低位發(fā)熱量是相應(yīng)增高的。 當(dāng)摻燒比例減小到30%以下的時(shí)候，對于含水量為43%的垃圾，其熱值將超過9000kJ/Kg。

我們的焚燒爐，設(shè)計(jì)熱值最大不超過9000kJ/Kg。 當(dāng)垃圾熱值不高于9000kJ/Kg 時(shí)，可以保證焚燒爐的垃圾處理量，即焚燒量不變。 當(dāng)垃圾熱值高于9000kJ/Kg 時(shí)，考慮到汽輪機(jī)的功率限制，需要保證鍋爐的蒸發(fā)量不超過設(shè)計(jì)值。 此時(shí)，焚燒爐的焚燒量就會相應(yīng)減小。

因此，從保證焚燒爐的處理量不變的角度考慮，廚余垃圾的摻燒比例不宜低于30%。

3.3 對發(fā)電量影響分析

表4 不同廚余垃圾比例下總發(fā)電量和噸垃圾發(fā)電量

從表4 可以看出，隨著廚余垃圾摻燒比例的減小，噸垃圾發(fā)電量和總發(fā)電量整體都表現(xiàn)為增加的趨勢。 對于含水量為43%的垃圾， 摻燒比例減小到20%的時(shí)候， 其熱值將增大到9337 kJ/Kg，其焚燒量將由800t/d 相應(yīng)減小到775t/d。但鍋爐蒸發(fā)量保持不變，總發(fā)電量不變。因此，從發(fā)電量的角度考慮，廚余垃圾的摻燒比例在合適的范圍內(nèi)越低越好。

3.4 對煙氣量影響分析

表5 不同廚余垃圾比例下生活垃圾焚燒煙氣量

從表5 可以看出，隨著廚余垃圾摻燒比例的減小，煙氣的生成量相應(yīng)增加。 對于含水量為43% 的垃圾，當(dāng)廚余垃圾摻燒比例減小到20%的時(shí)候，煙氣的生成量下降。 這是因?yàn)榇藭r(shí)的熱值增大到9000kJ/Kg 以上，焚燒量減小，相應(yīng)的生成的煙氣量也開始減小。

煙氣量增加，相應(yīng)的風(fēng)機(jī)功耗會增加，煙氣處理成本增加，熱量損失也會增加。 因此，從煙氣量影響的角度考慮，廚余垃圾摻燒比例不能太低。

3.5 對SO2 等污染物生成量的影響

表6 不同廚余垃圾比例下生活垃圾焚燒污染物生成量

從表6 可知，隨著廚余垃圾比例的下降，SO2的生成量隨之下降，垃圾中氮含量和氯含量也相應(yīng)下降。 根據(jù)氮氧化物和氯化氫的生成機(jī)理，正常燃燒工況下氮氧化物和氯化氫的生成量也會相應(yīng)減少，但下降幅度不是很明顯。

結(jié)束語

由前文的研究結(jié)果可知， 生活垃圾中的廚余垃圾比例下降時(shí)，二氧化硫、氮氧化物、氯化氫等污染物的生成量會有所下降，但是下降幅度不是很明顯。 考慮到廚余垃圾比例下降，煙氣量會有所增加，對煙氣處理設(shè)施會造成一定的不利影響。 因此，綜合考慮污染物生成量和煙氣量對設(shè)備的影響，廚余垃圾比例下降后，煙氣綜合處理成本會有一定幅度的下降。

根據(jù)現(xiàn)有垃圾樣本數(shù)據(jù)和焚燒爐設(shè)計(jì)值， 考慮廚余垃圾對設(shè)備運(yùn)行、發(fā)電量、焚燒量、煙氣量、污染物、煙氣處理成本等各方面的影響，建議生活垃圾焚燒廚余垃圾占比30%較為合適。