垃圾焚烧发电中厨余垃圾分离比例的影响研究

李 潭

（ 广州环投设计研究院有限公司技术研发所，广东 广州510000）

1 概述

生活垃圾焚烧发电厂进厂原生垃圾中含有约50%[1]的厨余垃圾，厨余垃圾存在有机物含量丰富、水分含量高[2]等特点，将其与其他生活垃圾混烧会对生活垃圾焚烧发电厂产生影响。 针对这一问题，本文以广州现有生活垃圾的成分和热值[3]为基础，计算得到不同厨余类垃圾比例下的综合生活垃圾不同水分下特性表，最终得到不同厨余类垃圾比例下的生活垃圾焚烧发电厂的温度、烟气量、污染物排放、发电量和焚烧量等参数。 结合广州生活垃圾焚烧发电厂运行情况，对餐厨垃圾掺烧比例对垃圾焚烧电厂的影响进行研究，综合考虑各方面影响程度，寻求最佳平衡点，确定合适的掺烧比例。

2 厨余垃圾理化特性

表1 不同厨余类垃圾比例下的综合生活垃圾特性分析表（ 收到基）

表1 为广州市城市生活垃圾在不同厨余类垃圾比例下的收到基（ 湿基）特性分析表。 从表中可以看出，厨余垃圾在综合生活垃圾中所占比例越高，垃圾的收到基含水率也越高，当厨余垃圾占比45%时，综合生活垃圾含水率高达52.14%。

3 热力计算与分析

3.1 对设备运营的影响分析

表2 不同厨余垃圾比例下垃圾焚烧发电厂锅炉设备温度

从表2 可以看出，随着厨余垃圾掺烧比例的减小，炉膛烟温相应的增加。 焚烧炉一、 二通道进口烟温和过热器进口烟温的设计值分别为918℃、827℃和596℃，当厨余垃圾掺烧比例减小到30%以下时，含水量为43%的垃圾其烟温将高于设计值。

炉膛烟温过高将导致焚烧炉受热面高温腐蚀的加重， 不利于焚烧炉设备安全稳定的运行。 此外， 厨余垃圾掺烧比例过小也将导致烟气量的增加，进而使风机功耗增加，烟气处理设备负荷增加。 因此，从设备的安全稳定运行角度考虑，厨余垃圾掺烧比例不宜过小。

3.2 对焚烧量影响分析

表3 不同厨余垃圾比例下生活垃圾低位发热量

从表3 可以看出，随着厨余垃圾掺烧比例的减小，垃圾的低位发热量是相应增高的。 当掺烧比例减小到30%以下的时候，对于含水量为43%的垃圾，其热值将超过9000kJ/Kg。

我们的焚烧炉，设计热值最大不超过9000kJ/Kg。 当垃圾热值不高于9000kJ/Kg 时，可以保证焚烧炉的垃圾处理量，即焚烧量不变。 当垃圾热值高于9000kJ/Kg 时，考虑到汽轮机的功率限制，需要保证锅炉的蒸发量不超过设计值。 此时，焚烧炉的焚烧量就会相应减小。

因此，从保证焚烧炉的处理量不变的角度考虑，厨余垃圾的掺烧比例不宜低于30%。

3.3 对发电量影响分析

表4 不同厨余垃圾比例下总发电量和吨垃圾发电量

从表4 可以看出，随着厨余垃圾掺烧比例的减小，吨垃圾发电量和总发电量整体都表现为增加的趋势。 对于含水量为43%的垃圾， 掺烧比例减小到20%的时候， 其热值将增大到9337 kJ/Kg，其焚烧量将由800t/d 相应减小到775t/d。但锅炉蒸发量保持不变，总发电量不变。因此，从发电量的角度考虑，厨余垃圾的掺烧比例在合适的范围内越低越好。

3.4 对烟气量影响分析

表5 不同厨余垃圾比例下生活垃圾焚烧烟气量

从表5 可以看出，随着厨余垃圾掺烧比例的减小，烟气的生成量相应增加。 对于含水量为43% 的垃圾，当厨余垃圾掺烧比例减小到20%的时候，烟气的生成量下降。 这是因为此时的热值增大到9000kJ/Kg 以上，焚烧量减小，相应的生成的烟气量也开始减小。

烟气量增加，相应的风机功耗会增加，烟气处理成本增加，热量损失也会增加。 因此，从烟气量影响的角度考虑，厨余垃圾掺烧比例不能太低。

3.5 对SO2 等污染物生成量的影响

表6 不同厨余垃圾比例下生活垃圾焚烧污染物生成量

从表6 可知，随着厨余垃圾比例的下降，SO2的生成量随之下降，垃圾中氮含量和氯含量也相应下降。 根据氮氧化物和氯化氢的生成机理，正常燃烧工况下氮氧化物和氯化氢的生成量也会相应减少，但下降幅度不是很明显。

结束语

由前文的研究结果可知， 生活垃圾中的厨余垃圾比例下降时，二氧化硫、氮氧化物、氯化氢等污染物的生成量会有所下降，但是下降幅度不是很明显。 考虑到厨余垃圾比例下降，烟气量会有所增加，对烟气处理设施会造成一定的不利影响。 因此，综合考虑污染物生成量和烟气量对设备的影响，厨余垃圾比例下降后，烟气综合处理成本会有一定幅度的下降。

根据现有垃圾样本数据和焚烧炉设计值， 考虑厨余垃圾对设备运行、发电量、焚烧量、烟气量、污染物、烟气处理成本等各方面的影响，建议生活垃圾焚烧厨余垃圾占比30%较为合适。