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垃圾焚烧电厂垃圾处理方法探究
发布日期:2019-12-17  来源:《当代电力文化》  作者:《当代电力文化》  浏览次数:1320
       摘 要:本文首先对垃圾焚烧发电技术进行了简要的分析,然后对垃圾焚烧发电技术分类进行了探讨,最后叙述了垃圾焚烧发电技术存在的问题及解决对策,以供读者参考。

关键词:垃圾焚烧;发电技术;问题;对策

        随着我国经济持续增长,城市化进程不断加快,生活垃圾作为城市代谢的产物大量产生。资金紧缺,大量垃圾只能作简单处理,或直接堆放于地表上,浪费大片土地资源,使我国城市普遍面临垃圾围城的局面,已构成城市环境污染的一个重要因素。妥善处理城市生活垃圾对于发展循环经济,建设资源节约型、环境友好型社会有着十分重要的作用。但如何选择一种处理效果好、投资合理、工艺科学、运行费用低的处理方案,是值得认真探索和研究的课题。生活垃圾焚烧发电技术是垃圾处理的一个重要方向,是生活垃圾减量化、资源化、无害化的最有效手段。

1、垃圾焚烧发电技术概述

       1.1 随着中国城市化进程的加快和居民生活水平的提高,城市生活垃圾以年均增长率8%-10%的速度迅猛增加。中国城市生活垃圾年产生量超过1.2亿吨,占全世界年产垃圾的四分之一以上。全国670多座大中城市中,约有三分之一陷于垃圾包围中,而且这一趋向有日益加剧之势。与其他处理方法相比,垃圾焚烧处理具有减量化、占地少、二次污染小、焚烧余热可用于发电、供热。对于经济发达、土地资源紧缺的地区来说,垃圾焚烧发电是非常理想的垃圾处理方法。

        1.2城市垃圾发电是近30年发展起来的新技术,特别是20世纪70年代以来,由于资源和能源危机的影响,发达国家对垃圾采取了“资源化”方针,垃圾处理不断向“资源化”发展,垃圾电站在发达国家迅猛发展。现代生活垃圾可概括为可燃垃圾和不可燃垃圾两部分。其中可燃垃圾包含纸布、皮革、塑料、橡胶、竹木、动植物残体、树叶、果皮、厨余等,由有机物和可燃物构成城市生活垃圾的主体。而不可燃垃圾专指各类金属、玻璃、石陶瓷等无机物。根据我国大中城市垃圾热值均在3344-6270 J/kg,这些垃圾均能自燃、发电,燃烧一吨城市生活垃圾可发电300-400 KW。而且垃圾焚烧处理后的灰渣呈中性,无气味,不会引发二次污染,且体积减少90%,重量减少75%以上,明显减容减量,直接通过垃圾焚烧,产生高温烟气进入余热锅炉产生蒸汽,进入汽轮发电机发电,在国外早已是成功的经验, 目前,垃圾焚烧发电是国内外常见的垃圾再利用技术之一,实现了垃圾的无害化处理,减少了垃圾对于生态环境的污染,而且有效提升了区域的资源供应能力。目前,在国内各省市、地区相继建设了一些具有较大规模的垃圾焚烧发电站,成为区域环境治理和能源供应的新途径之一。

2、垃圾焚烧发电技术分类

2.1 层燃炉技术

       层状燃烧垃圾焚烧技术采用的是机械炉排炉,通常燃烧系统由三段炉排区域组成:干燥区、主燃区和燃尽区。各段炉排均为台阶式,每级台阶有一定的倾斜角度,垃圾依靠自身重力和运动炉排单元炉排的往复运动对垃圾层产生的纵向推力而前进。各级炉排之间也设置了较大的落差,机械炉排炉可使垃圾有效地翻转、搅拌,燃烧条件较为理想,通过喷油助燃可以使低热值、高水分的垃圾完全燃烧。

       层燃炉焚烧方式不用对垃圾进行预处理,垃圾焚烧方式集垃圾干燥、点火、焚烧、燃尽等一系列的环节于一体,提高了垃圾处理的效率,不会产生焚烧后的固化物粘附在炉壁上,影响垃圾焚烧的热量传递和气体的流动;燃烧均匀、稳定;粉尘较少,是一种较好的方法。但由于其对低热值的垃圾需要喷油助燃而降低了其运行经济性。我国第一座大规模城市垃圾焚烧发电站深圳市市政环卫综合处理厂采用的就是此炉型。

2.2 循环流化床技术

        循环流化床垃圾焚烧炉主要由一个由石英砂或砂子组成的流态化高温床层来保证燃烧的稳定性,垃圾进入炉膛后和燃煤颗粒一起悬浮于床层之上,与空气完全接触燃烧,未燃尽细小颗粒随烟气经过炉内旋风分离器返料装置分离返回燃烧室继续燃烧,如此反复的循环燃烧;燃烧床温稳定地控制在850-900℃有效分解了臭气中的有害成份,同时降低氮氧化物的排放;燃烧中掺煤所产生的二氧化硫能够抑止二恶因的生成;炉后烟气处理系统相对简单、灰渣易于综合利用、负荷调节范围大、适用于低热值或热值变化较大的垃圾。

         流化床燃烧炉蓄热能力强,燃烧稳定,燃烧的控制较易,可以进行自动化控制。目前采用此技术的商业运营电站较多,如:无锡垃圾焚烧发电厂、东莞南城垃圾发电厂、武汉汉口垃圾焚烧电站等。

2.3 焚烧发电技术分析

         除了以上两种方法外还有回转窑焚烧炉技术和热解气化焚烧炉技术,这两种技术适合处理规模小、不适用于焚烧高水份、低热值的垃圾,生产供应商有限,不作讨论重点。炉排型焚烧炉技术和流化床焚烧炉技术在国内外均有成熟的应用经验,供应厂商较多。其中,循环流化床由于故障相对较多,工艺相对落后,操作环境相对恶劣。

        考虑到目前国家对垃圾焚烧发电掺烧其他燃料的限制正日趋严格,流化床炉必须加煤才能保证燃烧;与此同时,环保标准也日益严格,流化床炉飞灰产生量大,处理成本高,导致了流化床垃圾焚烧技术在我国的应用和发展受到一定制约。

       根据国家建设部、原国家环保总局、科技部颁布的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》:“目前垃圾焚烧宜采用以炉排炉为基础的成熟技术,审慎采用其它炉型的焚烧炉”。综上所述,炉排炉型焚烧炉较适合处理我国经济发达地区的生活垃圾。

3、垃圾焚烧发电技术存在的问题及解决对策

3.1 垃圾入炉前的分拣

       由于我国的城市垃圾未经分拣而直接运输到垃圾场,故入炉燃烧前混合垃圾需经过各种工序,包括分选、筛分、破碎等,沥去原生垃圾中大量的水分、筛除其中的毒性物质,特别是塑料、电池等有毒废弃物。

         处理后的垃圾成品通过胶带输送机送至垃圾坑内储存,热量可以达到1500~2000kcal/kg,可单烧或混烧。经过加工的垃圾衍生物,使用其进行焚烧发电,其可燃值和热值都相应的得到了提升,而且小颗粒有利于充分的和空气中的氧气燃烧,使燃烧效率提高,二恶英类有害物的排放量也大大降低。

         此种方法效果明显,然而也普遍存在工作量大、操作环境恶劣和运行成本较高等问题。为了改善上述问题,建议通过建立城市垃圾分类回收的收集方式来进行垃圾前处理。

3.2 二恶英问题处理方法

       垃圾的焚烧会产生二恶英,这是焚烧垃圾发电中存在的弊端。通常情况下,焚烧温度低于800℃,塑料之类的含氯垃圾不完全燃烧,极易生成二恶英。为了减少二恶英的问题,在燃烧时可以采取以下几种方法:第一,燃烧垃圾时把燃烧的温度进行提高,提高到1200℃左右,从而使得垃圾焚烧产生的二恶英量大大减少,但是这种方式需要消耗大量的燃料;第二,迅速降冷技术,使得烟气迅速降低温度,使二恶英不具备产生的条件,但是这种方法技术含量较高,而且降温不利于余热的利用;第三,焚烧前进行垃圾的分选,把容易产生二恶英的垃圾分选出来,控制二恶英的生成的原料。

         目前垃圾焚烧电站主要采用垃圾燃烧前的分拣和燃烧后依次采用活性炭吸附、半干法烟气净化、布袋除尘器吸附的组合方式来去除各种有害气体。

3.3 焚烧飞灰问题处理方法

         垃圾焚烧处理后产生飞灰和底渣,后者已经被广泛应用于筑路、制砖、玻璃制造以及混凝土生产等方面。然而前者由于含有Zn、Pb、Cu、Cr等重金属和二恶英等剧毒有机污染物,对人体健康和生态环境具有极大的危害性。目前国内外对垃圾焚烧飞灰通常采用的处理方法有:

         第一、固化与稳定化。主要有水泥固化、沥青固化、熔融固化、化学药剂固化稳定化等。其主要作用是使飞灰中的重金属及其它污染组分呈现化学惰性或被包容起来,以便运输和处置,并可降低污染物的毒性和减少其向生态圈的迁移率;第二、将重金属与飞灰分离,分别进行资源化处理,如酸提取、碱提取、生物提取等,此方法工艺过程十分复杂;第三、经过适当处置按危险废物填埋,但是处理费用较高。

         目前商业运行的垃圾焚烧电站通常采用第一种方式对飞灰进行处理,即使用水泥固化剂对焚烧后的飞灰进行固化处理。

3.4 垃圾电站渗滤液处理方法

         垃圾电站中的渗滤液分为焚烧前渗滤液和焚烧后渗滤液两种。

         垃圾电站焚烧前渗滤液主要来自于垃圾坑,处理方式主要有两种,一是直接将搜集的渗滤液泵回锅炉燃烧区域汽化处理,但是大量渗滤液的回喷会减少锅炉产生的蒸汽量;二是采用超滤及反渗透处理方式,可以净化80%的水排入污水池,产生20%的浓缩液再喷入炉内燃烧。目前运行的商业电站多采用第二种方式。

         垃圾焚烧后的渗滤液和垃圾坑中的渗透液是不同的。其各种有害物质的含量高,水质发生了巨大的变化,从而毒性也大,处理起来比较困难。垃圾焚烧厂渗滤液的排放标准《污水综合排放标准》远高于垃圾填埋场渗滤液的排放标准《生活垃圾填埋污染控制标准》。当前对垃圾焚烧渗滤液的处理方法还没有很好的处理手段,通常是采用生物膜反应器、电解法、催化湿式氧化(CWAO)、人工湿地处理等方法,但是这些方法都存在费用高的问题。

4、结束语

         垃圾焚烧发电是一种较为科学环保的发电方法,垃圾焚烧发电加快了城市垃圾处理的步伐,提高了垃圾处理的质量,改善了城市生态环境,促进了国民经济的持续、稳定、健康发展。从长远看,垃圾发电在我国具有广泛的发展前景。我国垃圾焚烧发电技术已然成熟、很多垃圾焚烧发电设备也走上了国产化的道路、垃圾分类的意识日益为人们所接受。垃圾焚烧发电项目必然会实现社会环境和社会效益的共同发展,走上可持续发展的道路。