我国垃圾焚烧处理技术发展及现状
垃圾焚烧是现代化的焚烧技术无害化处理程度很高,能够避免二次污染的产生,但是历史上垃圾焚烧尽管对垃圾减量做出了贡献,却因缺少二次污染控制而对环境造成过严重污染。
1、我国垃圾焚烧技术的发展历程
1988年深圳环卫综合处理厂2×150t/d的建成标志着我国现代化大规模城市生活垃圾焚烧处理开始,但经过近5年的停滞后,珠海和深圳龙岗才在1992开始建设垃圾发电厂。
进入21世纪后,我国不断从欧洲和日本引进先进成熟的机械炉排炉技术和设备,并实现了国产化,建成了一大批现代化的垃圾焚烧发电厂。
这些现代化生活垃圾焚烧厂烟气处理一般采用“半干法除酸+活性炭喷射吸附二噁英+布袋除尘”工艺,排放烟气中的污染物一般严于国家标准,大部分垃圾焚烧发电厂二噁英的排放浓度则能达到欧盟II标准的要求。
另外,近几年来流化床焚烧技术在我国得到迅速的发展,和煤共同燃烧的生活垃圾流化床焚烧炉技术在我国异军突起,一度得到迅速的发展,很多中小城市采用了循环流化床焚烧技术,但近两年来,由于国家能源政策的调整和煤价不断上升,这种技术的发展步伐显著放慢。
2、主要焚烧技术
2.1机械炉排焚烧炉
这种焚烧方式的主要特点是不需对进炉垃圾作严格的预处理,活动炉排的推动能实现对垃圾的搅动,可防止垃圾进炉遇到强热产生表面固化,影响垃圾内部的传热和气体的流动,以致延长垃圾的燃烧时间,导致不完全燃烧。
垃圾的干燥、着火、燃烧及燃烬等一系列过程都在炉排上进行,故处理效率极高;垃圾层均匀,燃烧稳定,炉温及余热锅炉蒸发量变动很小。
这种焚烧方式比在国内外被广泛应用于混合收集城市生活垃圾的焚烧,是焚烧处理城市生活垃圾的主流炉型。
2.2流化床焚烧炉
用于处理生活垃圾的流化床技术包括:鼓泡式流化床和循环流化床二种不同类型。
在流化床焚烧炉中固体废弃物从流化床上部或侧部与流化载体呈一定比例送入炉内,发生激烈的翻腾和不断的循环流动。
垃圾在炉内处于悬浮燃烧,空气与垃圾充分接触,燃烧效果好。
但为了使进入炉内的垃圾产生流态化,要求废料的粒度和密度差异较小。
流化床焚烧炉具有以下特点:①需要石英砂作为辅料,需要掺煤才能理想燃烧,在煤价较低或上网电价较高的情况下,掺煤越多焚烧厂的经济效益越好;②可以混烧多种废物,但是进料越均匀越好,一般需要有前分选和破碎工序;③焚烧炉内垃圾处于悬浮流化状态,为瞬时燃烧,飞灰量大,飞
灰量是炉排炉的3~4倍;此外,流化床焚烧的一个特点是炉渣的热酌减率较低,仅为1~2%;④物料处于悬浮状态,烟气流速高,对焚烧炉的冲刷和磨损比较严重;⑤流化床炉的检修相对较多,年运行时间相对较短,通常只有6000-8000小时;⑥流化床炉起炉和停炉较为方便;⑦减少金属酸性腐蚀,发电效率较高。
2.3回转窑炉
回转窑焚烧炉窑身为一维倾斜布置、低速回转的圆筒,垃圾从高端送入,在筒内翻转燃烧,直至燃烬从下端排出。
回转窑式焚烧炉有水冷壁式和耐火砖衬式2种。
其中,前者有水冷壁沿回转筒周向排列以吸收焚烧后放出的热量,降低简体温度。
筒体下部设置风室,空气由水冷管间进入穿过底部料层,混合较均匀。
耐火砖衬式回转窑焚烧炉的筒内壁用耐火砖衬里,蓄热量大,燃烧温度高,但其空气由筒体一端送入,筒中心空气过剩,筒底部得不到应有的空气,同时因其简体重、惯性大、转速低,因而垃圾的翻动和搅拌不充分,燃烧速度和效果不如水冷管式。
回转窑焚烧炉的特点是燃料适应性广,可焚烧不同性能的废弃物,并能长时间连续运行。
但是对发热量较低、含水率高的垃圾进行焚烧时存在一定的问题,且处理量并不是很大,设备的封闭性要求高,成本高,价格昂贵,因此回转窑处理生活垃圾的经济性也不被看好,其主要应用在焚烧医疗垃圾或者焚烧危险废弃物。
2.4其他类型焚烧炉
运行中的焚烧炉还有采用其它技术,如模组式焚烧炉、高温热解焚烧炉等,但规模较小。
3、中国生活垃圾焚烧处理现状
3.1概况
截止2008年底,全国已建成的74座焚烧厂公布情况如图1所示。
图12008年我国垃圾焚烧厂分布图
除上述焚烧厂外,国内的一些中小城市建设了一批小型垃圾焚烧厂,不在《中国城市建设统计年鉴》的统计数据中。
这些焚烧厂单台焚烧炉的规模多为100(t/d)左右。
这些焚烧炉的炉型有往复式炉排炉、链条炉排炉、立式热解炉和固定炉排炉等,焚烧及烟气处理全部设备均为国内设计制造。
这些小型焚烧厂大部分是地方政府投资建设,设备配置较简单,燃烧控制较粗放。
这些小型垃圾焚烧
厂实际运行的可靠性普遍较差,年运行时间普遍较短,有的甚至建成后就没有运行。
3.2地区分布
我国垃圾焚烧技术主要应用于经济发达、人口密集的城市,包括直辖市、东部沿海经济发达城市和中西部省会城市。
综合考虑投运、在建和正在进行前期工作3种不同阶段的焚烧发电项目,72%的焚烧厂集中在东部地区,而在投运和在建项目方面,广东、浙江和江苏位居前三名,三地合计占全国总量的51%,可见,目前我国垃圾焚烧处理,以东部为主,并且项目在东部地区的分布也主要集中在经济发达的省份。
3.3技术分布
机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉和热解气化焚烧炉在我国生活垃圾处理中均有应用,但主要以机械炉排焚烧炉技术和循环流化床焚烧炉技术为主(见表1)。
每100吨炉排炉焚烧能力平均装机容量为1.7MW,而流化床炉为2.6MW。
表1我国焚烧技术应用情况表
炉型数量
(座)建设规模
(t/d)装机容量
(MW)总投资
(亿元)单位投资
(万元/(吨/日))
流化床炉33 20689 517.2 68.7 33.2
炉排炉 36 29135 524.4 126.9 43.6
其它炉 5 1782 34 5.9 33.1
3.4处理厂规模和设备配置
已建成的大多数机械炉排焚烧厂的焚烧能力平均为约500 t/d,最大为1500t/d,最小仅有100 t/d。
总的发展趋势是处理规模不断增大。
在2001年,平
均焚烧处理能力为181t/d,但到2006年,平均焚烧处理能力就增至493t/d。
由于焚烧厂选址难度增大,上海等大城市正在规划建设处理能力达3000t/d的垃圾焚烧厂。
图2不同技术类型焚烧厂规模分布图
图3不同技术类型焚烧厂数量分布图
我国垃圾焚烧厂一般配置2~3条垃圾焚烧线。
与发达国家不同的是,没有配置备用的垃圾焚烧线。
机械炉排焚烧厂的年运行时间超过8000小时,但流化床焚烧厂的年运行时间不到7800小时。
由于没有备用的焚烧线,在焚烧厂大修时,垃圾一般送填埋场处置。
3.5设备投资
据不完全统计,目前国内利用国外先进焚烧技术建造的焚烧厂普遍存在建设工程投资大,折合吨工程投资约55万元-75万元,引进技术与国内技术加上国内制造的设备吨工程投资通常在40万元左右。
3.6焚烧厂运行情况
垃圾焚烧厂运行稳定性与进炉垃圾热值和焚烧工艺密切相关。
在2000年以前,中国城市生活垃圾热值较低,建成的几座垃圾焚烧厂在运行过程中均出现了炉温不稳定、燃烧不宜控制等问题。
以我国建立的第一个垃圾焚烧厂——深圳市市政环卫综合处理厂(1988年)为例,一期工程全套设备均从国外引进,但由于当时垃圾成分与国外相差较远,中国生活垃圾含水量大、热值低而使得焚烧厂一直运行不稳定,此后通过技术改造,使之适应中国生活垃圾的特点,运行逐步稳定。
2000年以后,随着中国经济的发展和生活水平的不断提高,居民燃料气化率不断上升,城市生活垃圾热值不断提高,但热值相比国外发达国家还是偏低。
针对中国生活垃圾含水率高、热值低的特点,近些年建设的垃圾焚烧厂均加大了垃圾储坑的容积,使垃圾在坑内堆放3~5天后再进焚烧炉,这样可以大大降低进炉垃圾的含水量,从而提高进炉垃圾的热值,此措施取得了良好的效果。
在工艺方面,机械炉排炉运行的稳定性、可靠性和对垃圾含水率、热值及粒径的适应性等方面比流化床和热解炉都好。
采用循环流化床焚烧炉的焚烧厂目前在中国虽然占到已建成焚烧厂的40%以上,能保证连续稳定正常运行的较少,其主要问题是设备可靠性相对较差。
4、趋势与问题分析
(1)机械炉排焚烧技术发展加快、流化床焚烧技术发展放缓,其他焚烧技术也会有较大的发展。
(2)大型垃圾焚烧电厂和中小型垃圾焚烧厂均有较大发展,以大、中规模焚烧厂为主。
(3)焚烧烟气控制技术更加完善,二噁英等污染物的排放限制与国际接轨。
(4)焚烧飞灰处置方式变得多样化,并将会得到有效管理。
(5)近期内垃圾焚烧的余热利用将仍以发电为主。
(6)垃圾焚烧厂建设融资模式多元化。
(7)垃圾焚烧相关政策标准法规进一步完善。