——垃圾焚烧发电模型

　　一、生活垃圾焚烧项目建设概况

　　随着我国城市生活垃圾焚烧行业的逐步发展，垃圾焚烧厂的投运数量逐年增加，已由2000年之前的2座快速增加到2016年底的400多座，总焚烧规模达到20.78万吨/日，约占无害化处理能力的40%，垃圾的处置能力得到大幅提升。

　　从垃圾焚烧厂投运分布情况来说，东南部沿海地区设施建设进度明显领先于中部、西部地区，其中浙江、山东、江苏、广东、福建在焚烧设施数量和焚烧设施处理规模上居于全国前列，这五个省份共计已建有129座焚烧设施，占全国焚烧设施总量的57.6%，该比例远超过中部、西部地区。

　　截至2016年6月底，湖北省已建成生活垃圾焚烧厂10家，垃圾焚烧处理能力12300吨/天（其中武汉5家、荆州2家、黄石1家、襄阳市1家、咸宁市1家）。建成项目中已有8家通过环保“三同时”验收，验收监测结果表明，各厂二噁英排放浓度均在0.050-0.099纳克毒性当量每千克之间，满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）中的限制要求。

　　二、垃圾焚烧技术的主要特点

　　1、项目用地省。同样的垃圾处理量，垃圾焚烧厂需要的用地面积只是垃圾卫生填埋场的1/20-1/15。

　　2、处理速度快。垃圾在卫生填埋场中的分解时间通常需要7到30年，而焚烧处理只要垃圾的熔点低于850℃，2小时左右就能处理完毕。

　　3、减量效果好。同等量的垃圾，通过填埋约可减量30%，通过堆肥约可减量60%，而通过焚烧约可减量90%。

　　4、污染排放低。据德国权威环境研究机构研测，如采用同样严格的欧盟污染控制标准，垃圾焚烧产生的污染仅为垃圾卫生填埋的1/50左右。

　　5、能源利用高。每吨垃圾可焚烧发电300多度，大约每5个人产生的生活垃圾，通过焚烧发电可满足1个人的日常用电需求。通常来说，对于人口密集、经济发达、土地资源稀缺的大中城市，应该优先选择垃圾焚烧方式。

　　三、生活垃圾焚烧采用的主要工艺

　　垃圾发电是把各种垃圾收集后，进行分类处理。对燃烧值较高的进行高温焚烧，在高温焚烧中产生的热能转化为高温蒸气，推动涡轮机转动，使发电机产生电能。对不能燃烧的有机物进行发酵、厌氧处理，后干燥脱硫，产生甲烷气体即沼气，再经燃烧把热能转化为蒸气，推动涡轮机转动，带动发电机产生电能。

　　垃圾焚烧发电主体装置主要技术包括机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转式焚烧炉、CAO式焚烧炉、脉冲抛式焚烧炉等五类技术。目前国内主要垃圾焚烧技术为机械炉排炉技术和流化床技术。

　　机械炉排焚烧炉工作原理：垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排，由于炉排之间的交错运动，将垃圾向下方推动，使垃圾依次通过炉排上的各个区域，直至燃尽排出炉膛。燃烧空气从炉排下部进入并与垃圾混合，高温烟气通过锅炉的受热面产生热蒸汽，同时烟气也得到冷却，后烟气经烟气处理装置处理后排出。

　　流化床焚烧炉工作原理：炉体是由多孔分布板组成，在炉膛内加入大量的石英砂，将石英砂加热到600℃以上，并在炉底鼓入200℃以上的热风，使热砂沸腾起来，再投入垃圾。垃圾同热砂一起沸腾，垃圾很快被干燥、着火、燃烧。未燃尽的垃圾比重较轻，继续沸腾燃烧，燃尽的垃圾比重较大，落到炉底，经过水冷后，用分选设备将粗渣、细渣送到厂外，少量的中等炉渣和石英砂通过提升设备送回到炉中继续使用。

　　四、如何控制废气排放？

　　垃圾焚烧厂排放的废气主要来自于焚烧过程所产生的烟气，其主要污染物为粉尘、氯化氢、二氧化硫、氮氧化物、二噁英及重金属等。

　　通过计算机控制系统可以实现垃圾焚烧、热能利用、烟气处理等过程的高度自动化，控制设定的燃烧条件（温度高于850℃，烟气停留时间大于2秒等），使焚烧系统在额定工况下运行，原始排放物浓度降到低，并保证二噁英等有机物的彻底分解。

　　安装各种有效的烟气处理设备，如布袋除尘、活性炭吸附有害物质等，并使用烟气在线监测仪连续监测每条焚烧线的烟气排放指标，确保垃圾焚烧厂烟气污染物排放达到规定标准要求。

　　五、如何控制恶臭排放？

　　1、应采用密闭性好、具有自动装卸结构的压缩式运输车来运输垃圾，尽量减少臭味外溢。

　　2、在垃圾卸料大厅出入口应设置空气幕，并在垃圾运输车卸料前后关闭电动卸料门，以防止臭气外逸。

　　3、垃圾池应采用密闭式设计，在垃圾池上方设置吸风口，将恶臭气体作为燃烧空气引至焚烧炉内高温分解，并使垃圾池和卸料大厅处于负压状态。

　　4、应设置备用的活性炭废气净化设施，在全厂停炉检修期间，垃圾池内的臭气必须经活性炭废气净化设施净化达标后才能排放。

　　5、渗滤液处理系统应设计为密闭结构，并在顶部设导气管，将产生的沼气和臭气通过导气管、抽风机导入焚烧炉内高温分解。

　　六、如何控制排放？

　　人们常说的二噁英，实际上是二类物质的简称，指的是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物，共有210种，其中只有极少数种类被认为具有毒性。

　　二噁英并不是垃圾焚烧厂特有的公害，它是一种有机物与氯一起加热就会产生的化合物，是一种比较普遍的化学现象。二噁英在空气、土壤、水、食物和垃圾中都能发现，有研究显示，食品是其主要来源，人体接触的二噁英中约有90%来自膳食。

　　垃圾焚烧厂控制二噁英排放，保持焚烧炉膛内温度大于850度，并控制烟气在炉膛内停留2秒以上，使二噁英得到完全分解；其二是烟气通过先进的净化处理系统，将单位二噁英浓度控制在0.1纳克内，达到国际上严格的排放标

　　七、如何处置炉渣和飞灰？

　　炉渣主要为生活垃圾焚烧后的残余物，其产生量视垃圾成分而定，其主要成分为氧化锰、二氧化硅、氧化钙、三氧化二铝、三氧化二铁、废金属，以及少量未燃尽的有机物等。垃圾焚烧产生的炉渣经过高温无害化处理，再经过磁选等分离出废钢铁等废旧金属后，可对炉渣进行综合利用，如用于铺路的垫层、填埋场的覆盖材料等。

　　飞灰属于危险废物，必须单独收集，不得与生活垃圾、焚烧残渣等混合，也不得与其他危险废物混合。垃圾焚烧飞灰不得在厂区长期储存，不得进行简易处置，不得随意外运排放。垃圾焚烧飞灰必须先在厂区进行必要的稳定化和固化处理，在经稳定化和固化处理并经浸出毒性试验合格后，方可使用专用密闭运输工具送至安全填埋场或卫生填埋场填埋。条件允许时，也可采用符合标准要求的其它处理处置方法。

　　八、如何处置渗滤液？

　　渗滤液属于高浓度有机废水，需要通过专门的多道净化工艺才能达标排放。垃圾渗滤液产生量主要受进厂垃圾的成分、水分和贮存天数的影响。渗滤液具有以下特点：污染物成份复杂多变、水质变化大，有机污染物浓度高，氨氮浓度高，重金属离子与盐份含量高等。

　　目前，用于废水处理的工艺很多，但由于渗沥液的浓度高和成分复杂，对处理工艺提出了特殊的要求。通常而言，垃圾渗沥液的基本处理工艺在充分利用生化处理的经济合理性的原则上，可将几个不同的处理工艺单元进行优化组合，仅仅依靠单一的处理工艺很难达到严格的出水要求。目前应用比较多的处理方式是：生物法 膜技术处理，即为“厌氧＋膜生物反应器＋纳滤＋反渗透＋浓缩液处理系统”。采用膜技术其优点是出水水质较好，可以达到较高的排放要求。

　　九、垃圾焚烧发电项目的发展前景与方向？

　　1、更严格的烟气排放标准。随着《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485—2014）的全面实施，生活垃圾焚烧设施运行和污染排放控制将更为严格，新标准中主要污染物的排放浓度限值基本上已与欧盟相当。已建成焚烧厂进行技术改造来满足更高的排放要求，新建焚烧厂将在通常采用的脱硝、干法/半干法脱酸、活性炭吸附去除二噁英及重金属、布袋除尘器去除烟尘的基础上，采用脱酸效率更高的湿法工艺，先进的SCR低温催化脱硝及分解二噁英的技术，大幅降低主要烟气污染物的排放。

　　2、更显著的能源利用效率。为了使垃圾焚烧厂能量消耗大幅降低，发电效率显著提高。焚烧炉使用烟气再循环技术，节能同时大幅削减氮氧化物的产生量，采用低温催化脱硝系统，在实现氮氧化物和二噁英同步高效去除的同时，较高温催化剂的能量消耗减少50%以上。同时，采用智能燃烧控制系统，并优化炉膛和锅炉设计，提高蒸汽参数，使用大型焚烧发电设备，风冷却塔冷却，较国内焚烧厂通常采用的强制通风冷却塔的能量消耗降低90%以上。

　　3、更有效的资源综合利用。垃圾焚烧的发展趋势是具有更先进的资源综合利用，实现污水近“零排放”及固废协同处理。厂内污水经处理后循环利用，实现全厂污水近“零排放”。支持多种固废高效协同处理，如协同处置医废和污泥等。焚烧厂建设优先应用新型节能材料、环保材料、再生材料，垃圾焚烧厂炉渣用于建筑材料，实现资源综合利用。

　　4、更先进的焚烧技术开发和应用。为了进一步减少垃圾处理过程的污染物排放，各国竞相开发各类垃圾处理前沿技术：垃圾热解气化技术、焚烧后灰渣熔融技术、等离子体焚烧技术及垃圾衍生燃料制备技术等。这些技术可以进一步实现垃圾无害化、减量化，尤其适用于分类后的垃圾处理，也将是今后垃圾焚烧的发展方向。