垃圾焚烧发电的技术特点及问题分析

周忠坤

北京首创环境投资有限公司

垃圾焚烧发电的技术特点及问题分析

周忠坤

北京首创环境投资有限公司

垃圾焚烧发电是一项利国利民的公益事业，垃圾焚烧发电项目，能够改善城市周边环境，提高环境质量，避免和减轻垃圾无序化处理和堆积，减少了农业用地占有量，保证资源持续性发展，因此进一步加强对其的研究非常有必要。但是目前我国的垃圾发电在技术上和制度上都存在很大的问题。为了使垃圾发电能够形成产业化并可持续的发展下去，我国的政府部门需要积极的采取有效的措施，制定相应的法律、法规，使垃圾发电产业成为朝阳产业。基于此本文分析了垃圾焚烧发电的技术特点及问题。

垃圾焚烧发电；技术特点；问题

1、垃圾焚烧发电

垃圾焚烧发电是指将城市垃圾作为燃料放入到燃炉中进行燃烧，这种焚烧是经过高温化学处理的焚烧技术，温度可达到850－1100℃。在燃烧过程中，垃圾中的可燃物质与空气中的氧气发生化学反应，产生大量的气体和固定残渣，并释放出大量的热量。当燃烧达到一定程度时，炉内的垃圾可以维持自身燃烧的热量，保证垃圾充分燃尽。燃烧产生的热能以蒸汽的形式输出，推动涡轮机转动从而使发电机产生电能。经过高温的焚烧，垃圾中的细菌和病毒得到彻底的消灭，产生的有害气体经过过滤、分解处理达标后排放到大气中。

2、目前我国焚烧垃圾发电的现状

2.1 焚烧垃圾设施建设情况。我国每年都有新的垃圾焚烧厂建立，焚烧厂处理垃圾的规模也不断增加，用于焚烧的设施设备比例不断增大，这充分说明垃圾焚烧技术对我国垃圾处理工作的作用越来越重要，运用该技术所处理的垃圾量越来越大。垃圾焚烧发电厂的市场占有率不断增加，尽管垃圾焚烧厂占有集中市场份额，但根据它的处理能力依然有可以拓展的市场。垃圾气化熔融制气技术和焚烧发电技术的开发与研究是国内外研究的热点，具有良好的应用前景。

2.2 垃圾发电市场处于快速发展时期。垃圾焚烧发电技术是近年来逐渐发展的一项崭新技术，是国家实现资源利用最大化的有效方针之一。该技术从出现到发展至今，焚烧垃圾进行发电的项目数量迅速增长，其发电市场从导入时期进入到了快速发展时期。我国不断出台各项优惠政策支持该技术发展，并吸引很多社会资本纷纷投入该技术发电市场。国家支持利用可再生能源进行发电，可再生能源含有太阳能、生物质能、风能等，生物质能就是运用自然界粪便等有机废物变成的能源。《可再生能源法》的颁布给城市垃圾焚烧处理技术提供广阔发展空间。

2.3 垃圾焚烧发电时的污染控制标准还未完全统一。因为垃圾发电技术在我国起步的非常晚，并且焚烧垃圾时一会产生新的有害有毒物质，所以，我国一直没有制定有关垃圾焚烧的污染控制标准。现阶段，我国市场上运用的污染控制标准有很多种，给市场带来的负面影响较大。控制飞灰、烟气等污染物设施设备的购置费用、建设费用及运营费用较高，这些费用会占有垃圾焚烧厂建设成本较大比例。尽管垃圾焚烧厂建设总成本在伴随焚烧技术的提高而呈现下降趋势，但二次处理飞灰、烟气等污染物所发生费用依然对焚烧厂的建设成本起着重要作用，政府需要加大焚烧厂建设资金的补贴力度。

3、垃圾焚烧技术类型及特点

3.1 层燃炉技术。该技术即为焚烧时不需要对入炉的垃圾进行严格的预处理，活动炉排的机械运动能够有效搅动和混合垃圾，避免垃圾进入炉内遇到强热而发生表面固化的问题，对垃圾内部的传热以及气体的流动产生影响，延长垃圾的燃烧时间，出现不完全的燃烧。在炉排上进行垃圾的干燥、着火、燃烧以及燃尽等过程，处理的效率较高，且垃圾层能够均匀的分布，燃烧起来比较的稳定，完全，飞灰量较少。

3.2 回转炉技术。回转炉焚烧技术主要包含接受贮存废弃物、进料、炉体、回收废热以及控制二次污染。窑身为微倾斜布置、低速回转的圆筒，将垃圾由高端送入，并在筒内进行翻转燃烧，直到垃圾燃尽由下端排出。回转炉有两种形式，分别为水冷壁式和耐火砖衬式两种。其中，水冷壁的排列形式由水冷壁向转筒周边排列，通过吸收焚烧后放出热量的方式降低筒体内的温度。将风室设置在筒体的下部，使得空气能够由水冷管进入，穿过底部的料层后能够均匀的混合。而耐火砖衬式的筒内壁能够储蓄较大的热量，燃烧时温度也较高，但空气从筒体的一端进入后，筒中心的空气会出现过剩的问题，而筒体的内部未能够有充足的空气，并且筒体的体重、惯量较大，转速低，所以不能够充分的翻动和搅拌垃圾，燃烧的速度和效果跟水冷式的相比要有所欠缺。

3.3 流化床技术。流化床焚烧炉物料处于悬浮状态，空气会跟垃圾充分的接触，烟气的流速也变得较高，燃烧效果好，通过分级燃烧能够有效降低氮氧化物的排放，实现低成本脱硫，灰渣易于综合利用，负荷调节范围大，燃烧稳定。但是，流化床一般难以焚烧大块垃圾，因此对垃圾的前分选和破碎工序要求严格，由此限制了其在工业废弃物和城市垃圾焚烧领域的发展。另外，由于垃圾和砂粒在炉内呈流化状态，加上补充燃煤，所以烟气中的粉尘含量较大，除尘器负担加重，飞灰量增多，处理费用增加。近年来，由于煤价的上涨，飞灰量大、需要预处理等原因，使得流化床垃圾焚烧炉在我国的应用和发展受到一定的制约。

4、垃圾焚烧发电工艺流程

4.1 垃圾储存。城市垃圾中存在各种各样的物质，有些垃圾甚至含有有害物质，所以处理的时候要将这些有害的、不能燃烧的垃圾挑出来。余下的能够被利用的垃圾，在过称之后将其放入垃圾储池中。常见的垃圾储池一般能够储存将近一周的垃圾处理量。对储池中的垃圾，要进行搅拌、搅碎，还要把过程中产生的垃圾渗滤液收集起来。

4.2 垃圾焚烧。经过上一环节处理的垃圾，可以通过机器设备将它送进焚烧炉入，垃圾焚烧开始。垃圾焚烧之后，会产生炉渣，要将炉渣清理干净。焚烧炉有循环流化床炉、炉排炉之分。因为焚烧炉不同，相应的焚烧方法也会有不同。

4.3 余热锅炉发电。焚烧垃圾发电技术，除了用到焚烧炉，还有余热锅炉和汽轮发电机组这两种设备。垃圾在焚烧炉焚烧之后，所产生的热量经过余热锅炉转化之后会变成蒸汽，蒸汽可以被汽轮发

电机组用来发电。

4.4 烟气净化与处理。焚烧垃圾会产生许多有害物质，这些有害物质如果不能得到很好处理，会对环境造成二次污染。比如焚烧垃圾产生的烟尘、重金属等有害物质。烟气净化处理根据搭配方式的不同，有三种处理方式。分别是半干式反应塔搭配袋式除尘器，干式反应塔搭配袋式除尘器，湿式反应塔搭配袋式除尘器。

4.5 垃圾渗滤液的处理。放置在垃圾储池中的垃圾，经过发酵之后会产生垃圾渗滤液。这种液体散发着比较臭的气味，含有较多氨氮、重金属。垃圾渗滤液能够占垃圾重量的1/10。这些渗滤液经过污水处理之后才能排放，不然会造成环境污染。

4.6 炉渣、炉灰的处理。焚烧炉在焚烧过垃圾之后，会产生炉渣。炉渣是垃圾的一部分。炉渣也可以通过先进技术处理，为日常生产所利用。处理后的炉渣，可以充当制作砖块的材料，也可以在铺设道路时加以利用。布袋除尘器中收集到的飞尘，在实际生活中没有利用价值，要经过特殊处理方式进行无害处理后再将它填埋。

5、垃圾焚烧发电存在问题

垃圾焚烧发电在垃圾处理方面有着非常大的优势和作用，但是在目前的发展过程中，也有一定的问题有待解决：

5.1 垃圾焚烧运行不稳定。垃圾焚烧会产生一定的热值，但是，由于热值量与当时所处的季节息息相关，伴随着季节的转换，垃圾焚烧运行过程并不是很稳定。由实际经验得出，提高垃圾的热值量，弓{进新的有效的管理经验，研究开发利用新技术，稳定运行，势在必行。目前我们国家收集垃圾仍然采用混合收集清运的方法，垃圾的组成成分非常复杂，大量不可燃成分掺杂其中，进而垃圾热值偏低，这种现象的出现，很大程度上是因为，我国垃圾管理和处理水平不高，全民环境保护意识低。

5.2 环保意识问题。目前国内的垃圾处理能力不高，人民的环保意识没有达到相对的高度，很多垃圾的收集都是混合处理的，这样垃圾内容负责，很多不可燃垃圾也在里面，对垃圾的焚烧时候的稳定性也会在一定程度起着不利的影响。

5.3 对于垃圾焚烧之后，在尾气里面存在部分的有害物质，必须进行控制，如果控制不到位，则很容易造成二次污染，我们需要按照国家标准进行尾气处理达标后，才能够进行正常排放。

5.4 国家在垃圾焚烧发电产业链上的制度有待更加一部的完善，对于垃圾处理费用有待加强规范，目前垃圾焚烧企业还靠着国家政府的相应补贴和提高发电价格来维持整个发电厂的整个运行生产过程。

5.5 焚烧设备投资成本高。应用垃圾发电技术就少不了与之对应的焚烧设备，但在现实中，焚烧设备投资成本是非常高的。垃圾焚烧发电产业在当今的发电行业中，是一颗刚刚起步的新星，需要我们投人更多的关心。经济效益是垃圾焚烧发电项目追求的一部分，然而，焚烧设备成本高的问题给我们带来了很大的经济上的困扰。

6、垃圾焚烧发电的技术的优化措施

6.1 提高先进技术和装备，降本增效。国内相关企业在引进先进技术和设备的同时，要深入研究焚烧工艺和设备的关键技术，结合我国垃圾的特点，及时的调整和优化工艺过程参数，最好可以开发具有自主产权的先进装备系统，确保生产安全、性能可靠、高效率发电。

6.2 垃圾分类。收集为建立垃圾焚烧发电站，更好地实施垃圾焚烧，首先应确保垃圾焚烧原料的保质保量供应，故应加强进行对中小城市城市生活垃圾的分类回收。根据调查得出，目前的垃圾分类收集状况并不理想，存在诸多问题。根据经济水平、人口分布、市区的功能，应该制定出了不同的分选收集模式，实行分区治理。

6.3 降低有害物质排放。在垃圾焚烧处理厂进行焚烧后，一般尾气中会存在积累的有害气体，比如酸性气体，氯化氢，氧化硫、氧化氮、一氧化碳、等一些碳氧化合物，如果不对这些气体物质进行严格控制，则排放到空气中去，造成二次污染。这个问题也是我们一直持续关注的重要问题，也是全世界关注的研究课题，所以在焚烧垃圾发电过程中，必须全面做好防止二次污染的措施，从垃圾源头，对垃圾进行严格的分类，避免塑料垃圾的焚烧，加大技术控制燃烧过程中有害气体的产生，制定相关的焚烧垃圾气体排放标准，并且做好监督管理制度，引进和吸收消化国外的先进工艺过程，优化参数，最终的目标是对周围环境的不利影响降低到最小的程度。

6.4 将垃圾处理费以电费形式收取。政府经济能力有限，不能够为电厂提供有利的经济补贴，居民的垃圾处理费收取也存在很大的困难。所以政府可以把垃圾处理费附加到电费中，以电费附加费的形式予以收取，从而保障电厂的经济利益。

6.5 降低建设成本。垃圾发电厂的建设成本高的根本原因在于焚烧设备都是采用价格异常昂贵的进口设备。如果所有的垃圾焚烧发电设备都从国外进口，这无疑给垃圾发电厂带来巨大的经济压力。针对这个弊端，我们研究出了新的方案。即主要的设备从国外引进辅之以其他设备从国内购买的方法。因此只要能保证主要设备的利用率，其他设备只是发挥辅助功能。焚烧设备生产厂家要积极研讨，争取制造出成本低但是功能相对较高的垃圾焚烧设备，进而创造出更大的经济效益。降低建设成本，是扩大经济收益首要任务。

6.6 加强环保监管。垃圾发电产生的二次污染，对环境影响很大，为了能够有效的控制燃烧产生的有害气体逸出，环境监管部门要做好监管工作，定期或不定期对电厂进行检查，对于不达标的电厂给予相应的处罚

6.7 运行管理。在垃圾焚烧发电厂的运营管理上，政府及经营者应注意加大对发电厂的管理及技术创新。1)首先要健全垃圾分类收集机制，注重从源头上对垃圾的分类处理。尽可能使可回收、热值高的垃圾得到合理利用，为提高垃圾发电效率提供保障。2)统筹规划，合理布局。必须对区域经济发展水平、垃圾产量、垃圾特性作科学的评估，合理规划建设城市的垃圾焚烧发电项目，为提高垃圾发电的规模效应，优先在较大城市建设垃圾焚烧发电厂。3)不断改进新技术，提高垃圾焚烧发电的效率。4)加强对焚烧炉的炉温控制和对垃圾焚烧发电尾气的净化处理，严格控制二口恶英的排放。5)加强对垃圾焚烧发电厂附近的环境定期监测，特别是对三致物质二口恶英的定期监测。

总之，随着大中小城市的快速发展，城市垃圾也逐渐的增加，必须对城市垃圾合理的处理，减少给环境带来不良的影响。把垃圾焚烧后进行发电是焚烧技术的再运用，它能够彻底无害化的处理垃圾，使垃圾量明显减少，并实现资源的再利用，减少垃圾给环境带来的影响，有效节约土地资源，因此进一步加强对其的研究非常有必要。

[1]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，S1：91-95.

[2]刘剑.我国垃圾焚烧发电项目的技术经济评价研究[D].吉林大学，2013.

[3]孙丽亚.固体垃圾焚烧发电装置自动控制系统设计与研究[D].郑州大学，2013.

[4]李娜.城市生活垃圾焚烧发电项目风险分析和经济效益研究[D].齐鲁工业大学，2015.