城市垃圾焚烧发电技术的应用及发展

陈旭

上海环境集团再生能源运营管理有限公司老港分公司 上海 201399

引言

城市垃圾焚烧技术在城市的环境规划过程中运用的比较普遍。基于此，本文将全面综合地分析和讨论该技术的使用，并详细分析未来垃圾焚烧技术的发展前景，以便从根本上解决垃圾发电技术推广应用问题以及实现该技术的普及和进一步发展。

1 垃圾焚烧发电的原理

垃圾焚烧是指将垃圾中有害物质置于高温下进行高温焚烧，通过高温对垃圾及其有害物质进行热解的过程，然后对部分热量进行回收，进而将大量热量通过换热变成蒸汽，利用汽轮发电机转换成电能。利用除尘设备对焚烧加热过程中产生的高温烟气进行净化。燃烧后，废物垃圾质量减少70%，体积减小一半以上。焚化垃圾的好处包括加热和发电、占地面积小以及将废渣用作建筑材料，这些优势都是通过对垃圾进行焚烧后形成的。因此，为了减少生活垃圾的质量和体积，使垃圾可以焚化以彻底消灭细菌，急需建设大量的垃圾焚烧工厂。

2 垃圾焚烧发电技术应用的工艺流程设置

2.1 垃圾储存

在储存城市固体垃圾和生活垃圾的过程中，必须提前清除有毒、有害和不易燃物质。之后就可以拉进场地进行焚烧前储存，进场前需要称重，然后将垃圾放入垃圾储蓄池之中。一般来说，垃圾储存池可储存城市垃圾长达七天之久。当垃圾放入存储池后，还需要将垃圾进行混合搅拌，并添加相应的试剂处理。在这一阶段，垃圾容易出现一些液体渗出的现象，这也是相关单位必须通过技术手段加以控制的一个问题。

2.2 城市垃圾焚烧

在垃圾处理阶段，垃圾沿着下料装置被送至平台，然后在后期由给料装置平台进行初步处理，然后将垃圾推入焚烧炉进行集中燃烧。燃烧后焚烧炉会残留一定量的废渣。垃圾焚烧炉的基本类型主要包括循环流化床床炉和炉排炉。不同的处理方法也取决于不同的技术条件，因此必须根据具体的燃烧需要使用不同的技术和方法。

2.3 锅炉余热发电

垃圾焚烧炉配有余热锅炉和汽轮发电机组。由于城市垃圾焚烧过程中会产生大量热量，并且这些热量在余热锅炉中会因为高温、水分等因素而形成大量蒸汽，其连续发电机组件的实际运行主要由汽轮机-发电机组件驱动。

2.4 垃圾渗滤液

垃圾在垃圾坑内发酵处理会产生一些有污染损害的垃圾渗透液。其基本特征是重金属的含量比较高，氨氮成分多，气味较刺激。所以一般会在垃圾发电站内建设污水处理点，将其产生的渗滤液进行科学处理后，达标才可以排放。目前，我国对污水处理有较多的标准和规范，在处理期间使用以膜生物反应器为代表的最新技术的效果比较显著，因此使用该技术方法处理的废液可满足国家去除杂质的要求，进而能够达到国家规定的排放标准。

2.5 烟气净化

城市垃圾在焚烧的过程中会释放出大量的有害气体。在某些酸性气体和重金属大量产生的情况下，应考虑对这些废气进行净化，以避免其他污染物进入环境和大气，然后对生态环境造成污染。一般而言，废气净化可分为半干式反应塔、湿式反应塔，半干式反应塔与袋式除尘器需要组合工作。然而，在污水处理方面，此种方法的应用投入成本较大，是半干法投入的近两倍。

2.6 炉渣、炉灰处理

垃圾焚烧后过炉渣也构成了大部分垃圾。但是，处理后的炉渣可以回收利用，也就是说这些滤渣还会再进行焚烧。例如，使用某些环保建筑材料，如砖，它可以放置在砾石和灰中。一些飞灰将通过布袋除尘器进行回收，而这些垃圾占据垃圾总量的近2.5%。飞灰还会给工人带来健康危害，进行无害化的处理之后就可以将这些飞灰进行填埋，以减少对土地的占用。

3 垃圾焚烧处理是实现垃圾无害化、减量化和资源化的最有效的手段之一

城市垃圾的处置不仅是我国的一个重要环境问题，也是世界各国的一个严重环境问题。随着中国经济的快速发展，中国城市人口大幅增长，城市规模也在不断扩大，人们生活水平有了不同程度的提高，日常生活中产生的生活垃圾总量也在不断增加。例如，占用土地还是比较小的问题，但是生活垃圾的有害物质一旦渗入土壤就会污染地下水，对人们的生活带来极大的破坏作用。而且还会对大气造成污染，导致空气质量下降，对人们的生活以及大自然的生态环境都带来了极大的伤害，危害人类身体健康。因此，科学管理生活垃圾，选用科学有效的方法对垃圾进行无害化处理已经成为我国大部分城市急需解决的一大难题。

目前，生活垃圾无害化处理普遍采用的方法是焚烧、处理后填埋和综合利用（如生产有机肥料、建筑材料、供热和能源生产）。燃烧是城市垃圾热化学处理的高温技术。垃圾被作为废弃物送到熔炉中燃烧。高温可燃废弃物组分与空气中的氧气发生剧烈反应，释放热量，转化为高温废气和少量稳定的固体残渣。如果有足够的热值，垃圾可以用自身的能量自燃，垃圾焚烧产生的高温燃烧气体可以回收为热能，残渣可以掩埋，性质稳定，生活垃圾经高温焚烧后可完全去除细菌和病毒，有害气体可在高温下分解，达标后燃烧排放。

焚烧与其他城市垃圾处理方法相比，具有以下独特优势[1]：①体积缩减效果好。焚烧可将城市垃圾的体积减少到其总体积的一半以上。②能够进行集中消毒。高温燃烧对垃圾中的有害物质进行完全分解，彻底消毒并杀死病原体，尤其是易燃致癌物、病毒污染物和有毒物质，焚烧处理可以说是至今应用的一种比较有效的方式，能够减少后续处理过程对环境的影响。而且它还可以显著降低排放废气和释放气体中污染成分的浓度。③这有助于废物的回收，实现资源的再利用。焚烧产生高温烟气，其热能通过焚烧厂余热锅炉吸收并转化为蒸汽，这些蒸汽热能可以用来发电。④占地面积小，可建在市区附近，既可节省土地，又可缩短垃圾运输距离，非常适合经济发达的城市使用。基于这些优点，可以说焚烧是实现废物无害化、体积缩小和循环利用的最有效途径之一，可以作为未来垃圾处理的发展方向。

4 垃圾焚烧炉技术的应用

根据不同的焚烧规则，我国城市垃圾焚烧发电技术的使用主要包括以下几个方面[2]：①热解炉焚烧技术。垃圾中有机物的完全分解和NaOH碱液净化热蒸汽是热解炉的运行条件，在这一技术的运用中，可以通过对空气的隔绝，进而将垃圾内的有害物质进行分解。目前这种方法可以说是比较科学的。与炉排炉的成本相比，该设备的成本比率降低了近50%，且清洗能力相对较强。但是此方法也具有一定的局限性，如燃烧残渣的碳含量非常高，这对热解炉有害。因此它不适合每天都有极高生活垃圾产生的城市，因此无法进行广泛推广。②炉排炉焚烧技术。中国大城市的垃圾焚烧能源生产与许多发达国家的垃圾处理和处置的方法大致相同。垃圾焚烧炉技术是主要技术，其技术原理如下：将垃圾倒入炉排，进入炉排后，燃料油被用作辅助燃料，大量氧气被用来支持燃烧。炉料通过机械运动充分搅拌和混合，以充分焚烧废物。炉排炉焚烧技术的好处如下：该装置的年运行时间高达8000h，所以这是一项运用比较成熟的技术。与其他方法相比，废物处理的成本低，通常用于处理所有类型的家庭废物。其不足之处是设备的购置成本较高，后期的维修费用也会相应增加，而且燃烧效率低于流化床。③燃烧流化床技术，其工作方式是：将炉渣铺设在工作炉上，然后将工作炉的炉温上升到60℃以上。经过对破碎后的生活垃圾进行分类和其他步骤后，粉碎的生活垃圾被引入焚烧炉。同时，燃烧和混合掺烧比例低于20%的煤和炉渣，并在炉内加热砂子，使其充分发挥导热作用，进而可以快速燃烧垃圾，而且砂子可以进行循环使用。

5 城市垃圾发电的实际情况以及未来发展方向

5.1 城市垃圾发电技术情况

1987年，我国的第一个垃圾焚烧发电厂验收合格并投入使用，从而奠定了垃圾发电技术发展的基础。“九五”期间，垃圾焚烧发电越来越受到一些城市的欢迎，特别是南方的大中城市[3]。2000年至2003年3年间，在上海、深州、广州等特大城市，以及苏州、宁波等南方一些中等城市都拥有较大型的纯垃圾焚烧处理装置。而且，广东和其他地方的建筑工程仍在不断扩大垃圾焚烧厂的建设。尽管近两年来，我国垃圾处理总量和装机容量发展迅速，但由于起步较晚，发展中还有不足之处。近年来，该行业得到了政府的大力支持，进一步推动了垃圾发电技术在一些经济发达城市的发展。

5.2 城市垃圾发电技术的前景

我国城市垃圾发电技术尚不成熟，但发展速度与其他国家相比呈现出较快的发展趋势[4]。由于我国的地区经济发展水平差异较大，因此垃圾焚烧发电处理技术短期内无法得到广泛的应用。但是，我们仍然需要使用一些国外先进技术，以尽可能减少废物处理的危害性，促进经济发展，将废物变废为宝，成为城市可重复利用的资源。

5.3 城市生活垃圾发电技术应用受到的阻碍

应加强废物焚烧技术的使用。根据中国工业发展的实际情况，中国采用的技术和设备往往是从国外进口的，因此其适应能力有待提高。目前，中国的产热技术相对成熟，这一时期所需的设备通常都是本国生产。为了协调使用这些设备，还需要进行进一步的研究。在中国的混合垃圾收集模式中，非常有必要改进垃圾收集模式并进行分类。通过对垃圾进行分类，可以及时将一些餐饮垃圾和高含水量垃圾分离出来，以避免高含水量对锅炉温度产生不利影响，从而可以避免增加运营成本。由于垃圾焚烧炉发电厂建设的初始投资相对较大，且开发阶段所需成本较高，因此在某些经济欠发达地区，为购买厂房和设备准备资金相对困难[5]。目前，城市垃圾燃烧产生能源已成为一项基本技术措施，鉴于此，结合产业投资和发展的实际情况，做好技术应用的区位选择至关重要，然后对社会各方面进行规划和完善，使建设项目能够进行多元化融资。

6 结束语

作为一个行业，垃圾处理不是一个简单的市政工程项目。近年来，中国垃圾能源发电技术发展迅速，这主要是由于公民对城市环境保护意识的逐渐增强。特别是在一些经济条件较好的城市，政府采用直接投资的方式来促进废旧能源发电技术的推广使用。因此，从能源回收和环境保护的角度出发，国家应制定相应的政策和技术，加强热垃圾焚烧技术研究，通过建设国家垃圾焚烧和气体处理配套设施，进一步提高我国城市垃圾处理水平，力争赶上世界先进国家的发展水平。