一 概述

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，城市生活垃圾問題顯得日益突出，如不進行治理或處理不善，城市生活垃圾必將會造成嚴重的大氣、地下水及土壤污染，土地被垃圾大量占用、自然景觀遭到破壞等問題日趨嚴重，勢必阻礙可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。

目前城市生活垃圾常用的處理方法有填埋、堆肥、焚燒、制燃氣等。垃圾焚燒法是通過燃燒垃圾中的可燃物，釋放熱能，并利用這些熱量產生蒸汽來實現(xiàn)發(fā)電。同時在焚燒過程中控制二次污染物的形成，在燃燒后通過對煙氣進行凈化處理可進一步降低污染物的危害。垃圾焚燒處理是目前實現(xiàn)垃圾處理無害化、減量化和資源化的最有效和最好方法之一。

由于垃圾焚燒技術所具有的這些優(yōu)點，因此，近幾年垃圾焚燒發(fā)電技術在全國的一些大中城市得到了迅速的應用和發(fā)展，城市生活垃圾焚燒技術將逐漸成為國內大中城市和經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)生活垃圾處理的主流技術。

本文通過對目前主要應用的垃圾焚燒鍋爐爐型、半干法煙氣凈化技術以及我國城市生活垃圾特點的介紹與分析，以有助于在實際工程中更好地選擇垃圾爐型和煙氣凈化技術。

二 我國城市生活垃圾的特點

與發(fā)達國家相比，我國城市生活垃圾的具有如下特點：

— 水分高 一般約在50%～60%，發(fā)達國家約為25～45%；

— 熱值低  收到基垃圾平均低位發(fā)熱值為3000～4200 kJ/kg,發(fā)達國家為8300～12500kJ/kg；

— 成分復雜  由于未實行分類收集和分檢，同時不同地域、不同季節(jié)、不同生活水平也使垃圾的成分相去甚遠，但垃圾中的有機物和可燃物比例總的呈現(xiàn)大城市高于中等城市、南方高于北方、沿海高于內地的特征。

三 爐型選擇

目前，在垃圾焚燒領域中比較成熟的連續(xù)運行的主要焚燒爐型有機械爐排焚燒爐、回轉窯焚燒爐、循環(huán)流化術焚燒爐、熱解焚燒爐等，而在國內圾焚燒領域上比較成熟的連續(xù)運行的焚燒設備主要有以下幾種類型：

— 爐排爐  靠爐排的運動，使垃圾移動、翻轉，與高溫氣體充分接觸后燃燒燃燼。根據(jù)爐排運動型式不同，爐排爐又分為往復式、轉動式、順推式、逆推式和階梯式等，是目前國內外焚燒鍋爐的主流爐型。

— 回轉窯爐 垃圾在轉窯中翻轉、前進燃燒，直至燃燼。

— 流化床焚燒鍋爐 由預熱后熱空氣吹動垃圾，使其呈流態(tài)化燃燒，未燃燼顆粒經(jīng)爐內高溫分離后，返回爐膛內循環(huán)燃燒燃燼。是目前國內發(fā)展應用最快的爐型。

三種爐型的特性比較見表1。

表1

從上表可以看出，爐排爐由于技術最成熟，應用時間最早，在發(fā)達國家及國內沿海發(fā)達城市得到了廣泛使用，但其造價高、操作及維護費用高、低負荷下需投油運行等缺點，使其在內地及中、小城市應用受到限制，而循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐，由于其具有投資省、熱能利用率高、垃圾減量化好、公害低、對垃圾及負荷適應好等優(yōu)點，在近幾年得到了日益廣泛的應用。

四 煙氣凈化技術選擇

生活垃圾焚燒過程產生的煙氣中，含有大量的污染物(如煙塵、酸性氣體、金屬等)對環(huán)境有著不同程度的危害。為了保證煙氣中的粉塵、HCl、SO₂和其它污染物如二惡英、重金屬等的排放濃度達到國家排放標準，必須對煙氣進行凈化。

生活垃圾焚燒的煙氣凈化技術種類繁多，一般由酸性氣體脫除系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)和活性炭吸附系統(tǒng)三部分組成。酸性氣體脫除技術是煙氣凈化技術的核心。按脫酸過程是否有水加入和脫酸產物的干濕形態(tài)，酸性氣體脫除可分為濕法、半干法、干法三種凈化工藝。濕法凈化工藝的凈化效率最高，可以滿足嚴格的排放標準，但流程復雜，配套設備較多，一次性投資和運行費用高，并有后續(xù)的廢水處理問題。干法凈化工藝設備簡單，工程費用最少，但凈化效率相對較低，一般SO2去除率僅30%、HCl僅50%。一般而言，干法脫硫較難滿足煙氣凈化的要求。半干法凈化工藝不僅可以達到較高的凈化效率，而且具有投資和運行費用低、流程簡單、不產生廢水等優(yōu)點，是設計中應優(yōu)先選用凈化技術。

在國內應用的半干法煙氣凈化工藝主要有以下三種技術：

— 噴霧干燥法煙氣凈化技術；

— 循環(huán)懸浮法煙氣凈化技術；

— 多組分有毒廢氣治理技術（MHGT）。

三種工藝的主要流程見圖一、圖二和圖三。

三種煙氣凈化工藝的比較見表2。

表2

噴霧干燥法技術主要由石灰漿制備系統(tǒng)和反應塔組成，其關鍵設備為噴霧器。噴霧器有高速旋轉離心噴霧和固定噴嘴噴霧兩種型式。旋轉離心噴霧器主要依賴進口，噴霧干燥法的脫SO2效率可達70%~90%，但存在噴漿而產生的種種弊端（如粘壁、結垢、噴嘴易損、維護檢修復雜等）。改良的噴霧干燥法對反應塔增加了循環(huán)氣幕，減少了粘壁、結垢現(xiàn)象。

多組分有毒廢氣治理技術（MHGT）,系在引進的增濕灰循環(huán)酸性氣體脫除技術（NID）基礎上開發(fā)的煙氣凈化技術。MHGT技術是將石灰粉與除塵器收集的循環(huán)灰在混合增濕器內混合，并加濕活化后導入煙道反應器內發(fā)生脫酸反應。由于含水循環(huán)灰有較好的流動性，省去了復雜的制漿系統(tǒng)，克服了噴霧過程的粘壁現(xiàn)象。但由于灰循環(huán)比較大（30~50），因此布袋除塵器處理能力要求比其它工藝技術高，磨損也相對較大。

循環(huán)懸浮半干法煙氣凈化技術是浙江大學獨立開發(fā)的專利技術，其工藝技術具有上述兩種技術的部分特點，既有反應器內霧化噴水，又有飛灰循環(huán)。因此，該技術既有上述技術的優(yōu)點，如取消了故障率較高的噴漿系統(tǒng)，增加了灰循環(huán)，提高脫酸劑的利用率和脫酸效率，但也存在這兩種技術的缺點，如噴嘴易損，粘壁等。另外，直接噴水霧化，若霧化效果不佳，則可能會造成煙氣帶水，布袋除塵器出現(xiàn)“糊袋”現(xiàn)象。

三種凈化技術，脫除強酸HCl、HF的效率均可達到95%以上，均能滿足環(huán)保的要求。

脫酸后的除塵設備，三種凈化技術均采用的是布袋除塵。垃圾焚燒爐可選用的除塵設備主要有布袋除塵器和靜電除塵器。靜電除塵器對煙溫要求不如袋式除塵器嚴格，操作比較簡單，并且運行中不像袋式除塵器需求更換濾袋，但在垃圾焚燒廠，采用袋式除塵器有著靜電除塵器無可比擬的優(yōu)勢，即袋式除塵器可利用附著在濾袋表面的未反應完全的Ca(OH)2粉末及濾塵，能有效地提高煙塵中的重金屬、二惡英和酸性氣體的去除效率。

為了有效去除二惡英及重金屬，凈化系統(tǒng)中設置了活性炭噴入系統(tǒng)。利用二惡英及重金屬氣溶膠能被多孔物質吸附的特點，噴入具有較大比表積、發(fā)達的空隙結構的活性炭作為吸附劑，進一步增強重金屬和二惡英的去除率。從活性炭有效利用的角度出發(fā)，活性炭布置在脫酸反應器與布袋除塵器之間更合理。

三種煙氣凈化技術均較成熟，技術也都已國產化。已投產的焚燒鍋爐的運行實踐表明，采用半干法凈化反應器+活性炭+袋式除塵器的煙氣凈化系統(tǒng)完全能滿足環(huán)保的要求。

五 結語

垃圾焚燒發(fā)電是一個系統(tǒng)工程，要使垃圾發(fā)電成為一個環(huán)衛(wèi)工程、一個環(huán)保工程和一個節(jié)能工程，合理選擇垃圾焚燒鍋爐爐型和煙氣凈化技術是關鍵。選擇時，應充分考慮垃圾的特性，并根據(jù)當?shù)亟?jīng)濟、資源和供熱需求，結合工程的具體情況，做到經(jīng)濟、實用、安全、可靠。
 

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