1 前言

隨著城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)發(fā)展和市民生活水平的不斷提高 ,城市生活垃圾源源不斷地大量產(chǎn)生 ,對(duì)垃圾的處理不當(dāng) ,可能會(huì)造成嚴(yán)重的大氣污染、水污染和土壤污染 ,并將占用大量的土地。生活垃圾已成為一個(gè)污染環(huán)境、影響人們生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的社會(huì)問(wèn)題。如何經(jīng)濟(jì)、有效地進(jìn)行垃圾處理 ,是廣大環(huán)保工作者和環(huán)保行業(yè)亟待解決的問(wèn)題。我國(guó)各地城市生活垃圾主要采取衛(wèi)生填埋、焚燒和堆肥三種處理方法。垃圾焚燒方法與其他方法比較 ,能更好地達(dá)到垃圾處理減量化、資源化和無(wú)害化的治理目標(biāo)。垃圾焚燒處理具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn):

(1)工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠 ,余熱鍋爐、蒸汽動(dòng)力循環(huán)、熱電聯(lián)產(chǎn)等集成技術(shù)成熟可靠;

(2)處理垃圾速度快 ,處理量大;

(3) 垃圾焚燒后減容量大 ,減容率為 70 %～ 90 % ,灰渣可制磚或鋪路 ,還能從中回收少量的金屬 ,可有效遏制垃圾堆存量的迅速增長(zhǎng);

(4)在高溫焚燒過(guò)程中 ,垃圾攜帶的大量病原體被滅除 ,具有改善城市衛(wèi)生環(huán)境的積極意義;

(5)實(shí)現(xiàn)垃圾中化學(xué)能向高品位電能轉(zhuǎn)換 ,變廢為寶 ,具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

因此 ,垃圾焚燒處理在國(guó)外獲得了廣泛的應(yīng)用。

2 我國(guó)城市垃圾的特點(diǎn)

隨著生產(chǎn)的飛速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的迅速崛起 ,我國(guó)已經(jīng)步入城市生活垃圾高產(chǎn)國(guó)的行列。據(jù)統(tǒng)計(jì) , 1990 年中國(guó)城市垃圾的總產(chǎn)量為 6900 萬(wàn) t ,其中上海全市垃圾產(chǎn)量為 270 萬(wàn) t (每天約 7500t ) ,居全國(guó)首位。1995 年全國(guó)城市垃圾的總產(chǎn)量已達(dá) 1 億 t。根據(jù)對(duì) 418 個(gè)大、中城市的調(diào)查統(tǒng)計(jì) ,我國(guó)城市的垃圾產(chǎn)量以每年 10 %的速度遞增 ,預(yù)計(jì)到 2010 年垃圾年產(chǎn)量將達(dá)約 2 億 t。目前全國(guó)垃圾的歷年堆存量已達(dá) 60 多億 t ,侵占土地面積多達(dá) 5 億 m2 (合 75 萬(wàn)畝) 。全國(guó) 600 多座城市中 ,有 200 多座已為垃圾山所包圍。上海市區(qū) 1260km2 范圍內(nèi)有 50m2 以上的垃圾堆近 2000 個(gè) ,占地面積約 7900 畝。垃圾的長(zhǎng)期露天堆放對(duì)大氣環(huán)境、地下水和土壤等已經(jīng)造成了明顯的威脅和危害。

據(jù)各城市生活垃圾的分析統(tǒng)計(jì)資料 ,目前我國(guó)部分城市生活垃圾的現(xiàn)狀如下:

垃圾平均含水率:50 %～55 %;垃圾平均容重: 0124～014t / m3 ; 收到基垃圾平均低位發(fā)熱值:3174～4187kJ / kg (750～1000kcal/ kg) 。一般認(rèn)為 ,當(dāng)垃圾的發(fā)熱值大于 3349kJ / kg 時(shí) , 可直接燃燒。我國(guó)大城市 ,尤其是東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)一些城市的垃圾可燃質(zhì)含量和熱值已基本達(dá)到可直接燃燒的水平 ,具備建設(shè)焚燒垃圾發(fā)電站的基本條件。

3 生活垃圾焚燒余熱鍋爐的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)

重慶某公司在重慶市建設(shè)一座垃圾焚燒處理廠 ,該項(xiàng)目日處理垃圾量 1200t。該公司委托筆者所在公司采用引進(jìn)德國(guó)馬丁公司的垃圾焚燒技術(shù)為其開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)垃圾焚燒及余熱鍋爐。

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

垃圾處理量:600t / d ;焚燒鍋爐臺(tái)數(shù):2 臺(tái);額定蒸發(fā)量:58139t / h ;額定蒸汽出口壓力:40MPa ;額定蒸汽出口溫度:400 ℃;鍋爐設(shè)計(jì)壓力:419MPa ;鍋爐給水溫度:140 ℃。

3.2 總體說(shuō)明

焚燒爐采用德國(guó)馬丁(MARTIN) 公司 ———原法國(guó)阿爾斯通公司(ALSTOM)的逆推式爐排焚燒技術(shù) ,日處理垃圾量最大可達(dá) 1260t ,每天 24h 連續(xù)運(yùn)行 ,年運(yùn)行時(shí)間不低于 8000h。配兩臺(tái) 12MW 純凝汽輪發(fā)電機(jī)組 ,日發(fā)電量 30 余萬(wàn) kWh。鍋爐為頂支吊結(jié)構(gòu)。鍋爐給水通過(guò)給水操縱臺(tái)進(jìn)入省煤器 ,從省煤器出來(lái)后進(jìn)入鍋筒。為保證在任何工況下省煤器進(jìn)口處管壁溫度不低于露點(diǎn)溫度 ,以避免低溫腐蝕。在鍋筒內(nèi)裝設(shè)有給水加熱器。鍋筒中的水通過(guò)布置在煙道外的不受熱的下降管分配至水冷壁的下集箱。接下來(lái) ,水進(jìn)入水冷壁吸收從燃燒煙氣中釋放的熱量 ,在水冷壁中 ,水被加熱形成汽水混合物。然后 ,汽水混合物匯集到鍋爐上部的集箱后再引入鍋筒 ,在其中進(jìn)行汽水分離。鰭片式全膜式壁結(jié)構(gòu)使得水冷壁的外包覆在它的服務(wù)期限內(nèi)不需要任何的維護(hù)。

3.3 垂直水冷壁(第一、第二和第三煙道)

如上所述 ,焚燒爐膛上部布置三個(gè)膜式壁煙道 , 第一、第三煙道煙氣向上流動(dòng) ,第二煙道煙氣向下流動(dòng)。膜式壁由管子和鰭片焊接而成 ,四周的膜式壁從上到下組成一個(gè)密封的煙室。水冷壁管的兩端與不同的供給集箱和匯集集箱相接。第一煙道的后墻也是第二煙道的前墻 ,同樣 ,第二煙道的后墻也是第三煙道的前墻。在它們的上部或下部留有一個(gè)由拉稀管形成的煙窗。在空煙道下面的灰斗有耐火內(nèi)襯。

3.4 對(duì)流受熱面

蒸發(fā)管束:第一級(jí)蒸發(fā)管束布置在第三煙道的進(jìn)口 ,由碳鋼管束組成 ,上下帶有集箱并與側(cè)面集箱相接 ,由于它位于高溫過(guò)熱器之前 ,可以起到保護(hù)高溫過(guò)熱器的作用。第二級(jí)蒸發(fā)管束布置在第三煙道的出口 ,一方面可以彌補(bǔ)蒸發(fā)受熱面的不足 ,另一方面可以防止省煤器沸騰。

高溫過(guò)熱器:高溫過(guò)熱器位于第一級(jí)蒸發(fā)管束后 ,由一片片低合金管屏組成 ,管屏與進(jìn)口、出口集箱相連。

低溫過(guò)熱器:低溫過(guò)熱器位于高溫過(guò)熱器之后 , 由一片片碳鋼管屏組成 ,管屏與進(jìn)口、出口集箱相連。低過(guò)與高過(guò)之間有噴水減溫裝置。省煤器:為提高整個(gè)余熱鍋爐的熱效率 ,余熱鍋爐裝備有省煤器 ,分四級(jí)布置。省煤器的目的是讓給水進(jìn)入鍋筒之前進(jìn)行加熱。省煤器設(shè)有進(jìn)口和出口集箱 ,在出口集箱和鍋筒之間有連接管 ,進(jìn)口集箱前有混合給水。

3.5 清潔裝置

過(guò)熱器、蒸發(fā)管屏和省煤器受熱面的清潔采用燃?xì)饷}沖吹灰器。吹灰系統(tǒng)包括必要的蒸汽分氣動(dòng)閥和調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

3.6 鍋爐運(yùn)行后的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益

這兩臺(tái)垃圾焚燒及余熱鍋爐于 2005年3月28 日正式運(yùn)行以來(lái) ,出力全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。它們能讓每噸垃圾發(fā)電 250～300kWh ,每天燃燒 1200t 垃圾 ,能把 1000t 的垃圾燒成 200t 的渣滓 ,而這 200t 的渣滓又可制成道路用磚 ,不可回收成分減少到 1 %～3 %。真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市生活垃圾的無(wú)害化、資源化、減量化處理 ,具有極高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

筆者所在公司長(zhǎng)期致力于垃圾焚燒鍋爐的研究 ,深入研究垃圾處理技術(shù)。目前 ,該技術(shù)已能滿足國(guó)家對(duì)環(huán)境的各種要求 ,供應(yīng)的設(shè)備能適合用戶的經(jīng)濟(jì)承擔(dān)能力 ,又適合中國(guó)的垃圾特點(diǎn)。開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造的這兩臺(tái)處理能力為 600t /天的垃圾焚燒及余熱鍋爐 ,具有出力足、熱效率高 ,經(jīng)濟(jì)效益好 ,社會(huì)效益顯著 ,保護(hù)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)點(diǎn) ,屬于環(huán)保節(jié)能型產(chǎn)品 ,值得大力推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]官玉琪 ,等. 國(guó)內(nèi)外垃圾發(fā)電狀況[J ] . 電力環(huán)境保護(hù) , 1998 , (9) .

[2]孔水源 ,岑爾芬.垃圾焚燒與熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展前景[ EB ] . 中國(guó)能源網(wǎng).

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