垃圾焚烧发电技术进展与应用探讨

　　孙卓 孙振华 籍晓洋
　　【摘 要】本文通过对垃圾焚烧发电技术的进展与应用的探讨，分析了垃圾焚烧发电技术的优势，及焚烧过程中产生的问题，同时针对这些问题提出了相应的建议及对策。
　　【关键词】生活垃圾；焚烧发电；进展；环境；影响
　　城市生活垃圾的产生与社会经济的发展并存，随着社会经济的发展，城市生活垃圾正以惊人的速度产生，而在此过程中，我们对于垃圾的处理能力却严重不足，使得垃圾不断积累增加，同时垃圾处理的成本也不断升高，如何找到低成本且高效的城市生活垃圾减容办法已经成为不容忽视的问题，垃圾焚烧、填埋、堆肥、厌氧消化、热解气化等垃圾处理方式由此产生，垃圾焚烧发电也应运而生。据调查，我国具有千万人口的大城市每天产生的生活垃圾大概有1.8万吨左右，面对如此多的垃圾，如何处理，便是我们不得不面对的严峻问题，也是急需解决的问题。焚烧发电处理垃圾具有环保和能源的双重效益，是未来垃圾处理的主要方式。
　　一、垃圾焚烧发电技术应用的现状及问题
　　目前，世界上垃圾处理技术最流行和使用最多的是填埋和焚烧，由于焚烧相对于填埋的巨大优势，在发达国家，垃圾焚烧逐渐取代填埋成为最常用的垃圾处理方式。垃圾焚烧发电技术变成了一种产业，既解决了垃圾处理的大问题，为城市垃圾进行了有效的减容，又解决了能源的问题，与此同时，又给人们带来了经济效益。我国的垃圾焚烧发电的应用尽管呈现着欣欣向荣的场景与状态，可是中间还是有一些问题。从目前的垃圾焚烧发电厂的分布来看，我国的垃圾焚烧发电厂多数分布在东南部地区，中西部及北部地区的垃圾焚烧发电厂数量却很少，另外，我国的垃圾焚烧发电及焚烧发电所需的设施建设起步较晚，技术与设施都相对落后。
　　二、垃圾焚烧发电常用的焚烧炉型
　　目前国内外应用较多、技术比较成熟的生活垃圾焚烧炉炉型主要有：机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、气化热解炉及回转窑焚烧炉。四种炉型各有其特点，在不同场合均有应用。
　　（一）机械炉排炉
　　机械炉排炉是我国目前应用最普遍的垃圾焚烧炉。经过十几年的发展，以及科研生产机构的共同努力，我国的炉排炉技术已经相对成熟，相继推出了多种多样的炉排炉。相较于其他焚烧炉而言，机械炉排炉对于燃料的适用范围比较广，燃料处理相对简单，同时对燃料的处理较充分。是目前世界上最常用、处理量最大的城市垃圾焚烧炉。在欧美等先进国家得到广泛使用，其单台最大规模可达1100t/d，技术成熟可靠。垃圾在炉排上通过三个区段：预热干燥段、燃烧段和燃烬段。垃圾在炉排上着火，热量不仅来自上方的辐射和烟气的对流，还来自垃圾层的内部。炉排上已着火的垃圾通过炉排的特殊作用下，使垃圾层强烈地翻动和搅动，引起垃圾底部的燃烧。连续的翻动和搅动，也使垃圾层松动，透气性加强，有利于垃圾的燃烧和燃烬。但是炉排炉也有很大的缺点。从整体运行来看，国产的炉排炉焚烧装置主要存在两个问题：一是机械运动问题。炉排炉的运行需要液压或机械运动装置来推动，目前在这项装置上还存在很多问题，比如液压杆容易断裂就推动方向容易出现偏差，导致焚烧炉两侧护板很快就被磨穿，垃圾进料和炉渣出口的设计问题等等；二是对排炉的运行操作，国外已经有一百多年的炉排炉焚烧垃圾的历史，我国这项技术才刚起步，还需要不断地进行完善[1]。再有就是炉排炉焚烧发电会产生较多的有害气体，对于空气质量的污染更加大。针对这些问题不断的进行改善修正，要不断的完善炉排炉垃圾焚烧技术。
　　（二）流化床焚烧炉
　　流化床技术在70年前便已被开发，之后在20世纪60年代应用来焚烧工业污泥，在70年代用来焚烧生活垃圾，80年代在日本得到相当的普及，市场占有率达10%以上，但在90年代后期，由于烟气排放标准的提高和自身的不足，在生活垃圾焚烧上的应用有限。目前该炉型多用于日处理垃圾500t以下规模的处理项目，尚未得到广泛应用，有待于进一步完善。流化床焚烧炉的焚烧机理与燃煤流化床相似，利用床料的大热容量来保证垃圾的着火燃烬，床料一般加热至600℃左右，再投入垃圾，保持床层温度在850℃。流化床焚烧炉可以对热值较低垃圾进行焚烧处理，燃烧十分彻底。但原生垃圾入炉前需要进行筛分及破碎预处理，同时为了保证燃烧至少需要掺烧5%煤。
　　（三）CAO气化焚烧炉
　　CAO气化焚烧炉又称干流热解气化焚烧，干流热解气化焚烧的使用原理主要就是通过将固体废弃物通过热解气化技术配合焚烧系统通过整流进行发电的过程，CAO气化焚烧炉有两个燃室，一燃室主要是通过低温燃烧来对金属的燃烧，同时控制重金属的发挥，二燃室主要是通过高温燃烧，通过高温来分解一燃室燃烧过程中产生的二噁英。由此可见，使用CAO气化焚烧炉的缺点就是整个焚烧过程的热效率比较低，垃圾中的固定碳不能完全燃尽。
　　（四）回转窑焚烧炉
　　回转窑焚烧炉的燃烧机理与水泥工业的回转窑相类似，主要由一倾斜的钢制圆筒组成，筒体内壁采用耐火材料砌筑，也可采用管式水冷壁，用以保护滚筒。垃圾由入口进入筒体，并随筒体的旋转边翻转边向前运动，垃圾的干燥、着火、燃烧、燃烬过程均在筒体内完成。并可根据筒体转速的改变调节垃圾在窑内的停留时间。回转窑常用于成分复杂、有毒有害的工业废物和医疗垃圾，在当前垃圾焚烧中应用较少。
　　三、针对垃圾焚烧发电的问题解解决策略
　　随着城镇的发展和人民生活水平的不断提高，垃圾的产生量也越来越大，垃圾焚烧就目前来看是很有前景的产业。目前为止，我国垃圾焚烧的问题主要表现在：首先，垃圾的排放量大，垃圾焚烧发电厂少，尤其是中西部地区，我国应该加大在垃圾焚烧发电上的投入，争取可以做到将可用于焚烧发电的垃圾都做到物尽其用，这样做能够更好地处理城市中的垃圾的积累，同时对于城市的市容也有很大的好处。其次，垃圾焚烧处理对于环境来说是一把双刃剑，既有利也有弊。垃圾焚烧处理对于环境的优势在于以下两点：一是，将垃圾进行焚烧发电，减少不可分解的垃圾对于自然环境的危害，二是将垃圾进行焚烧发电，节约了使用煤或石油进行发电，节约了自然资源。同时，垃圾焚烧发电对于环境也有弊端。
　　（一）垃圾分类系统尚未建立起来
　　我国垃圾的分类是这几年刚刚出来的，真正完善的垃圾分类系统尚未健全。这在一定程度上影响了垃圾焚烧发电技术的进展和使用。目前我国的垃圾焚烧与发达国家不同，我国的垃圾焚烧炉基本上遵循着＂来什么就烧什么＂的原则。厨余垃圾、塑料、橡胶制品这些最容易产生二噁英的＂罪魁祸首＂，混在所有垃圾中一烧了之。垃圾混烧对垃圾焚烧炉的要求高，且烟气处理技术复杂、难度大。如果投资不足、技术不过关，垃圾混烧就成了产生二噁英有毒物的一个重要起因[2]。
　　（二）部分垃圾焚烧厂的运营和建设管理不规范
　　垃圾焚烧发电将垃圾进行焚烧，垃圾中会产生很多的有害气体，其中主要以二噁英为主，二噁英难于在线监控，这种有害气体对空气的危害很大，严重影响了空气质量，从而影响了居民身体健康。另外，很多垃圾焚烧发电厂将没有及时焚烧的垃圾进行堆放，对发电厂周围的环境造成了污染，以及在垃圾焚烧发电过程中产生的废弃物的处理上，并没有有效的方法，所以也会对周围的环境和居民的生活造成影响。
　　据调查，90%的垃圾可以回收和重新利用，如能将垃圾分类与回收做到极致，不仅能夠提高原料利用率，减少不必要的浪费，而且将从根本上减少垃圾焚烧发电厂与填埋场的建设[3]。所以，在垃圾回收分类上要建立完善的垃圾回收分类系统，同时对垃圾焚烧厂无论在选址还是在运营建设方面都应该严格监管。
　　【参考文献】
　　[1]刘军伟，雷廷宙，杨树华，李在峰，何晓峰.浅议我国垃圾焚烧发电的现状及发展趋势[J].中外能源，2012，17（06）：29-34.
　　[2]张海霞，李爱民，杨继文.垃圾焚烧发电技术在我国的应用前景及存在问题初探[J].化工进展，2010，29（S1）：91-95.
　　[3]方源圆，周守航，阎丽娟.中国城市垃圾焚烧发电技术与应用[J].节能技术，2010，28（01）：76-80.