垃圾焚烧处理简介.doc

摘要 本文首先对三种垃圾处理方式(填埋、堆肥和焚烧)进行对比，认为垃圾焚烧发电是最有效的垃圾减量化、无害化、资源化处理方式。其次比较主要焚烧炉技术中的机械炉排焚烧炉技术和循环流化床垃圾焚烧技术的特点，优缺点以及发展情况。最后对垃圾焚烧技术在我国的利用情况进行总结，分析在我国垃圾焚烧发电行业的发展特点以及存在的问题关键词:垃圾焚烧;炉排炉;流化床；焚烧发电目 录引言31、城市生活垃圾特性及处理方法比较41.1 城市生活垃圾的一般特性41.2 城市生活垃圾的一般处理方法41.2.1 填埋法41.2.2 堆肥法51.2.3 焚烧法52、城市生活垃圾焚烧处理技术分类62.1 机械炉排焚烧炉技术72.1.1 炉排焚烧炉的优势92.1.2 炉排焚烧炉在我国应用时出现的问题92.2 循环流化床垃圾焚烧技术112.2.1 循环流化床垃圾焚烧炉的优势122.2.2 循环流化床垃圾焚烧技术的不足143、焚烧技术在我国的应用情况144.1应用现状154.2我国垃圾焚烧发电行业发展特点154.3焚烧发电应用推广中存在的主要问题165、 总结176、 结束语19参考文献：20引言 随着我国城市规模不断扩大和农村城市化进程加快，城市垃圾处理问题已成为我国不容忽视的问题。据不完全统计:我国历年堆存的垃圾已高达60 亿t，且仍以10%的年增长率增加，这些垃圾不仅占用大量土地，而且对环境和居民健康产生恶劣影响。因此选择高效，节能，环保的垃圾处理方式刻不容缓。1、城市生活垃圾特性及处理方法比较 1.1 城市生活垃圾的一般特性 从焚烧角度分析，城市生活垃圾可分为可燃和不可燃两部分， 其中可燃烧部分包括橡塑、纸张、破布、竹木、皮革、果皮及动植物、厨房垃圾等。其组分、外貌、物性和燃烧特性等非常复杂，大部分不可直接填埋；不可燃部分包括金属、建筑垃圾、玻璃、灰渣等，除可回收利用部分外，大多可直接安全填埋。 城市生活垃圾组分随机性很大，它与地区、季节、生活水平、燃气普及率、饮食结构等密切相关。其共同特性是容重轻、可压缩性大、水分高、热值低、难燃烧、有异味，混有少量有害物，易引发二次污染。燃烧时着火温度不一，燃烧速度各异，燃烬时间不同。 1.2 城市生活垃圾的一般处理方法 目前，世界各国城市生活垃圾处理普遍采用的主要方法有填埋法、堆肥法和焚烧法。 1.2.1 填埋法 填埋法技术比较成熟，操作管理简单，处理量大， 投资和运行费用低，是当今世界各国主要的处理方式之一。不足之处是垃圾减容效果差，需占用大量的土地资源，填埋场地受地理和水文地质条件限制较多，地址选择很困难。填埋场产生的渗透液对水体和土质容易造成污染。生成的沼气除对环境有影响外，有时还会引起燃烧和爆炸。所以在土地资源短缺、经济发达的国家和地区对填埋法的采用受到一定的制约。 1.2.2 堆肥法 堆肥法的投资费用接近填埋法，无害化程度较高，且有农用价值。但是采用这种处理法，垃圾减容效果不理想，卫生条件差，占地面积大，运行费用较高。垃圾中的石块、金属、玻璃、塑料等废弃物不能为微生物所分解，需分捡后另行处理。堆肥法产生的有机肥料肥效较低、成本高，销路不畅，并可能对土壤造成严重污染，所以在土地资源紧缺、农田较少的地区，堆肥法的推广有一定困难。 1.2.3 焚烧法 焚烧法一般是指将垃圾作为固体燃料焚烧炉中， 在高温条件下，垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈化学反应，放出热量，转化成高温烟气和性质稳定的固体残渣。烟气中的热能可回收利用，而性质较稳定的残渣可直接填埋。一般，垃圾焚烧后，其体积可减少8595，质量减少2080；高温焚烧还能消除垃圾中的病原体和有害物质，焚烧排出的气体和残渣中的一些有害副产物的处理远比有害废弃物直接处置容易得多。焚烧法还具有处理周期短、占地面积小、选址灵活等特点，焚烧处理能有效的做到废弃物综合利用，回收能源和资源。因此，焚烧法能以最快的速度实现垃圾处理的无害化、减量化和资源化。目前，在发达国家已被广泛采用，其缺点是焚烧法对垃圾的热值有一定要求，且一次性投资大，运行费用高，管理水平和设备维修要求较高； 焚烧产生的废气若处理不当， 很容易对环境造成二次污染。 长期以来，我国对城市生活垃圾的处理基本上采用露天堆放和填埋法。长期露天堆放对大气环境、地下水和土壤等已造成明显的威胁和危害，尤其是大中城市和东部沿海发达地区，因土地资源日趋紧张，采用填埋法和堆肥法处理垃圾的选址已日益困难，处理成本大幅度提高。 因此，在这些地方采用焚烧法处理城市生活垃圾具有相当重要的意义。 2、城市生活垃圾焚烧处理技术分类 经过一个世纪的发展，世界各国目前已拥有数千座垃圾焚烧厂，广泛处理各种垃圾及有害废弃物，并且朝着集中处置和能源利用方向发展。至于垃圾的焚烧处理技术，发达国家因经济腾飞早，废弃物污染问题也暴露的较早，所以至上世纪60年代末、70年代初就陆续颁布了逐渐严格的法规，并不断改进和完善废弃物的处理技术，至今已形成了相当成熟的焚烧处理技术。目前垃圾焚烧技术市场上可见的主要装备有炉排型焚烧炉、流化床（鼓泡型及循环流化床型）焚烧炉、回转窑焚烧炉和热解气化炉等多种。回转窑和热解气化炉单炉处理量较小，难以满足大中城市现代化大型垃圾焚烧厂的建设需要；早期开发的固定炉排焚烧炉不适于产业化连续处理，焚烧效果和环境性能都很差，现在已很少使用。在后面的分析比较中不再把它们列入讨论的范围。 2.1 机械炉排焚烧炉技术 炉排型焚烧炉的主要特征是被处理的垃圾堆放在炉排上，焚烧火焰从垃圾堆料层的着火面向未着火的料堆表面及内层传播，形成一层一层燃烧（层燃）的过程。在炉排上，沿料堆行进方向，可以区分出预热干燥、主燃和燃尽三个温度不等的区段，以及由不同区段产生的气体在炉排上方形成不同炉膛温区，是这种炉型的共同特点（如图1所示），而且沿炉膛高度方向温度也有明显下降。图1 炉排上垃圾燃烧的进程和烟气温度分布炉排上垃圾燃料堆层的着火燃尽情况，很大程度上取决于炉膛的结构设计是否与燃料的理化特性相适应。对于任一特定性质的燃料，原则上都应进行专门的设计，以求达到尽快着火、彻底燃烧而又不超温烧结的目的。用于焚烧有相当热值、品质比较均匀稳定的垃圾燃料，有较好的效果。机械炉排炉所用的炉排有很多种（如图2所示），它们在推送垃圾的同时对堆层进行翻搅，以使垃圾堆层尽可能地烧透，是当前欧美地区采用较多的炉型，已有3040年的应用和发展历史。图2 几种不同型式的机械炉排焚烧炉结构示意图 2.1.1 炉排焚烧炉的优势 （1）炉排燃烧炉型已有近百年的发展历史，用于焚烧生活垃圾也已有40多年的经验，技术成熟度高，设备配套性好，性能稳定可靠，可选择的供应商较多； （2）垃圾进料和底渣排出设备比较简单，系统运行操作易于掌握；（3）在技术原产国，用于焚烧处理经过分类收集的垃圾，热值较高、品质比较均匀稳定，有较好的焚烧效果。 2.1.2 炉排焚烧炉在我国应用时出现的问题在引进了发达国家发展的炉排焚烧炉后，供应给它们的都是混合收集的原生垃圾，热值低、含水率和不可燃组分含量高，致使在运行效果上与在原产国的应用有很大差距。主要问题包括：（1）对于混合收集的垃圾，因为水分高、堆积密度大、发热量低，无论是那种炉排，都有垃圾料堆内层燃烧不充分的问题，排出的底渣甚至仍有恶臭，热灼减率一般偏高；（2）为降低垃圾含水率、提高进炉垃圾热值。常常将垃圾存在储坑中“堆酵”数天，沥出大量垃圾渗沥液；在焚烧炉排下方也会沥洒出垃圾沥出液。需要专门投资进行污水处理；（3）入炉垃圾的组成和燃烧特性随时间变化很大、很频繁。在炉排上的燃烧状态总是偏离设计情况。炉排和它上方炉膛温度的分布和燃烧条件都很不稳定和很不均匀，造成局部低温区和局部超温区，对充分燃尽和污染控制都很不利；（4）在炉排炉技术原产国，垃圾热值一般按8000kJ/kg左右设计1，而我国生活垃圾热值低，除需将垃圾“堆酵”外，还需要向焚烧炉膛喷入辅助燃料油，消耗量大；（5）通常原生生活垃圾中含氯化物较常用燃料多，焚烧烟气对生产蒸汽的锅炉管束金属材料具有更强的高温腐蚀性。为了设备安全，通常需要降低所生产的蒸汽的温度和压力，导致发电效率降低。若采用更加耐酸腐蚀的材料制造。就会提高设备建造和维护费用，二者都会使发电成本提高；（6）各种炉排炉的复杂运动的炉排，对材质、加工条件、安装精度和日常维护都有更高的要求。前述各项造成投资和运行成本居高不下，阻碍了这类技术的应用和发展2。 2.2 循环流化床垃圾焚烧技术 流化床焚烧与层燃方式完全不同，它主要依靠炉膛内高温流化床料的高热容量、强烈掺混和传热的作用，使送入炉膛的垃圾快速升温着火，形成整个床层内的均匀燃烧。自上个世纪60年代以来，这种技术已经成功地被用于劣质燃料及各类废弃物的燃烧处置和热能利用。但早期发展的流化床燃烧炉，属于“鼓泡流化床”燃烧模式，也有多种炉型（包括一些所称有内循环功能的焚烧炉），采用的流化风速较低，主要的燃烧过程发生在下部流化床层内，上部稀相空间的燃烧份额很小。因此沿炉膛高度温度下降很快，限制了燃料挥发分气体的燃尽和对污染物的控制。循环流化床燃烧是近30年才发展起来的一个新技术分支。它继承了一般流化床燃烧固有的对燃料适应性强的优点，同时提高了流化速度、增加了物料循环回路（如图3所示）。大量的物料被烟气带到炉膛上部燃烧，经过内、外循环的多个途径再返回炉膛下部，提高了炉膛上部的燃烧放热份额，增强了炉膛上下部之间的物料交换，使整个炉膛处于均匀的高温燃烧状态，确保烟气在高温区的有效停留时间。能保证垃圾各组分的充分燃尽，使有毒有害物质的分解破坏更为彻底；也防止了局部超温的出现，对常量污染物（SO2、NOx等）的控制更为有力。因此，循环流化床燃烧技术一出现就被能源环境界公认为是一种环境友好型的焚烧方式。图3 循环流化床垃圾焚烧炉工作原理图国内在开发循环流化床垃圾焚烧技术方面投入力量较大，在焚烧处理混合收集的原生垃圾方面具有独到之处。为了确保炉膛内物料持续均匀流化，国外主要通过将垃圾可燃组分制成“垃圾衍生燃料”（RDF）均匀颗粒来实现；国内技术则主要借助完善流化供风和原生垃圾给料系统，加速包括不可燃物在内的炉渣的排出，以及积极维持循环物料的平衡等手段，只需要辅之以对超大尺寸组分入炉的限制，来解决问题。这种炉型的开发，为焚烧技术和我国焚烧产业的发展注入了新的活力。以中国科学院、浙江大学和清华大学等为代表的研发成果为基础，已经建设了20多个循环流化床垃圾焚烧发电工程项目。2.2.1 循环流化床垃圾焚烧炉的优势针对我国混合收集的生活垃圾发展的循环流化床垃圾焚烧技术，已经达到了商业化应用的阶段，并日趋成熟，形成了不同处理能力的系列化产品。给料、排渣、燃烧控制、尾气处理设备已有较好配套，入炉垃圾不需要复杂的前处理，产汽与常规汽轮发电设备参数配套，具有显著的环境和经济效益。（1）适于焚烧处理我国一般混合收集的原生垃圾，燃尽完全，残渣热灼减率12%；（2）可以焚烧处置固形垃圾和其他气态或液态、热值悬殊的燃料和废弃物，垃圾堆放、储存过程中产生的垃圾渗沥液都可以直接送入炉膛焚烧处置；（3）为避免入炉垃圾品质变化及差异过大对焚烧状态的影响，可以向炉内添加适量的辅助燃料煤，而不必用油。价廉易得，添加量较少；（4）系统设备配套研发，对垃圾的分选和预处理要求很低，不需要复杂的预处理工艺，运行稳定。炉内没有复杂的运动机构，设备故障率低；（5）单炉处理量较大。目前已形成单炉处理能力从100500吨/日的产品系列，能够适应大型垃圾焚烧厂的建设要求；（6）可以把过热器布置在这类焚烧炉型所特有的物料循环通道中，隔绝与焚烧烟气的接触，避免高温HCl腐蚀；所生产的过热蒸汽温度达到常规热电系统参数，提高垃圾发电效率；（7）焚烧炉膛内各处温度均匀，并采用了分级供风及炉内添加石灰石等措施，能彻底分解有毒有害物质，有效控制NOx、SOx等的生成，实现了环境友好。 2.2.2 循环流化床垃圾焚烧技术的不足（1）与机械炉排炉相比，发展历史不长，系统配套，特别是与原生垃圾不作分选处理相关的给料、排渣设备还需长期考验，不断完善；（2）虽然从技术发展到生产制造，均立足于国内，设备维护和技术更新都更加方便、经济、快捷，但对在设计准则和加工工艺等方面，仍需积累经验、形成实用可行的行业标准，不断完善；（3）一般循环流化床焚烧炉飞灰比例较高，灰量较大。按照我国目前有关法规，焚烧炉飞灰需按危险废弃物作专门处置，处置成本较高。需要从减少飞灰量和降低飞灰毒性两个方面入手，探求解决方案，采用多渠道排灰和发展相应排灰安全处置的技术。3、焚烧技术在我国的应用情况 垃圾焚烧技术在西方发达国家已有很长的发展历史，最先利用垃圾发电的是德国和法国，近几十年来，美国和日本在垃圾发电方面的发展也相当迅速，处于世界领先行列。我国在垃圾焚烧技术的研究、开发和应用方面起步较晚，相比之下，我国的垃圾焚烧设备的设计、生产和应用的水平和规模与发达国家的差距还很大。 4.1应用现状国内第一个垃圾焚烧发电厂在1987年投入运行，垃圾焚烧发电在九五期间得到一些城市特别是南方大中城市的重视，从2000年到2003年建成有二十多个日处理量在200吨以上的焚烧装置，主要在上海、广州、深圳、杭州、郑州、哈尔滨等大城市以及南方一些中等城市如苏州、宁波等，规模最大的纯垃圾焚烧处理装置（基本不需要利用辅助燃料）的日垃圾处理量为1800吨，装机18兆瓦，此外目前在广东等地还有一些项目在建设之中。虽然近两年发展迅速，但因为起步晚，垃圾处理总量和装机总量都不大，占我国生活垃圾总量的3%左右，发电总装机容量200多兆瓦。 4.2我国垃圾焚烧发电行业发展特点(1)投资主体多样。与其它垃圾处理方式相比，垃圾焚烧发电项目的初始投资高，我国在近三年的时间里，垃圾焚烧发电发展较快主要得益于地方城市环保意识的加强，尤其是在经济条件好的城市，地方政府或是采用直接投资、或是采取鼓励拓宽融资渠道的手段来支持垃圾焚烧发电技术的应用。(2)关键设备进口，配套设备国产化。从焚烧设备的角度来看，工业发达国家已经有了100多年焚烧垃圾的历史，无论技术上还是设备上都已经相当成熟。而我国垃圾焚烧处理专用设备的开发研制生产水平相对薄弱，但许多垃圾焚烧发电厂都借鉴了深圳首家垃圾焚烧厂的做法，采用关键设备进口、配套设备国产化的模式。 4.3焚烧发电应用推广中存在的主要问题垃圾焚烧发电项目的推广有以下限制性因素: （1）对垃圾成分有一定的要求：垃圾焚烧要求垃圾应能满足热值要求，一般要求低位热值至少在4000kJ/kg以上，最好高于5000kJ/kg，但对于小城市和经济不太发达的城市，生活垃圾如果不经过分检的话，不适合于做燃烧处理。此外，北方城市生活垃圾在冬季灰份比较高，南方的垃圾在夏季含水率比较高，都会影响垃圾焚烧的效率甚至不能焚烧。 （2）国内装备水平与发达国家相比差距较大，焚烧装置的关键设备需要进口，尤其是大容量设备的国产化率很低。 （3）与其它垃圾处理方式以及其它技术成熟的可再生能源发电相比，项目投资高，如果不考虑垃圾处理的社会效益，单纯考虑发电收益的话，发电成本在1元/kWh左右。 （4）焚烧尾气的二次污染问题：尾气中的二恶英对人体、对环境的危害极大，虽然采取垃圾加油燃烧、加煤粉燃烧等方式可以提高燃烧温度和效率从而大大降低二恶英的排放量，但这一点仍是目前关于大面积推广垃圾焚烧发电的争论的主要原由之一。另外，燃油价高，垃圾加油燃烧加大了运营成本，垃圾发电场一般不愿意采用。而垃圾加煤粉燃烧就需要采用循环流化床的锅炉，技术高投资也高。 5、 总结 我国中、大型城市的生活垃圾产量较大, 有机成分相对较高,经济、技术力量相对较强,随着我国经济条件的改善,随着会发展的需要,垃圾焚烧处理或发电由于其所具有的种种优势,在我国中大型城市应逐渐上升为一种主要的处理方式。但是考虑我国的经济情况,全套引进国外设备费用则太高,成本难以回收,应尽量做到引进设备与消化吸收相结合,且尽量开发效果较佳的全套或部分国产的垃圾焚烧设备。在新建垃圾焚烧厂时,应结合各地区的经济实力及垃圾的特性、当地的技术条件和具体情况而选择适当的地点、炉型,同时要借鉴国外和我国已建成的垃圾焚烧厂的经验,避免不必要的损失和浪费。由于我国垃圾焚烧处理技术尚处在相对初期阶段, 焚烧技术、烟气净化技术、废水、废渣处理技术还需加速发展,以进一步推动我国垃圾处理产业的发展。 垃圾焚烧发电是目前世界上最先进的垃圾处理方式, 不仅不污染环境, 不破坏地下水资源, 而且可大量节约土地, 可从根本上解决城市的垃圾处理问题, 垃圾焚烧发电已经成为国际上保护资源、拉动环保产业的重要项目。可以想象, 通过垃圾焚烧的方法,许多居民家的电视、冰箱、空调、电灯等, 可能将用上他们扔掉的垃圾所发出的电,让昔日的废物垃圾创造出可观的经济价值,实现环保和资源再生的良性循环。 6、 结束语 本次本次课程设计为非计算专业知识综合性设计，针对给定题目，需要查阅大量的相关资料，结合课程所学内容与实际情况，对查得的资料进行整理分析，最后完成论文。由于本次课设与以往大不相同，所以对于我们实际查找资料的能力要求很高，因此，通过本次课程设计，我在这方面的能力得到了很大的锻炼。同时，在查找的过程中，对于利用垃圾焚烧技术处理城市生活垃圾的工艺有了一定的了解，对焚烧技术的种类、工艺、以及发展前景等也有了更加深刻的认识，对于课内知识也有了更加深刻的理解。本次课程设计看似简单，实际上却需要更多的时间来完成。尤其是对细节的处理，更加要求严谨仔细，严格按照一篇论文的格式来书写。尽管我对于本次课设投入了很大的时间与精力，但是仍有很多不够严谨的地方。不过，通过这次课设我学会了很多，同时也十分感谢李老师在课程设计过程中给予的帮助，正是因为有了您的批评指正，我才能改进的更好。参考文献：1 方源圆，周守航，阎丽娟.中国城市垃圾焚烧发电技术与应用.节能技术2 吕薇，李瑞杨，齐冲.我国城市生活垃圾焚烧处理的现状和发展趋势.节能技术J.2003, 21(1)：39-413 时璟丽，张成.垃圾焚烧发电技术在我国的应用及发展趋势.可再生能源2005年第2期4 苏平，王国华，刘聿拯，袁益超.城市生活垃圾焚烧技术发展现状.能源研究与信息.10088857(2002)03014305 雷建国,周斌,陈君.城市生活垃圾焚烧处理方式的改变所产生的垃圾再生能源化综合效益的探讨.6 常万林，刘丽萍.垃圾焚烧处理技术的现状及趋势J.煤炭工程，2004，（12）:13197 潘忠刚,朱珂. 生活垃圾焚烧技术的比较及选择 19