本文介紹了一種以循環(huán)流化床焚燒技術為核心的垃圾綜合處理方法。首先對垃圾通過篩分、磁選設備進行分類，然后將垃圾按不同類別進行分類處置。文中重點介紹了中科院工程熱物理研究所研制的北京市海淀區(qū)上莊垃圾場200t/d垃圾綜合處理系統(tǒng)，并根據(jù)國情提出了幾種適合不同城市規(guī)模的垃圾綜合處理方案模塊。

和平與發(fā)展是當今世界的兩大主題，但是隨著社會的發(fā)展、人民生活水平的日益提高，城市垃圾產(chǎn)量不斷增加，成份日趨復雜，其危害也越來越嚴重，垃圾作為世界性公害已成為全球關注的焦點。為緩解城市垃圾污染，世界各國都致力于垃圾的綜合治理和利用的研究工作。

城市生活垃圾的處理有填埋、堆肥、焚燒等多種方式。發(fā)達國家處理城市固態(tài)垃圾的主要趨勢是采取焚燒法，從資源再生利用的角度看，這是一種較佳的選擇。垃圾焚燒后，體積和重量分別為原來的5%和15%，灰渣還可用于制磚或鋪路；垃圾經(jīng)過焚燒消除了有毒物質和病原體，降解絕大部分有機氯化合物，在焚燒過程中通過煙氣凈化裝置處理可防止空氣污染環(huán)境；此外，垃圾在焚燒過程中產(chǎn)生的熱量，經(jīng)回收裝置處理后，可用于供熱和發(fā)電。

我國絕大多數(shù)城市的垃圾采取衛(wèi)生填埋和填埋的方式，少數(shù)城市也采用篩下物堆肥，篩上物填埋的方式，這些垃圾處理方式解決了城市垃圾短期內的處置問題，但同時也造成了大量土地的報廢，城市地下水受到垃圾滲濾液的污染，長此下去垃圾將無地可埋。為解決這種情況，垃圾處理宜采取大型化垃圾焚燒電站和大型衛(wèi)生填埋場相結合的策略，并逐漸由現(xiàn)在的衛(wèi)生填埋為主過渡到垃圾焚燒發(fā)電為主，保留適當規(guī)模的衛(wèi)生填埋場。

近年來，我國也涌現(xiàn)出了許多種垃圾焚燒爐，垃圾焚燒處理也被廣泛認可，但真正能做到垃圾處理減量化、無害化、資源化的比較少。垃圾焚燒帶來的新的污染問題受到社會各界的廣泛關注,尤其是一些土法焚燒方式和一些無污染控制手段的焚燒爐，帶來的問題比較多，其尾氣排放和灰渣處置難以達到國家標準，這并不是我國垃圾焚燒的發(fā)展方向。對現(xiàn)有垃圾處理技術去粗取精，將多種垃圾處理技術進行組合是我國垃圾處理技術發(fā)展的方向。

1996年中國科學院將城市固體廢棄物的處理作為院重中之重和院特別支持項目，以研制100t/d循環(huán)流化床垃圾焚燒爐為核心，對垃圾的焚燒、預處理、尾氣凈化及控制、等技術進行攻關，于1998年研制出了適合中國垃圾特點和經(jīng)濟發(fā)展水平并達到世界先進技術水平的城市固體廢棄物焚燒設備和尾氣凈化設備，及相應的自動化控制軟、硬件。

循環(huán)流化床垃圾焚燒爐采用一定粒度范圍的石英砂或爐渣作為熱載體，通過底部布風板鼓入一定壓力的空氣，將砂粒吹起、翻騰、浮動，被吹出爐膛的高溫固體顆粒通過分離器和返料器被回送到爐膛，形成了爐內物料的平衡。流化床內氣－固流體混合強烈，燃燒反應溫度均勻，具有極好的著火條件，垃圾入爐后即和熾熱的石英砂迅速處于完全混合狀態(tài)，垃圾受到充分加熱、干燥，有利于垃圾完全燃燒。

循環(huán)流化床垃圾焚燒技術具有如下突出優(yōu)勢：

1、能夠有效控制垃圾焚燒過程中有害氣體的產(chǎn)生

由于垃圾焚燒溫度可非常均勻的控制在850℃－950℃之間，NOx生成量非常低。當燃燒溫度>1300℃時NOx才會大量生成。

2、循環(huán)流化床垃圾焚燒技術還可有效抑制二惡英的產(chǎn)生

垃圾焚燒二惡英產(chǎn)生條件：

(1)、燃燒不穩(wěn)定。

(2)、爐膛燃燒溫度不均勻。

(3)、燃燒溫度<850℃。

(4)、金屬催化。(垃圾焚燒前要對金屬分檢，既可實現(xiàn)資源回收，又可減少二惡英生成條件)循環(huán)流化床穩(wěn)定的燃燒工況和大于850℃燃燒溫度有效的遏制了二惡英的生成。

3、爐內加石灰石可有效脫硫

在Ca/S為1:2時，脫硫效率大于85％，尾部噴水和石灰粉可有效脫除垃圾燃燒過程中產(chǎn)生的HCl、HF、SO2等有害氣體。

4、燃燒徹底

垃圾中有機物可100％燒掉，焚燒后垃圾可減量70％，減容90％以上，灰渣無臭味，可直接填埋，也可用于生產(chǎn)地面磚。(垃圾焚燒產(chǎn)生的細灰中含有Hg、Cr等重金屬，不宜用作水泥填料和建筑用磚)

5、焚燒產(chǎn)生的熱能可用于供熱、生產(chǎn)蒸汽、發(fā)電等。

6、循環(huán)流化床垃圾焚燒爐無爐排等轉動部件，設備故障少，維修工作量小，設備投資低。

北京市海淀區(qū)上莊200噸/日循環(huán)流化床垃圾綜合焚燒廠是由中科院工程熱物理研究所、北京通用能源動力公司出資和北京市海淀區(qū)環(huán)衛(wèi)局共同興建的國內首座循環(huán)流化床垃圾焚燒試驗廠，是中科院重點項目的主體工程。

廠區(qū)主要包括垃圾預處理部分、垃圾焚燒車間、尾氣凈化部分和循環(huán)冷卻水部分。按照系統(tǒng)功能分，可分為：垃圾予處理系統(tǒng)、垃圾進料系統(tǒng)、焚燒爐本體系統(tǒng)、尾氣凈化除塵系統(tǒng)、管網(wǎng)及熱能轉換系統(tǒng)、輸配電系統(tǒng)及電器控制系統(tǒng)、儀表及計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、灰處理系統(tǒng)。

垃圾在焚燒前需先經(jīng)過垃圾預處理系統(tǒng)的處理，垃圾預處理的目的是盡量將垃圾中的可回收有用東西先行回收，如金屬、腐植質及垃圾中的不可然物如磚瓦、混凝土等，這樣可減少垃圾焚燒量，節(jié)約能源，提高垃圾焚燒爐的燃燒穩(wěn)定性，減少有害氣體的排放。其中腐植質可用于堆肥，金屬可回收利用，磚瓦、砂石等可直接添埋或造磚。

篩分后的垃圾進入垃圾倉后，經(jīng)過翻倒、瀝水處理后，由垃圾抓斗抓入儲料斗，進入儲料斗的垃圾量會由電子稱自動計量并累計重量。垃圾倉的儲量可供焚燒爐燃燒4天，垃圾倉下部有自動排水系統(tǒng)，因為垃圾在垃圾倉里停留時間長，垃圾熱值會因水份降低而提高，利于垃圾充分燃燼。

進入循環(huán)流化床垃圾焚燒爐內的垃圾在爐內高溫氣流和介質的強烈摻混下發(fā)生了劇烈的氧化反應，有害物質和可燃物得到徹底分解和充分燃燒。進入爐內的垃圾燃燒產(chǎn)物會由水冷滾筒式出渣機排出爐外。循環(huán)流化床垃圾焚燒爐是以石英沙為介質在爐內進行循環(huán)，在排渣的過程中會有大量高溫石英沙被排除爐外，如果這些石英沙不被有效回收，爐內物料將無法平衡，會造成燃燒不穩(wěn)定和熄火。水冷滾筒式出渣機除具備冷卻爐渣連續(xù)穩(wěn)定排渣的作用外，還具備粗細顆粒篩分功能，它可將爐渣中的石英沙（<5mm）和大顆粒不可染燃物有效分離，石英沙通過多斗提升機返回爐膛，大塊不可燃物被輸出焚燒車間。

焚燒產(chǎn)生的含塵煙氣離開焚燒爐后首先進入尾氣凈化裝置，尾氣凈化裝置為半干式有害氣體脫除裝置，形式為循環(huán)流化床。該裝置附屬設備有活性碳微量給料機、C－石灰粉加料機、超細霧化噴嘴、噴吹風管。在煙氣中噴入活性碳可有效吸附二惡英，每噸垃圾需加1kg活性碳，二惡英的含量可降到1ng/m3以下，C－石灰粉加料機可均勻連續(xù)將石灰粉噴入尾氣凈化裝置，每噸垃圾需加石灰粉10－20kg，煙氣中的HCL可降到50mg/m3以下。

煙氣經(jīng)尾氣凈化裝置處理后進入布袋除塵器，尾氣凈化裝置吸收的二惡英顆粒和含HCL等的塵粒及煙塵被有效過濾，有害氣體可以被有效脫除，灰塵被有效收集，垃圾焚燒的污染降到最低。

布袋除塵器收集的灰塵中含有重金屬、二惡英等有害物質，必須進行安全穩(wěn)定化處理，可以將灰塵、水、速凝劑混合擠制成顆粒，不僅可以用作修路材料，也可以安全填埋。

焚燒爐的余熱鍋爐為熱水鍋爐，出力為4Mw，鍋爐出水溫度為90℃，回水溫度為70℃，每小時生產(chǎn)140噸熱水，可供6萬m2住宅采暖。

整個焚燒系統(tǒng)設備電容量為300kw/h，電氣控制采用常規(guī)電器系統(tǒng)，鼓風機和引風機由變頻調速器控制，給料和排渣等采取無級調速。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集采用常規(guī)儀表和計算機采集兩套系統(tǒng)，垃圾焚燒過程可實現(xiàn)計算機自動控制。

北京市海淀區(qū)上莊200噸/日循環(huán)流化床垃圾綜合焚燒系統(tǒng)為全套國產(chǎn)化技術及設備，采用循環(huán)流化床燃燒技術焚燒垃圾為國內首創(chuàng)，其技術已達到國際先進水平，其投資遠低于進口設備。該系統(tǒng)經(jīng)國家環(huán)境分析測試中心測試，各項技術數(shù)據(jù)符合國家生活垃圾焚燒污染物控制標準GWKB3－2000。

我國人口眾多，城市規(guī)模大小不一，垃圾產(chǎn)量不同，可以創(chuàng)建不同規(guī)模的垃圾綜合處理系統(tǒng)模塊，將其組合可適合不同城市垃圾處理的需要。根據(jù)北京市海淀區(qū)上莊垃圾場的垃圾物性情況，我們創(chuàng)建了100t/d、200t/d、300t/d、400t/d、600t/d五種垃圾綜合處理模塊，各個城市可根據(jù)該市具體情況選擇不同模塊或模塊組合。建議10－20萬人口的城市可選擇100t/d、200t/d模塊，20－50萬人口城市可選擇200t/d、300t/d模塊，50－100萬人口城市可選擇300t/d、400t/d、600t/d模塊及其組合，如100萬人口城市可選擇4×300t/d、3×400t/d或2×600t/d組合，100萬人口以上城市可選擇n×400t/d、n×600t/d模塊組合。對于200t/d以上的循環(huán)流化床垃圾焚燒爐可以設計為發(fā)電鍋爐。垃圾焚燒爐不僅可以及時消納垃圾，還可以將焚燒產(chǎn)生電能的80％并入電網(wǎng)為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益，減輕政府負擔。

我國中等城市多，垃圾處理主要采用填埋的方式，但是隨著城市的發(fā)展，填埋場已不能滿足需求。開發(fā)新的垃圾填埋場不僅垃圾運距遠，而且土地占用量大。垃圾滲慮液將污染地下水和江水。為此，垃圾處理需尋求新的出路。

為解決困擾我國中等城市目前和今后15年內的垃圾處理問題，對于400t/d垃圾規(guī)�？梢赃x擇2×300t/d模塊。建設日處理垃圾500噸，裝機12MWe的垃圾電站，徹底解決垃圾處理問題，并真正做到垃圾處理的資源化、無害化、減量化。

1、垃圾電站的工藝技術路線：

焚燒爐型式：循環(huán)流化床垃圾焚燒爐。

焚燒爐數(shù)量：2臺

單臺處理垃圾量：250－300t/d

過熱蒸汽溫度：450℃

過熱蒸汽流量：35t/h×2

過熱蒸汽壓力：3.82Mpa

汽輪發(fā)電機：6MWe×2

尾氣排放符合國際先進國家標準

無灰渣、污水、臭氣、噪聲二次污染

廠區(qū)綠化率>40%。

2、技術成熟可靠程度：

(1)、設備運行可靠，故障點少。

循環(huán)流化床垃圾焚燒發(fā)電鍋爐與馬丁爐排、回轉窯垃圾焚燒設備比較，焚燒爐本體無爐排或其它轉動設備，物料循環(huán)靠氣流輸送，設備故障少，爐本體無機械維修量，根據(jù)北京上莊焚燒爐近兩年的運行情況，爐本體未作修理。

(2)、設備抗腐蝕能力強

由于采取了外置式換熱器技術，高溫過熱器置于外置式換熱器中（換熱器中HCL含量<15ppm），高溫過熱器避開了高溫煙氣中HCL的腐蝕(煙氣中HCL含量>500ppm)，過熱器壽命可與常規(guī)循環(huán)流化床燃煤鍋爐相同，蒸汽溫度可提高到450℃，發(fā)電設備可采用常規(guī)設備，發(fā)電效率比馬丁爐排、回轉窯（過熱蒸汽溫度<400℃）等高3－5％。，過熱器壽命長2－3倍，是非�？煽康睦贌l(fā)電設備。

(3)、常規(guī)技術設計的可靠性

循環(huán)流化床垃圾焚燒發(fā)電鍋爐除垃圾給料、排渣、過熱器布置與常規(guī)循環(huán)流化床燃煤鍋爐相比有所調整，其余技術均相同，是循環(huán)流化床燃燒技術用于焚燒城市固體廢棄物的成功范例，本項技術獲得國家實用新型專利。

(4)、設備加工的可靠性

循環(huán)流化床垃圾焚燒發(fā)電鍋爐可完全由國內鍋爐廠生產(chǎn)，無需特殊材料和工裝，同已運行的數(shù)百臺燃煤循環(huán)流化床發(fā)電鍋爐加工要求相同，無設備加工制造質量風險。

3、市政府的配套政策

(1)、解決發(fā)電上網(wǎng)問題。

(2)、協(xié)調上網(wǎng)電價。

(3)、每噸垃圾給與適當補貼。

(4)、將垃圾運抵垃圾電廠。

(5)、協(xié)調各政府職能部門的關系。

總之，垃圾處理是一項功在當代，利在千秋的大事，需要國家政策支持，應在社會資金投入、投資規(guī)模等方面給予不同的政策支持。建立垃圾綜合處理管理企業(yè)集團，對垃圾焚燒發(fā)電進行集中管理，對焚燒廠的煙氣、水、灰渣排放進行在線聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，并與環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)，不達標可及時關停。

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