生活垃圾焚烧处理技术的实践探索小议

【摘要】近几年来，城市化历程的不断推进扩大了城市人口规模，提高了城市生活垃圾的日产量，同时，部分城市在对生活垃圾处理过程中选择直接填埋或露天堆放的方式，这种不合理的处理方式会给城市的土壤、水源和大气等环境带来严重的污染。传统的堆埋、堆肥和直接焚烧方式已经无法满足现代城市的发展需求。本文主要就如何有效利用生活垃圾焚烧处理技术提出了具体的措施，旨在为相关工作人员提供技术指导依据。

【关键词】生活垃圾;焚烧处理技术;实践探索

1、引言

中大型城市每日的生活垃圾产量较大，垃圾中含有较多的有机成分，存在较高的经济价值，而大型城市存在较强的技术力量，能够对生活垃圾进行有效处理并再利用。近几年来科学技术的不断进步，垃圾焚烧处理技术逐渐得到了改善，在垃圾焚烧过程中嵌入热量回收系统能够在热量回收的基础上进行发电，为城市提供日常的用电需求，同时，社会的快速发展也需要行业内的技术人员对生活垃圾焚烧处理技术进行不断的改进，创造良好的经济社会价值。

2、案例分析

本文主要结合某生活垃圾焚烧发电厂对生活垃圾焚烧处理技术来进行实际探索。该发电厂主要位于永州市零陵区，现在每天产生的生活垃圾量多达一千吨，因此，垃圾问题不仅给永州市民的日常生活环境带来了不利影响，同时也阻碍了该市的经济快速发展。该生活垃圾焚烧发电厂，其一期工程项目安装了两台400t/d焚烧炉，配备中温次高压余热锅炉回收热能，一套18MW的凝汽式汽轮发电机组，每天大约处理800吨生活垃圾（总规模1400t/d），生活垃圾处理过程中产生的热量每年能够发电8200万度，同时，该项目也安装了先进的烟气净化系统。自该项目建设以来，该市区及其周边的城镇、部分农村生活垃圾得到了有效的处理，给区域周围的环境带来了一定的改善。

3、热能利用的特点

生活垃圾焚烧过程，其目标不仅要使垃圾得到充分燃烧，还要能对燃烧过程中产生的热能进行回收利用。在现代化垃圾焚烧场设计过程中都会设计完善的能量回收系统。目前部分生活垃圾燃烧过程中产生的烟气存在含水量大、氯化氢浓度高的特点，对部分材料存在较大的腐蚀性，同时也会给热能回收系统带来不利的影响。因此，焚烧余热利用系统不会将过热器安装在炉内辐射较强的区域，不会给过热蒸汽温度造成限制。此外，离开热能回收区域的烟气，如果其温度高于250摄氏度，会降低热能回收的效率，而蒸汽式空气预热器，即在使用过程中也会产生蒸汽能量的损失，相比于燃煤锅炉，城市生活垃圾焚烧过程中热能回收效率会比其低10%以上。

4、燃烧工艺主要影响因素

垃圾焚烧过程其主要存在停留时间、燃烧温度、过剩空气量这三方面的影响因素，即行业内所谓的“3T”。

4.1 停留时间

在垃圾焚烧过程中，需要垃圾在焚烧炉内停留一段时间，才能让垃圾与空气保持充分的接触，确保垃圾能够完全燃烧。因此，可以先将垃圾破碎成小颗粒，能增大垃圾与空气之间的接触面积。此外，可以适当延长垃圾在焚烧炉内的停留时间，在焚烧过程中利用相关工具对垃圾进行均匀搅拌，确保垃圾和空气能够充分混合。不同垃圾自身的性质存在一定的差异性，因此，对不同类型的垃圾要在焚烧炉内停留不一样的时间，主要影响因素为垃圾热值、含水率、燃烧温度和过剩空气量。除此以外，还要对焚烧炉的类型和炉排结构进行充分考虑，结合不同类型和结构规定适当的垃圾停留时间。一般来说，如果将垃圾投入流化床焚烧炉内，其需要停留的时间最短，而如果将垃圾投入炉排型焚烧炉内，则需要停留最长的时间，转窑焚烧炉其停留的时间居中。

以上只是垃圾停留时间的一个概念，而另一个概念是指垃圾焚烧过程中，产生的烟气需要在焚烧炉内停留的时间。在保证燃烧温度的条件下，只有让燃烧烟气在焚烧炉内停留足够的时间，才能确保垃圾能够完全燃烧，将垃圾内部绝大部分的有机污染物完全降解。因此，在垃圾焚烧过程中，要设定一个烟气最小停留时间，该时间与最低燃烧温度存在直接联系，燃烧温度越高，可有效缩减烟气最小停留时间。此外，烟气的最小停留时间也要结合垃圾的性质来设立，烟气停留的时间应当大于1.5秒。

4.2 燃烧温度

垃圾焚烧过程，要将燃烧温度控制在适宜的范围内。如果燃烧温度较低，无法使得垃圾完全燃烧，因此，要将燃烧温度设置在垃圾起燃温度以上，起燃温度一般为650摄氏度左右。此外，部分类型的垃圾，如果燃烧温度没有达到起燃温度，只属于低温燃烧状态，可能会生成有致癌、致畸形病变的“二恶英”，当燃烧温度高于700摄氏度时，“二恶英”才能逐渐被分解，而只有燃烧温度大于900摄氏度时，“二恶英”这种物质才会完全消失。除此以外，如果垃圾焚烧过程中氧气的浓度为10%，一旦燃烧温度低于850摄氏度，垃圾就无法完全燃烧。因此，一般在垃圾燃烧过程中，要将燃烧温度控制在850摄氏度以上，保证垃圾能够完全燃烧。

4.3 过剩空氣量

在垃圾焚烧过程中，要将过剩空气量控制在合理范围内，只有让焚烧炉燃烧室内存在适量的过剩空气，才能提高垃圾焚烧的热效率。焚烧炉燃烧室内的氧浓度越高，垃圾燃烧的速度越快。因此，只有让燃烧层内有充足的空气量，才能提高垃圾与空气的湍流混合度，此时，燃烧层内存在足够的氧浓度，能在最短时间内提高燃烧温度。同时，也要确保燃烧室内的空气处于流动状态，在焚烧炉燃烧室内保留充足过剩空气量的基础上，工作人员可以通过搅动的方式来加快垃圾焚烧的速率。然而，如果焚烧炉内的空气含量较大，这会降低燃烧的温度和速率，使得燃烧热剧烈损失，提高了焚烧炉内废气的含量。因此，在实际垃圾焚烧过程中，首先要对垃圾的性质和焚烧炉的类型进行分析，在此基础上选择合适的过剩空气量。回转窑焚烧炉的最大过剩空气量不得超过70%，最小不得低于50%;流化床焚烧炉，其最大固过剩空气量要控制在80%左右，最小过剩气体量控制在70%左右;而炉排型焚烧炉的过剩空气量要控制在80%到100%这个范围内。

5、生活垃圾焚烧处理技术

5.1 层燃式焚烧炉

层燃式焚烧炉无需对垃圾进行预处理，在焚烧过程中只需要对垃圾进行搅动，就不会使得垃圾表面产生固化现象，从而提高了垃圾内部的传热和气体流动性能，为垃圾提供充足的燃烧时间直至完全燃烧。此外，选用层燃式焚烧炉方式能够使得垃圾的干燥、着火、燃烧、燃尽等过程都在炉排上完成，提高了垃圾处理的效率。同时，燃烧稳定性较强，炉内温度、锅炉余热和蒸发量都不会产生大浮动变化，适用于城市生活垃圾处理，也是目前世界最常用、处理量最大的生活垃圾焚烧炉，在欧美等先进国家得到广泛使用。

5.2 流化床式焚烧炉

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任何垃圾进行焚烧处理，燃烧十分彻底。但对垃圾有破碎预处理要求，且易发生故障。如果生活垃圾是高粘度半流体状态或者是厨余垃圾类型的，即使投入流化床式焚烧炉内也无法完全燃烧。

5.3 回转窑式焚烧炉

回转窑式焚烧炉主要包括水冷壁和耐火砖衬这两种形式。回转窑焚烧炉主要由废弃物接纳、储存、进料、炉体、废热回收、二次污染控制等部分组成。炉身稍微倾斜，炉内圆筒低速回转，从高端将垃圾送入焚烧炉内并由炉筒翻转而进行高速燃烧，燃烧的灰烬从下端排出。回转窑常用于成分复杂、有毒有害的工业废物和医疗垃圾，在生活垃圾焚烧中应用较少。

5.4热解焚烧炉

热解焚烧炉是在缺氧或非氧化气氛中以一定的温度（500℃～600℃）分解有机物，有机物发生热裂解生成热分解气体（可燃混合气体）;再将热分解气体引入燃烧室内燃烧，从而分解有机污染物，余热用于发电、供热。热解技术使用范围广，可用来处理多种垃圾。但由于受垃圾特性影响，后续热解气的特性（热值，成分等）不稳定，所以燃烧控制难，灰渣难燃烬，且环保不易达标。此技术在加拿大和美国部分小城市得到少量应用。

6、生活垃圾焚烧处理建议

（1）借鉴其他行业先进的处理技术，逐渐研发大型垃圾焚烧设备。

（2）相关部门制定完善的法律法规，对垃圾焚烧的流程和标准进行规范，只有确保所有的焚烧炉都通过质量检查才能进行垃圾焚烧。此外，对废气净化设备和二次污染控制设备进行逐渐的研发，确保垃圾焚烧过程向着无害化的方向进行转变。

（3）结合城市垃圾日产量研发先进的垃圾监测手段和垃圾焚烧污染危害评价制度，对传统的污染监测以及设备进行创新与改进，确保仪器设备的使用较为简单且能够精准的检测数据，加强对垃圾焚烧过程中排放污染物的监控力度，从而能提高垃圾焚烧过程的安全性和效率。

（4）建立完善的垃圾分类收集系统，对城市生活垃圾进行分类收集并综合处理，提高垃圾回收利用率。

结语：

综上所述，随着城市人口规模的逐渐扩大，城市生活垃圾的日产生量也逐渐增多，同时，随着城市用地规模的日益紧张，传统的生活垃圾直接填埋方式已经无法适应于城市的发展需求。生活垃圾焚烧处理方法存在占地少、处理时间短等优点。因此，要对生活垃圾焚烧处理技术进行不断的创新与研发，结合不同垃圾的类型建立合适的垃圾焚烧炉。

参考文献：

[1]张倩，徐海云.生活垃圾焚烧处理技术现状及发展建议[J].环境工程，2012（2）：79-81+89.

[2]李杨.广州市生活垃圾焚烧处理经验启示[J].辽宁行政学院学报，2020（01）61-65.

[3]张益.我国生活垃圾焚烧处理产业现状[J].人民法治，2019（14）：14-16.

作者简介：

黄科峰（1981-），男，汉族，湖南常德人，硕士研究生，工程师，主要从事生活垃圾处理技術的设计与研究工作。