生活垃圾焚烧技术介绍

生活垃圾循环流化床清洁焚烧发电集成技术800吨的杭州乔司垃圾焚烧电厂1 项目概况废物是放错了地方的资源。

面对日益增加的生活垃圾，如何实现“无害化、减量化、资源化”？科技人员提出了通过焚烧垃圾发电，变废为宝的设想。

通过焚烧处理，既可以解决城市发展过程中面临的垃圾处理问题，节约垃圾填埋的土地资源，焚烧4到5吨垃圾可获得相当于1吨烟煤的热值，又可以发电和供热，缓解能源紧张的矛盾。

但是我国的城市生活垃圾具有多组分、高水分、低热值等特点，发达国家使用的垃圾焚烧技术难以推广运用。

~~~~~~~~~~~针对中国生活垃圾的特点，开展了垃圾焚烧和二次污染特性的一系列研究，形成了生活垃圾循环流化床清洁焚烧发电集成新技术。

该技术与国内外已有技术比较，具有燃烧效率高，负荷调节范围宽，污染物排放低，炉内燃烧热强度高等优点，特别适合于焚烧多组分高水分低热值的中国生活垃圾。

该技术的主要创新点有：1、对中国城市的典型垃圾组成、燃烧特性和污染物特别是二恶英的排放机理作了全面深入的研究，在此基础上，开发成功了适合中国国情的循环流化床垃圾焚烧集成处理技术。

2、从中国垃圾特性、抑制二恶英生成、焚烧炉长期稳定运行等角度考虑，提出和实现了添加辅助煤焚烧低热值垃圾的技术方案。

3、发现并通过实验证明了煤的某些成分在燃烧中对二恶英生成具有抑制作用；可以通过调节掺煤的比例适应垃圾热值的变化，从而保证稳定的垃圾处理量；同时，研制的循环流化床焚烧炉运行证明，掺煤焚烧生活垃圾能明显减轻受热面高温腐蚀，从而提高了过热蒸汽温度，延长了高温过热器使用寿命。

4、垃圾渗滤液采用炉内回喷方式，最大限度地减少了对垃圾渗滤液的处理，提高了综合环保效益和经济性。

5、选择适当的炉内温度、采用特殊二次配风和气固停留时间等控制炉内燃烧污染的优化措施，结合尾气烟气净化技术以全面防止二次污染的排放，使二恶英排放达到世界上最严格的欧盟标准。

6、以异重度循环流化床焚烧技术为核心，形成了包含垃圾预处理、垃圾给料、冷渣分选、焚烧热工控制、尾气净化处理等的系统集成技术，形成了单台焚烧能力每天150吨－400吨的系列技术，可适用于不同需要的大中小城市。

7、整套工程系统的国产化率达100%，投资成本相当于发达国家同等能力垃圾焚烧电厂的1/2到1/3，是符合我国国情、具有现实推广价值的低成本、高效益环保技术。

2 中国生活垃圾焚烧处理的难点最常见的生活垃圾处理方式有：填埋、堆肥和焚烧三种形式。

与其它处理方法相比，生活垃圾焚烧发电具有占地少、无害化彻底、资源化利用程度高等优点。

但是，在本项目开展之初，我国在采用焚烧法处理生活垃圾方面还面临诸多难点，主要表现在：1）引进的技术价格昂贵，难以适应我国的国情国外运用较多、比较成熟的生活垃圾焚烧处理技术主要是炉排炉。

它们对于国外热值较高、含水率较低的生活垃圾而言，焚烧处理效果较好。

但根据实际运行经验，直接引进的国外炉排炉在焚烧处理没有经过预先分拣、成分复杂、热值较低、含水率较高且变化范围较大的中国生活垃圾时，焚烧处理效果却并不理想。

由于焚烧炉设计热值较高，生活垃圾入炉前需要堆放3-7天，必须对堆放过程产生的垃圾渗滤液进行额外处理。

同时，从投资经济性的角度来看，国内典型的引进日处理量1000吨的垃圾焚烧电厂总投资将达5－7亿元人民币，这对于目前经济实力还不够强的大多数中国城镇来说是难以接受的。

此外，国外的炉排炉焚烧技术通常采用油助燃，运行成本较高，需要高额的政府补贴。

2）对中国生活垃圾特性的认识有待深入垃圾焚烧技术的选择，其基础是对垃圾特性进行深入的分析和了解。

生活垃圾的组成、各单组分和混合组分的燃烧特性和热解特性，对于生活垃圾在炉膛内的燃烧具有重要影响。

中国的生活垃圾大多数没有经过分拣，含有大量的厨余等高水份成分。

在不同的地方，由于经济发展和人民生活水平的不同，生活垃圾的组成和特性也呈现很大的差异。

从其焚烧特性上来讲，中国生活垃圾具有多组分、多颗粒尺度、多污染源、高水分、多着火点、多热值和受热面存在高温腐蚀等特点。

正是由于中国生活垃圾特性的复杂性，因此必须对其进行深入的研究和认识，才能开发出针对中国生活垃圾的焚烧技术。

3）缺乏对生活垃圾焚烧过程中二次污染生成机理和控制技术的研究生活垃圾焚烧排放的烟气中含有SO2、HCl、HF、Hg、Pb、Cd、NO x、二恶英和重金属等多种有害有毒物质，如果采用简单的焚烧方法，则会造成严重的二次污染。

必须对燃烧方式、燃烧优化和烟气净化等方面进行深入的研究，并采用针对性的技术手段，才能实现对生活垃圾的“清洁”焚烧。

4）生活垃圾焚烧发电效率有待提高国际上生活垃圾焚烧发电厂的发电效率比现代化火电厂低很多。

影响发电效率的主要原因是：生活垃圾焚烧锅炉燃烧气体中含有的氯化物盐类会引起过热器的高温腐蚀，因此生活垃圾焚烧炉的蒸汽参数偏低，如日本通常将生活垃圾焚烧炉的参数设计为2.94MPa、300℃以下；欧洲和美国蒸汽参数一般在 4.5MPa、450℃以下。

因此，提高蒸汽参数成为提高生活垃圾焚烧经济性的发展方向。

5）生活垃圾焚烧技术特别是集成技术有待提高生活垃圾焚烧系统应该是包括垃圾预处理及给料、焚烧炉、余热利用及发电、烟气净化、灰渣处理和控制系统在内的各系统集成。

由于生活垃圾焚烧技术在我国的发展时间尚短，因此，生活垃圾焚烧系统的集成和优化有待进一步提高。

针对上述难点问题，面向国家重大环保需求，课题组基于循环流化床生活垃圾焚烧技术，通过对垃圾焚烧炉及其焚烧发电配套系统的优化设计和综合集成，成功开发了适合中国生活垃圾特点的焚烧发电集成技术。

3 采用循环流化床焚烧方案的优点循环流化床燃烧技术是上世纪六十年代初迅速发展起来的一种新型清洁燃烧技术。

从它的产生到迅速在工程中的广泛应用，是燃烧技术发展史上的一个带有传奇色彩的故事。

课题组利用在循环流化床燃烧技术方面的基础和优势，并结合中国生活垃圾的特征，选择循环流化床作为生活垃圾焚烧的方式，具有以下独特的优点：1)燃料适应性广，可燃烧高水份、低热值和高灰份的燃料。

我国生活垃圾为混合收集，水份高、热值低（发热量常低于1000kcal/kg），如不采用辅助燃料，其他燃烧方式很难直接燃烧。

2)运行稳定性好。

生活垃圾作为燃料的最大特点就是它的多变性，即使同一城市内，不同地区收集的生活垃圾其特性也有很大区别，同时随季节、天气的不同也会发生显著的变化。

循环流化床蓄热量大、床内混合剧烈及高负荷调节性能等特点使循环流化床较容易适应生活垃圾组成的多变性，燃烬度高，同时易实现短时间的停炉压火，而且重新启动非常迅速。

3)低污染燃烧。

循环流化床燃烧为低温燃烧，燃烧产生的NOx排放低，通过炉内加固硫剂（石灰石）的方法可有效脱除SO2。

对于生活垃圾焚烧，HCl可能成为主要的酸性气体污染物之一，试验和运行实践证明石灰石同样具有吸收HCl的功能。

4)生活垃圾贮坑内的垃圾渗滤液可在炉内直接雾化焚烧处理。

5)生活垃圾循环流化床焚烧处理后的灰渣含碳量通常低于1%，而且处于干燥状态并具有低渗滤性，具有较高的综合利用潜力。

6)循环流化床焚烧炉由于炉内燃烧强度和传热强度高，相同生活垃圾处理量的循环流化床炉体积比炉排炉要小，故而投资省，适宜于向大型化发展。

7)炉内没有机械运动部件，使用寿命长。

8)可用煤作为辅助燃料，符合我国煤炭资源丰富的国情。

而其它炉型通常只能采用液体燃料或者气体燃料，成本较高。

9)循环流化床焚烧炉可以保证在生活垃圾热值变化时，维持垃圾处理量和高效燃烧。

在我国现阶段生活垃圾热值较低时，循环流化床生活垃圾焚烧炉的设计采用一定的辅助燃料。

同时，生活垃圾焚烧炉有20-25年运行服务期内，随着生活垃圾热值的提高，辅助燃料的比例可以逐步减少。

10)我国在利用循环流化床燃烧技术燃用低热值燃料方面处于国际领先水平。

因此循环流化床生活垃圾焚烧是一种综合性能优越的焚烧方式，尤其适合我国及其他发展中国家生活垃圾成分复杂（生活垃圾不分类收集）、水分高、热值低（通常热值低于1000 kcal/kg）的情形。

4 技术先进性循环流化床燃烧技术的先进性为成功开发生活垃圾焚烧新技术提供了很好的基础，但单纯移植燃煤流化床燃烧技术和照搬国外的生活垃圾流化床燃烧技术并不能取得成功（如某城市引进日本的生活垃圾流化床焚烧炉）。

而是必须在深入研究我国生活垃圾特性的基础上进行系统的集成，才能形成适宜国情的生活垃圾焚烧新技术。

课题组针对中国生活垃圾的特性进行了深入的研究，开发的以循环流化床燃烧为核心的生活垃圾焚烧集成技术的先进性主要体现在：1）循环流化床的稳定燃烧采用由重度差异较大的不同颗粒组成循环流化床系统。

可以防止垃圾大块在床内的沉积和轻粒度垃圾成分的偏浮，从而保证稳定燃烧。

循环流化床是由重度差异较大的不同颗粒（如石英砂和垃圾）组成。

通过所建立的循环流化床床内垃圾颗粒组分运动特性模型，研究了床层底部的扩散特性。

特殊设计的布风板使床内深侧的风速大于浅侧的风速，从而造成布风板附近存在一个浓度差和压力差。

布风板附近浅侧的床料在这个浓度差和压力差的作用下向深侧扩散和运移。

在重度不同的颗粒组成的循环流化床系统中，重度大的颗粒将趋于在床层下部分布，重度小的颗粒在床层上部分布，尽管重度小的颗粒有时要比重度大的颗粒大很多，但由于床料的不同重度及床内循环的作用可以用来防止垃圾大块在床内的沉积和轻垃圾成分的偏析，从而保证稳定燃烧。

2）在焚烧低热值生活垃圾时可通过混烧辅助煤实现主要污染物极低排放从实现稳定焚烧和低污染排放角度上讲，只有在生活垃圾热值超过一定值的基础上，才能实现稳定焚烧同时实现污染物排放控制的目的。

生活垃圾焚烧一般要求最低垃圾热值在6000kJ/kg（1400kcal/kg）以上，而炉排燃烧方式则要求更高。

因此国内外的经验表明，在生活垃圾本身热值较低的情况下，需要添加一部分辅助燃料，以保证稳定燃烧和低污染排放。

垃圾设计热值的选取对于垃圾焚烧炉中长期的运行特性同样非常重要。

较为合理的是选取垃圾设计热值应处于处理期的中位热值，因此可兼顾到生活垃圾目前和未来发展的情况。

但基于目前中国生活垃圾热值较低，片面以低热值作为设计热值不尽合理，难以保证焚烧炉中长期运行特性（如生活垃圾热值逐年提高后焚烧炉热负荷或者垃圾处理量的保证）。

开发的循环流化床燃烧方式，在垃圾热值高时，可单独焚烧生活垃圾；在垃圾热值较低时，可以方便、灵活地添加一部分辅助燃料，这对于焚烧中国的低热值、高水分垃圾而言尤其重要。

在辅助燃料的选择上，需要考虑运行的经济性。

如要达到同样混合热值的条件下，采用辅助燃料的煤量是油的两倍左右，但煤的价格远低于油的价格，因此从经济角度及燃料来源等角度来考虑，辅助燃料采用煤更为符合中国国情。

辅助煤的作用可以实现焚烧炉内温度场充分均匀和可控，对于挥发份和固定碳的燃烬是非常有效的，不会产生大量的未燃烬物质，如碳黑、CO及PAHs等有机污染物，更为有效的是生活垃圾中掺烧一定的煤可大幅度抑制二恶英的生成。