導讀：垃圾焚燒發(fā)電技術能實現(xiàn)城市垃圾的減量化和無害化處理的目的，并可將其產(chǎn)生的能量用于發(fā)電或其它方面，而且占地面積少，具有明顯的環(huán)境保護和資源利用方面的優(yōu)勢。城市垃圾焚燒技術也在我國經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)得到了一定的研究和應用。對垃圾焚燒發(fā)電的工程應用中垃圾焚燒爐的優(yōu)選以及垃圾焚燒發(fā)電效率的影響因素等進行了闡述。
　　　　
　　1引言
　　
　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展、城市化進程的加快和人民生活水平的提高，垃圾的排放量迅速增加。對垃圾泛濫成災的現(xiàn)實，世界各國的視線已不再僅僅停留在如何控制和銷毀垃圾這一老問題上，而是采取積極的態(tài)度和有力的措施，著手科學地處理、利用垃圾，將垃圾列為維持經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的“第二資源”，向垃圾要資源、要能源、要效益。如何有效地對城市生活垃圾進行凈化處理，已成為人們廣泛關注的問題。用焚燒方式并回收其中能量的垃圾處理技術在近20年得到了迅速發(fā)展，美國、歐洲、日本等發(fā)達國家已開始大量應用，并產(chǎn)生了良好的環(huán)保效益與經(jīng)濟效益。焚燒垃圾，回收能源，以實現(xiàn)城市生活垃圾的減容化、無害化和資源化，被認為是我國處理城市生活垃圾的一個重要方向。城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠由于有自己的優(yōu)勢特點，同時也是一個既焚燒垃圾同時發(fā)電等的綜合利用工程，而且本著循環(huán)經(jīng)濟理念，垃圾發(fā)電廠能產(chǎn)生良好的環(huán)境、社會和經(jīng)濟效益。近年來，大中城市建設垃圾焚燒發(fā)電廠在我國得到了迅速發(fā)展。
　　
　　2垃圾焚燒技術特點
　　
　　采用垃圾焚燒處理并利用其余熱發(fā)電和供熱，是解決垃圾處理難的方法之一。
　　
　　焚燒法是通過高溫氧化作用，把垃圾中的可燃物氧化為二氧化碳和水，同時釋放熱能，排出煙氣和固體殘渣，可實現(xiàn)垃圾的減容化（體積減少70%~90%）、無害化和資源化。焚燒法具有減量化程度高，處理周期短，占地面積小，選址靈活，可分解破壞有害、有毒廢棄物，焚燒過程產(chǎn)生的熱量用來發(fā)電可以實現(xiàn)垃圾的能源化。
　　
　　通過焚燒可以使可燃性固體廢物氧化分解并產(chǎn)生熱量，達到去除毒性、回收能量及獲得副產(chǎn)品的目的。幾乎所有的有機性廢物都可以用焚燒法處理。對于無機-有機混合性固體廢物，如果有機物是有毒有害物質，一般也采用焚燒法處理。
　　
　　焚燒法適用于處理可燃物較多的垃圾。采用焚燒法，必須注意不造成空氣的二次污染。日本以及歐洲的瑞士、瑞典等國在一般焚燒法基礎上，還發(fā)展了高溫與中溫分解，使垃圾在1650℃以上的高溫下基本或*燃燒，并回收釋放的能量作為能源。
　　
　　焚燒處理對垃圾低位熱值有一定要求，所以不是任何垃圾都可以焚燒的，而且只有對那些不能回收有價物，只能回收熱能的垃圾，垃圾焚燒處理才是科學、合理的。垃圾中可利用資源被銷毀，是一種浪費資源的處理方法，即使回收熱能也只能做到廢物一次性再生的目的，無法實現(xiàn)資源的多次循環(huán)利用。焚燒產(chǎn)生的大量煙氣，帶走的熱能又是一種很大的損失。產(chǎn)生的煙氣必須凈化，凈化技術難度大、運行成本高。焚燒產(chǎn)生的殘渣還必須消化。還有，焚燒設備一次性投資大，運行成本高。
　　
　　3垃圾焚燒發(fā)電廠設計方案
　　
　　受我國生活垃圾的特點以及混合收集的影響，目前從國外借鑒的一些模型和規(guī)劃成果難以在實踐中應用。如在選擇處理方式及其比例時常用的多目標動態(tài)規(guī)劃模型，由于是在垃圾分類的基礎上進行設計，模型僅按生活垃圾中廚余物的數(shù)量設計可堆腐參數(shù)，按可燃物的數(shù)量設計可焚燒參數(shù)，但實際中混合垃圾一般不進行分選，或者僅進行簡單分選，得出的結果實際意義不大。此外由于模型中存在很多主觀參數(shù)，對市場等因素缺乏考慮，模型結論也難以在規(guī)劃中實施，因此在垃圾焚燒發(fā)電廠設計過程中采用合理的優(yōu)選方案是關系到建廠的一次性投資額、運行費用以及直接關系著整個工程的成功與否。
　　
　　3.1垃圾焚燒發(fā)電廠廠址的選擇
　　
　　圾焚燒電廠工程的選址一般應符合城市總體規(guī)劃、環(huán)境保護規(guī)劃和垃圾處理政策的取向。垃圾焚燒電廠的選址首先是防止二次污染的安全原則，應盡量靠近垃圾集中產(chǎn)生源，以降低垃圾運輸成本和減少垃圾運輸車輛，大城市可規(guī)劃分區(qū)建垃圾焚燒電廠，中小城市可進行區(qū)域化規(guī)劃和建設。由于垃圾焚燒電廠的全廠發(fā)電效率比普通燃煤電廠低得多，所以為了提高其經(jīng)濟性，廠址靠近熱負荷需求中心，進行熱電聯(lián)供。同時也要考慮垃圾焚燒飛灰（危險廢棄物）的填埋場址。
　　
　　3.2垃圾焚燒爐型的優(yōu)選
　　
　　焚燒系統(tǒng)是垃圾焚燒處理的zui為關鍵部分，這部分的好壞將直接關系著整個工程的成功與否，垃圾焚燒處理有多種爐型可以選擇，目前國內(nèi)已建成的垃圾焚燒電廠采用的是機械爐排爐或流化床焚燒爐。從環(huán)保角度考慮，要保證焚燒爐穩(wěn)定燃燒并具有較高的燃燒效率，垃圾平均低位熱值要達到5000kJ/kg以上才有可能實現(xiàn)。因此當該地區(qū)垃圾熱值不高且季節(jié)波動較大時，適宜選擇流化床焚燒爐，因為流化床焚燒爐在設計時考慮添加一定量輔助燃料（煤），可實現(xiàn)混合燃料熱值達到5000kJ/kg以上，但原煤摻燒量不超過入爐燃料的20％（質量比）。機械爐排爐在垃圾焚燒過程中HCl、SOx、NOx等有害氣體對過熱器及鍋爐管束有*的腐蝕性，因此蒸汽溫度不宜過高。目前上新型機械爐排焚燒爐的設計參數(shù)一般為：主蒸汽壓力4MPa、主蒸汽溫度400℃、給水溫度約150℃；流化床焚燒爐由于屬中溫燃燒，可通過爐內(nèi)加石灰石控制HCl、SOx的生成，即主蒸汽壓力4MPa、主蒸汽溫度450℃、給水溫度約150℃，這種形式的焚燒爐目前在國內(nèi)多個垃圾發(fā)電廠已投入運行。因此從全廠發(fā)電效率考慮，選取流化床焚燒爐具有一定優(yōu)勢。
　　
　　在二次污染控制方面，垃圾焚燒所產(chǎn)生的二次污染主要指重金屬和二惡英。焚燒垃圾會產(chǎn)生重金屬并吸附在微小粒徑的飛灰上已被人們所*，而流化床焚燒爐焚燒垃圾則有助于控制重金屬排放。從燃燒過程中控制二次污染，流化床垃圾焚燒爐要優(yōu)于機械爐排爐。在飛灰處理方面，流化床垃圾焚燒爐煙氣中的飛灰含量要遠高于機械爐排爐，而且可能會有一些粗顆粒的物料被攜帶出爐膛，尾部煙氣處理系統(tǒng)設計需考慮高含灰量煙氣特點。實際運行表明：要十分重視布袋除塵器的布袋質量，清除漏灰，不使環(huán)境污染。
　　
　　針對爐排爐有成熟的長期運行經(jīng)驗，煙氣飛灰處理負荷較輕，這種爐在國外發(fā)達國家普遍采用，然而國內(nèi)應用較少。原因是爐排爐要依賴進口，價格昂貴且運行費用很高。目前國內(nèi)大多垃圾焚燒發(fā)電廠采用的是循環(huán)流化床焚燒爐，流化床焚燒爐對燃料適應性好，在燃燒二次污染控制上占優(yōu)勢，蒸汽參數(shù)較高，并且已能國產(chǎn)化制造，同時國產(chǎn)化的流化床焚燒爐在技術上已具備了與國外引進機械爐排爐競爭的條件，投資也僅是引進國外爐排爐焚燒技術和設備的焚燒廠的1/3，并且經(jīng)運行，普遍運行狀況良好，運行測試各種數(shù)據(jù)也均符合設計要求。
　　
　　3.3尾部煙氣的凈化系統(tǒng)的設置
　　
　　由于生活垃圾焚燒煙氣中的污染物分為顆粒物（粉塵）、酸性氣體（HCl、HF、SO2、NOX等）、重金屬（Hg、Pb、Cr等）和有機劇毒性污染物（二惡英、呋喃等）四大類，為了防止垃圾焚燒處理過程中這四大類污染物對環(huán)境產(chǎn)生的二次污染，利用煙氣凈化系統(tǒng)嚴格控制垃圾焚燒煙氣的排放，國外經(jīng)濟發(fā)達國家的研究和實踐表明，“低溫控制”和“顆粒物捕集”是煙氣凈化系統(tǒng)成功運行的關鍵因素。在垃圾焚燒煙氣凈化過程中，必須將溫度控制得盡可能低（但在露點以上），同時應采用除塵器。
　　
　　在垃圾焚燒煙氣凈化系統(tǒng)中，除塵和脫酸也是非常重要的。由于大量重金屬、二惡英、呋喃等污染物以固體的形式存在于顆粒物（尤其是粒度很小的顆粒物）中，所以除塵的同時也是對其它污染物的凈化過程。布袋式除塵器半干法脫除酸性氣體是推薦的方法，比如利用堿性的反應劑（CaO）或熟石灰粉（Ca（OH）2）作吸收劑，吸收煙氣中的酸性組份；同時利用粉體活性炭的多孔性及對重金屬和有機廢氣選擇性吸收的特性，經(jīng)多次循環(huán)吸收使煙氣中的二惡英，重金屬等，使有毒組份降到標準范圍以內(nèi)，這種推薦的方法可使煙氣中向大氣排放污染物限值達到國家環(huán)?？偩脂F(xiàn)行有關排放標準GWKB3-2000的規(guī)定。經(jīng)過實踐表明，流化床焚燒也可使爐煙氣中實測的二惡英類排放體積質量遠低于排放標準。
　　
　　3.4灰渣處理系統(tǒng)的設置及綜合利用
　　
　　灰渣處理系統(tǒng)可由2個獨立的子系統(tǒng)組成：爐渣處理系統(tǒng)和飛灰處理系統(tǒng)。爐渣處理系統(tǒng)：對爐渣收集并冷卻，將其輸送至貯坑，再由運輸車送往填埋場zui終處理，爐渣中的鐵可用磁分選方法回收，爐渣如果浸出毒性經(jīng)測試合格可用作建筑原料。飛灰處理系統(tǒng)：收集飛灰，經(jīng)過調濕后送至灰斗貯存，再運出填埋，由于飛灰中含有大量重金屬及有機類污染物是危險廢棄物，填埋前要進行固化處理。上述要求主要是針對機械爐排爐的焚燒灰。相對來說，流化床爐所產(chǎn)生的灰單位重量含重金屬及有機類污染物量非常低。
　　
　　垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)生的垃圾焚燒渣為燒結火山灰質材料,磨細后仍具有水硬膠凝性能，多用于水泥混合材料，也可同水泥熟料或同石灰和石膏等配制加工成少熟料或無熟料的水泥了較好。垃圾焚燒渣成分相對比較復雜，重金屬含量高，后用于水泥混體材，其重金屬元素在水泥中得以固化。這對實現(xiàn)能源企業(yè)依據(jù)自身資源優(yōu)勢延伸產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈、多業(yè)發(fā)展，提升垃圾焚燒電廠固體廢棄物資源化利用對企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的貢獻率，具有十分重要的現(xiàn)實意義。目前浙江省垃圾焚燒渣一般都作為水泥混合材料得到了很好的利用。
　　
　　4其它二次污染源的主要治理措施
　　
　　垃圾焚燒發(fā)電廠在處理垃圾時，除了對煙氣、灰渣進行有效控制外，廢水、惡臭、噪聲同樣也是需要進行有效的控制，而且應使各污染物排放達到相關標準規(guī)定，這也是垃圾焚燒發(fā)電過程中的主要目標。以防止和避免垃圾處理和轉化過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染問題。
　　
　　4.1廢水處理的治理措施
　　
　　廢水包括工藝生產(chǎn)廢水和生活污水。工藝生產(chǎn)廢水包括垃圾滲瀝液及生產(chǎn)廢水。生產(chǎn)廢水包括洗車廢水、卸料場地沖洗廢水、除灰渣廢水及鍋爐廢水等。垃圾滲瀝液主要產(chǎn)生于垃圾貯坑，是垃圾發(fā)酵腐爛后，垃圾內(nèi)水分排出造成的，含有較多難降解有機物，可噴入焚燒爐內(nèi)，用燃燒法處理。生產(chǎn)廢水經(jīng)廢水處理系統(tǒng)處理，處理后的廢水應優(yōu)先考慮循環(huán)再利用，必須排放時，水中污染物允許值按GB8978《污水綜合排放標準》執(zhí)行。
　　
　　4.2惡臭的治理措施
　　
　　垃圾焚燒發(fā)電廠與填埋場相比，產(chǎn)生的惡臭要輕得多。產(chǎn)生惡臭的地方有垃圾貯坑、從貯坑向焚燒爐加料及焚燒過程中。由于惡臭對廠區(qū)周圍影響非常大，必須加以有效處理。氨、硫化氫、甲硫醇和臭氣體積質量廠界排放限值根據(jù)廠址所在區(qū)域，應分別按GBl4554《惡臭污染物排放標準》中相應級別的指標執(zhí)行。針對垃圾坑內(nèi)的惡臭污染源，由于惡臭可在高溫條件下分解的特性，可通過一次風機從垃圾池上方抽取池內(nèi)氣體并經(jīng)余熱后送入焚燒爐，作為助燃用一次空氣；為防止垃圾池內(nèi)惡臭外逸，設電動卸料門，卸料時打開，卸料后及時關閉，使垃圾坑處于密閉狀態(tài)。在垃圾爐運行期間，需要連續(xù)抽取坑內(nèi)空氣，從而使垃圾坑內(nèi)處于負壓狀態(tài)，避免惡臭外逸；以及垃圾坑內(nèi)的垃圾要經(jīng)常翻動，可減少垃圾厭氧發(fā)酵的幾率、采用封閉式垃圾運輸車、垃圾卸料平臺的進出口處設置風幕門等措施進行有效的防治。
　　
　　4.3垃圾焚燒發(fā)電廠噪聲治理措施
　　
　　采用工藝*、噪聲小的機械設備，設備采購合同中提出設備噪聲的限制要求，從噪聲源頭控制。對高噪音設備采取降噪措施，如設置消聲器或者在設備外外加噪音隔離罩；風機進出口、水泵進出口加裝橡膠接頭等振動阻尼器；水泵等基礎設減振墊，從傳播途徑上控制噪聲的傳播等。
　　
　　5影響效率的主要因素
　　
　　在垃圾焚燒發(fā)電應用過程中，在技術上及經(jīng)濟上可行的情況下，提高發(fā)電效率，是垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)的研究課題之一。影響垃圾發(fā)電效率的主要因素有焚燒鍋爐效率、蒸汽參數(shù)、汽輪機型式及其熱力系統(tǒng)以及廠用電率。
　　
　　5.1焚燒鍋爐效率的影響
　　
　　在垃圾焚燒鍋爐中，將垃圾中的化學能轉換為蒸汽中的熱能，其能量轉換效率即焚燒鍋爐效率，造成垃圾焚燒鍋爐效率偏低的原因有：城市生活垃圾的高水份、低熱值、焚燒鍋爐熱功率相對較小以及垃圾焚燒后煙氣中含灰塵及各種復雜成份，帶來燃燒室內(nèi)熱回收的局限性等。
　　
　　5.2蒸汽參數(shù)的影響
　　
　　垃圾焚燒鍋爐生產(chǎn)的蒸汽其參數(shù)偏低，原因有焚燒鍋爐的熱功率較小以及焚燒鍋爐燃燒氣體中含有的氯化物鹽類引起過熱器的高溫腐蝕。在日本通常將焚燒鍋爐的蒸汽參數(shù)設計為2.94MPa、300℃以下；在歐洲與美國，蒸汽參數(shù)一般不超過4.5MPa、450℃；今后也將向高溫高壓化（9.8MPa、500℃）發(fā)展。
　　
　　5.3汽輪機型式及其熱力系統(tǒng)以及廠用電率的影響
　　
　　在汽輪機型式及其熱力系統(tǒng)方面，合理選擇汽輪機型式，以及熱力系統(tǒng)方面應用合理的蒸汽參數(shù)，優(yōu)化熱力系統(tǒng)，并注意機爐匹配，發(fā)電與供熱協(xié)調；在廠用電率方面，垃圾焚燒發(fā)電廠由于其特殊性，廠用電率較高，約為21％～25％，其原因有：垃圾焚燒發(fā)電廠容量小、蒸汽參數(shù)低、循環(huán)流化床焚燒鍋爐需要高壓風機，能耗較高以及系統(tǒng)復雜，輔機數(shù)量及耗電量增加等。
　　
　　6總結
　　
　　垃圾發(fā)電廠與常規(guī)燃煤熱電廠相比，由于其焚燒爐技術含量高、環(huán)保要求嚴、熱效率較低，因而初投資要高許多，但垃圾轉化熱電站的建設首要目的是環(huán)保效益，帶來的環(huán)境效益是長遠的，而且垃圾焚燒后產(chǎn)生的灰渣也可以進一步的進行綜合利用。垃圾焚燒發(fā)電廠又屬于環(huán)保工程，長遠上看，建設垃圾發(fā)電廠從經(jīng)濟技術指標上是*可行的。垃圾焚燒發(fā)電廠以垃圾作為主要能源，垃圾焚燒后利用熱能對外供熱和發(fā)電，不僅處理了垃圾，同時也節(jié)省了能源資源。隨著我國人民環(huán)保意識的增強，政府治理環(huán)境的力度加大，有關垃圾處理的法律、法規(guī)的健全及垃圾電廠焚燒工藝設備生產(chǎn)技術的國產(chǎn)化，垃圾焚燒發(fā)電技術的應用也會越來越普及。垃圾焚燒發(fā)電技術是電力行業(yè)與其它相關行業(yè)共同的研究課題，各行業(yè)可充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，共同努力實現(xiàn)社會與經(jīng)濟、環(huán)境的和諧發(fā)展，為建設發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟做出貢獻，同時也是非常符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。