垃圾焚燒發電

垃圾焚燒發電是把垃圾焚燒廠和垃圾焚燒設備引進、消化吸收再創新的工作。生活垃圾焚燒煙氣中的二惡英是近幾年來世界各國所普遍關心的問題。二惡英類劇毒物質對環境造成很大危害，有效控制二惡英類物質的產生與擴散，直接關係到垃圾焚燒及垃圾發電技術的推廣和套用。二惡英的分子結構為1個或2個氧原子連線2個被氯取代的苯環。兩個氧原子連結的稱為多氯二苯並二惡英(PCDD，Polycholoro diabenzo-p-dioxin)，一個氧原子的稱為多氯二苯並呋喃統稱二惡英(dioxin)。毒性最強的2,3,7,8-PCDD的毒性為氰化鉀的160倍。

基本介紹

• 中文名：垃圾焚燒發電
• 外文名：Generating electricity through waste incineration(Waste-to-Power)
• 關鍵字：垃圾、焚燒、發電、能量利用
• 主要污染物：二惡英

工作原理

二惡英在焚燒爐內的生成的來源是石油產品、含氯塑膠，他們是二惡英的前體。生成方式主要是燃燒生成。生活垃圾中含大量的NaCl、KCl 等，而焚燒物中經常會有S元素，從而產生。和含Cl元素的鹽在有氧氣存在時反應生成HCl。HCl又和Cu被氧化生成的CuO反應生成 。經研究發現，致使二惡英產生的最重要的催化物就是和C元素(以CO為標準)。

主要優勢

控氣型熱解焚燒爐將焚燒過程分為二級燃燒室，一燃室進行垃圾熱分解溫度控制為700℃以內，讓垃圾在缺氧狀態下低溫分解，這時金屬Cu、Fe、Al等金屬元素不會被氧化，因而不會有 的產生，會大大減少二惡英的量；同時，由於HCl的產生量受殘氧濃度的影響，因而缺氧燃燒會減少HCl的產生；並且 自還原氣氛下也難以大量生成。由於控氣型垃圾焚燒爐是固體床，所以不會產生煙塵，不會有未燃盡的殘碳進入二燃室。垃圾中的可燃成份分解為可燃氣體，並引入氧氣充足的二燃室燃燒。二燃室溫度在1000℃左右並且煙道長度使煙氣能夠停留2s以上，保證了二惡英等有毒有機氣體在高溫下完全分解燃燒。此外使用布袋除塵器可避免使用靜電除塵時Cu，Ni，Fe顆粒對二惡英生成的催化作用。

二惡英的排放標準

日本垃圾焚燒設施二惡英排放標準（濃度單位：ng TEQ/m3，換算基準O2=12%）

焚燒能力 (C)	新建(1997. 12.1後)	1997.12.1~1998.11.30; 舊有(1997.11.30前)	1998.12.1~2002.11.30; 舊有(1997.11.30前)	2002.12.1~以後; 舊有(1997.11.30前)
C≥4t/h	0.1	改造	80	1
2t/h≤C<4t/h	1	改造	80	5
0.2t/h≤C<2t/h	5	改造	80	10

其他國家垃圾焚燒設施二惡英排放標準

國家或地區	排放標準(ng TEQ/m3)	對 象	換算基準
德國	0.1	新建(1991以後)舊有(1996達到)	O2=11%
瑞典	0.1; 0.1~2	新建(1986以後); 舊有	CO2=10%; CO2=10%
荷蘭	0.1	新建(1991以後)	O2=11%
丹麥	1.0	新建(1986以後)	O2=10%

焚燒設備

某垃圾焚燒電廠的垃圾焚燒爐採用加拿大製造的順推、多級機械爐排焚燒爐。焚燒爐套用到了世界第三代控氣型固體廢棄物熱分解處理技術(CAPS)，可有效減少焚燒產生的有毒氣體。

1、垃圾倉結構

垃圾由汽車運到處理廠後倒入垃圾倉內。垃圾新入倉的垃圾在倉記憶體放3天后就可入爐燃燒。垃圾在倉記憶體放時經過發酵、排出滲濾水後可提高進爐垃圾的熱值，又使垃圾容易著火燃燒。在倉內，用吊車的抓鬥將垃圾送至爐前料斗。

2、爐排結構

垃圾焚燒爐為往復式、順推、多級機械爐排焚燒爐。焚燒爐內有一個給料器和8個燃燒爐排單元組成，包括乾燥段的兩級爐排、氣化燃燒段的四級爐排和燃盡段兩級爐排。焚燒爐內溫度控制在700℃以內。燃盡的垃圾從最後一級爐排離開焚燒爐落入灰槽中。

給料器和防火門

給料器通過給料器(Loading Ram)將落入料斗的垃圾從防火門前推入燃燒室。給料器只負責給料，不提供燃燒空氣，並通過防火門與燃燒區隔離。防火門在給料器收回時保持關閉狀態。關閉防火門可使爐膛與外界隔開，維持爐內負壓。同時，燃燒室的入口處有溫度測點，當燃燒室入口的垃圾溫度過高時，電磁閥將控制防火門後的噴霧器噴水以防止防火門打開時給料斜槽上的垃圾將料斗中的垃圾引燃。

燃燒爐排

八級燃燒爐排分為兩級乾燥爐排、四級氣化燃燒爐排和兩級燃盡段爐排。每級爐排下面都有液壓驅動的脈衝推動裝置。8級推動裝置(推床)按一定順序推動垃圾，使進入焚燒爐的垃圾依次被與各級爐排相配合的的推床推到下一級爐排上。爐排上有均勻分布的小孔，用於噴出燃燒所需一次風。供燃的一次風由爐排下的一次風管供給。垃圾在爐排推送過程中受到燃燒器和爐內的熱輻射以及一次風的吹烘，水分迅速蒸發，著火燃燒。

燃燒器布置

一燃室有兩個主燃燒器，如圖二17，18所示。焚燒爐內燃燒爐排上方有溫度測點，當焚燒爐啟爐時和燃燒溫度低於要求時，燃燒器17投油助燃。燃燒器18位於爐膛出口，用於補燃未燃盡的垃圾。燃燒器所需的空氣由四台焚燒爐公用的一台燃燒風機提供，燃燒器燃燒所需空氣為由大氣吸入的潔淨空氣。當燃燒風機故障或供風不足時，由旁路(圖二 6所示)取送風機的部分送風供給燃燒器。

3、二燃室煙道

二燃室主要部分為圓筒形煙道，沒有管道等造成的煙氣死角。設定二燃室的目的是為了使煙氣在120~130%的理論空氣量下，1000℃左右的條件下停留>2s，使有害氣體在爐內分解。在二燃室入口有副燃燒器，當系統檢測到二燃室出口煙溫小於一定值時將點火補燃。二次風在二燃室入口處進入二燃室。二燃室有上下兩個出口通至餘熱鍋爐，兩個出口前各有一個液壓驅動的擋板控制煙氣的進入。

4、通風系統

每台焚燒爐都配有一台送風機。風機從垃圾池吸入空氣，同時也吸入從一燃室推床下部泄露到焚燒爐外部的氣體。這樣安排送風的來源是為了保證垃圾倉為微負壓狀態，避免垃圾倉的氣體外泄。送風進入餘熱鍋爐，經餘熱鍋爐的兩級空氣預熱器後進入一個大混合集箱(如圖二21)，然後分別作為一、二次風進入焚燒爐的一燃室、二燃室。集箱還可以接受從不經過餘熱鍋爐的送風旁路返回的送風。離開集箱的一次風又分兩條管路：管路1通至三條風管，供風給1~3級爐排；另一條管路2通至五條風管，供風給4~8級爐排。供給爐排的一次風可以烘乾垃圾、冷卻爐排並供給燃燒所需的空氣。管路1上的風量調節閥應根據焚燒爐入口的溫度進行調節。管路2上的風量調節閥則應根據焚燒爐爐膛的溫度和氧量進行調節。爐膛的空氣量應該為理論空氣量的70~80%。二次風則經過管路進入二燃室。二次風供應量為理論空氣量的120~130%。

5、排灰系統

由焚燒爐排出的灰渣落入灰槽中。兩條相平行的灰槽的布置方向與焚燒爐的布置方向垂直，四台焚燒爐的灰槽橫向貫通。液壓驅動的分灰器(圖二 23所示)選擇將灰渣落入某個灰槽中。灰槽底部布置有灰傳送帶，負責運走四台焚燒爐排出到灰槽中的灰渣。灰槽中要求保證有一定的水位來浸沒灰渣。

6、煙氣處理設備

煙氣由余熱鍋爐排出後首先進入半乾式洗氣塔，塔中利用霧化器將熟石灰漿從塔頂噴入塔內，與煙氣中酸性氣體中和，可有效清除HCl、HF、 等氣體。在洗氣塔出口管道上有活性炭噴嘴，活性炭用於吸附煙氣中的二惡英/呋喃類物質。煙氣之後即進入布袋除塵器，使煙氣中的顆粒物、重金屬被吸附去除。最後將煙氣從煙囪排入大氣。

技術分類

國內外垃圾焚燒技術主要有三大類：層狀燃燒技術、流化床燃燒技術和旋轉燃燒技術（也稱迴轉窯式）。

（1）層狀燃燒技術 層狀燃燒技術發展較為成熟，一些國家都採用這種燃燒技術。為使垃圾燃燒過程穩定，層狀燃燒關鍵是爐排。垃圾在爐排上通過三個區：預熱乾燥區、主燃區和燃燼區。垃圾在爐排上著火，熱量不僅來自上方的輻射和煙氣的對流，還來自垃圾層內部。在爐排上已著火的垃圾在爐排的特殊作用下，使垃圾層強烈地翻動和攪動，不斷地推動下落，引起垃圾底部也開始著火，連續的翻轉和攪動，使垃圾層鬆動，透氣性加強，有助於垃圾的著火和燃燒。爐拱形狀設計要考慮煙氣流場有利於熱煙氣對新入垃圾的熱輻射預熱乾燥和燃燼區垃圾的燃燼。配風設計要確保空氣在爐排上垃圾層分布最佳，併合理使用一、二次風。

（2）流化床燃燒技術 流化床燃燒技術已發展成熟，由於其熱強度高，更適宜燃燒發熱值低、含水分高的燃料。同時，由於其爐內蓄熱量大，在燃燒垃圾時基本上可以不用助燃。為了保證入爐垃圾的充分流化，對入爐垃圾的尺寸要求較為嚴格，要求垃圾進行一系列篩選及粉碎等處理，使其尺寸、狀況均一化。一般破碎到《15cm，然後送入流化床內燃燒，床層物料為石英砂，布風板通常設計成倒錐體結構，風帽為L型。床內燃燒溫度控制在800-900℃，冷態氣流斷面流速為2m/s，熱態為3～4m/s。一次風經由風帽通過布風板送入流化層，二次風由流化層上部送入。採用燃油預熱料層，當料層溫度達到600℃左右時投入垃圾焚燒。該爐啟動、燃燒過程特性與普通流化床鍋爐相似。

（3）旋轉燃燒技術 旋轉焚燒爐燃燒設備主要是一個緩慢旋轉的迴轉窯，其內壁可採用耐火磚砌築，也可採用管式水冷壁，用以保護滾筒，迴轉窯直徑為4-6m，長度10-20m，根據焚燒的垃圾量確定，傾斜放置。每台垃圾處理量可達到300t/d（直徑4m，長14m）。迴轉窯過去主要用於處理有毒有害的醫院垃圾和化工廢料。它是通過爐本體滾筒緩慢轉動，利用內壁耐高溫抄板將垃圾由筒體下部在筒體滾動時帶到筒體上部，然後靠垃圾自重落下。由於垃圾在筒內翻滾，可與空氣得到充分接觸，進行較完全的燃燒。垃圾由滾筒一端送入，熱煙氣對其進行乾燥，在達到著火溫度後燃燒，隨著筒體滾動，垃圾得到翻滾並下滑，一直到筒體出口排出灰渣。 當垃圾含水量過大時，可在筒體尾部增加一級爐排，用來滿足燃燼，滾筒中排出的煙氣，通過一垂直的燃燼室（二次燃燒室）。燃燼室內送入二次風，煙氣中的可燃成分在此得到充分燃燒。二次燃燒室溫度普遍為1000-1200℃。 迴轉窯式垃圾燃燒裝置費用低，廠用電耗與其他燃燒方式相比也較少，但對熱值低於5000kJ/kg含水分高的垃圾燃燒有一定的難度。

四大原則

不分揀到位不焚燒

健全的垃圾分類是垃圾焚燒發電的前置條件，是不可超越的歷史階段，這早就是社會共識。問題是垃圾分類需要強大的基礎設施，只有政府才有能力提供垃圾分類所需的強大基礎設施。不論公眾的分類衝動多么強烈，如果沒有政府提供的強大基礎設施來配合，就絕無落地的可能。

不財政全額不焚燒

巨大的環境風險注定，把垃圾焚燒發電這種高風險產業交給市場、交給企業去主導，後果極其嚴重。如果城市垃圾危機確實嚴重到非燒不可，那么這種事關公共安全的高風險產業，就完全屬於公共服務的範疇，就應該主要由城市政府買單，應該屬於財政全額保障的公益行業。惟有財政全額保障，不計成本，才可能杜絕偷工減料的行業黑洞。

不公開透明不焚燒

能否做到垃圾焚燒全程公開透明，也應是決定垃圾焚燒發電是否上馬的重要指標。垃圾焚燒發電必須做到向整個社會，尤其向作為潛在受害者的所在社區的居民全方位開放，接受整個社會尤其是所在社區居民全方位的監督，才能真正取信於人，真正讓人放心。

不公平補償不焚燒

垃圾焚燒發電不可避免的環境風險，顯然要對周邊居民的物業帶來一定損失，既有損失就該賠償。利益只能置換，不能被犧牲，無論當事的是多數人還是少數人。這個原則必須是剛性的，否則，借著所謂整體利益、多數人利益，今天被犧牲的可能是他，但明天就可能是你。