我国生活垃圾处理技术现状及发展方向探讨(2)

来源:金属热处理工艺学作者:网络整理

    2、焚烧

  由于生活垃圾焚烧减容效果显著、无害化程度彻底,在垃圾热值较高、处理达到一定规模时,可以回收废热发电,而且占地面积小,对周围环境的影响较小,近十年来生活垃圾焚烧处理在我国发展很快,特别是在城市化进程快、经济较为发达、人口密集、人均可利用土地资源少的大城市以及南方和沿海地区更是如此。

  目前国内用于焚烧处理生活垃圾的焚烧技术主要是机械炉排炉技术和流化床技术。旋转窑焚烧炉主要适宜处理危险废物,在生活垃圾的处理中应用不多;用热解气化炉来焚烧处理生活垃圾是一种新型的燃烧技术,它具有燃烧充分、热效率高、炉渣热灼减量小、烟气污染控制容易等优点,但单炉处理能力受炉膛直径放大的限制而较难提高。在我国目前建成和在建的生活垃圾焚烧厂中,机械炉排炉和流化床焚烧炉平分秋色。

  机械炉排炉

  机械炉排炉技术成熟,运行较为稳定,性能可以保证,单炉处理容量一般大于200t/d,最大可达800t/d。早在20年前,深圳清水河环卫综合处理厂就引进了日本三菱重工的马丁炉排外焚烧技术和设备。近年来,宁波、上海、天津、深圳、广州、北京等国内一些经济发达城市的生活垃圾焚烧厂也是引进国外的炉排炉技术设备。到目前为止,我国已引进世界上几乎所有主要的生活垃圾焚烧炉(炉排),如日本三菱公司的逆推马丁炉排(深圳环卫,1985)、美国炉排(珠海生活垃圾发电站,1988)、德国诺尔的马丁炉排(宁波)、比利时西格斯公司炉排( 深能源)、德国BABCOCK 的SITY200 逆推往复式炉排焚烧炉( 上海浦东) 、M B A B C O C K& W I L C O X E S P A N O L A 的STEINMULLER 顺推往复式炉排焚烧炉(上海江桥)等。在这些机械炉排焚烧炉中,比利时西格斯多级焚烧炉排除了固定和活动排片外,还有搅拌炉排片,可将炉排上的垃圾搅松并使炉排下空气在搅拌处向垃圾鼓风,有利于垃圾的干燥点燃,能促进垃圾燃烧得更完全,对高水分、低热值的生活垃圾较为适用。但总的来说,对引进技术的消化吸收还不够,最初几年的运行也不理想,归纳起来主要有以下几个问题:

  (1)对热值低、水分高、成分复杂的生活垃圾适应性不好。引进的炉排炉一般适应处理国外成分相对简单、低位热值高(一般都在1600kcal/kg以上)、水分含量低的生活垃圾,也因为对中国低热值、高水分、高灰分、成分复杂的生活垃圾特点缺乏认识,在炉膛设计方面对炉膛的容积热负荷、炉排面积热负荷、以及炉膛前拱和后拱的辐射和对流传热考虑不足,导致前拱和后拱倾角偏高,炉膛空间过大,炉膛后拱辐射传热效果不明显,垃圾干燥、水分蒸发、挥发分析出和燃烧、固定碳燃烧等各个过程速度均较慢,所以在处理低热值垃圾的炉膛内火焰充满度较差、炉膛内整体温度不高,必须添加辅助燃料助烧。据2001 年年底对全国生活垃圾焚烧厂调查数据分析,国内引进的焚烧炉有2/3以上燃烧不正常。如上海浦东御桥焚烧厂和宁波生活垃圾焚烧厂的低位热值设计在1200kcal/kg左右,但所处理生活垃圾的低位热值通常普遍低于1100kcal/kg。各焚烧厂在设计时均未考虑对进炉生活垃圾进行预处理脱水,只是在设计容量有限的(贮存3~4天)贮料坑内做文章,通过频繁的倒料、堆酵脱水等方式来尽可能地降低入炉生活垃圾的含水率并提高热值,但效果均不够理想。

  (2)工程投资大。 据统计,目前国内利用国外先进焚烧技术建造的焚烧厂普遍建设工程投资大,折合吨工程投资约50~75 万元;而引进技术,关键设备国内生产的吨工程投资约35~45 万元,技术和设备全国产化的吨工程投资只要25~30 万元。

  (3)运行成本高。 据统计,我国目前运转基本正常的国外技术建造的焚烧厂的运行费用为180~300 元/ 吨。

  此外,由于国内混合收集生活垃圾中厨余垃圾含量较高,导致炉内燃烧易结焦成块,再加上玻璃碎片等硬物料易严重破坏布风系统,有时会出现炉内燃烧不均匀、炉温偏低、热灼减量高、炉排磨损大等问题。解决低热值、高水分的垃圾在炉排上的“烧透”问题是目前国内炉排炉技术需要重点研究的问题之一。在引进技术的基础上,通过几年的实践和探索,国内一些焚烧设备厂家已逐步认识到中国生活垃圾的“个性”(高水分、低热值)问题,并进行了大胆的改进。如杭州锅炉集团下属的杭州新世纪能源环保工程股份有限公司在总结深圳清水河3# 焚烧炉成功国产化经验的基础上,创新性地开发出一种先进炉排技术——二段往复式炉排炉,可以较好地适应国内不分拣的高水分、低热值的生活垃圾。

  流化床焚烧

  流化床炉为近二十年间发展起来的技术,与机械炉排焚烧炉相比,单炉处理容量小、技术发展相对还不完善。但是由于投资低、国家政策规定可以加20% 的煤,所以有利于市场化运作,近几年在我国发展很快,如太原、大连等地均采用了这种技术。

  流化床焚烧技术有很多优点,焚烧残渣的热灼减量远低于机械炉排焚烧炉,但是需要作为危险废物进一步安全处置的焚烧飞灰产生量却远大于机械炉排焚烧炉。通常机械炉排焚烧炉焚烧飞灰的产生量约为垃圾处理量的3~5%,而流化床焚烧炉的焚烧飞灰量则高达15~25%。