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1、-1-垃圾焚烧技术概述摘要：本文主要对垃圾焚烧技术的发展、焚烧过程的特点及垃圾焚烧技术在我国的应用发展进行了概述。并对垃圾焚烧发电技术的现状和前景作出了简单分析。关键词：垃圾焚烧焚烧设备焚烧过程焚烧经济分析焚烧发电前言随着经济的发展，人口的不断增多以及人民生活水平的日益提高，城市垃圾的产生量也日渐增多。在当今世界，大量的垃圾已成为城市中一个长期存在的污染源。对垃圾的处理不当，可能会造成严重的大气污染，水污染和土壤污染，并将占用大量的土地。二十世纪九十年代中期在西班牙发生的垃圾堆山体松动、滑移并严重污染海滨的严重事件，便是对人类发出的一次警告。可以说，垃圾对环境的污染已经成为日益严重的问题。如何
2、经济、有效地进行垃圾处理，是广大环保工作者和环保行业面临的一个亟待解决的问题。垃圾焚烧是目前固体废弃物处理的有效途径之一，其目的在于垃圾的无害化处理和利用1。在西方发达国家，垃圾焚烧技术的应用已经有将近130 年的历史，而且目前仍被认为是最有效，经济的垃圾处理技术之一。我国对垃圾的处理目前基本上仍采用露天堆放和填埋法，而在垃圾焚烧技术的研究、开发和应用方面起步较晚。相比之下，我国垃圾焚烧设备的设计、生产和应用的水平和规模与发达国家的差距还很大。因此对我国的环保工作者和生产企业来说，了解垃圾焚烧炉燃烧技术及设备的发展趋势，进而学习和掌握先进的垃圾焚烧炉设计和制造技术显得非常迫切和重要2。1 垃圾
3、焚烧技术简介1.1 焚烧技术的出现及最初目的垃圾焚烧处理方法最早是在1901年由美国人3提出的。当初，主要任务是使垃圾减容，由于当时垃圾燃烧的烟尘无法控制，一直未能得到广泛利用。到20世纪 60 年代，随着烟气处理技术的进步，这种焚烧处理垃圾方法在欧洲得到了普及和发展。当时应用垃圾焚烧技术和设备的主要目的是4：（1）在高温下进行垃圾的无害化处理，灭除细菌以及病原体；（2）产生可加以利用的灰渣；（3）避免由于燃烧而产生的烟尘和气味；（4）将垃圾中含有的能量转换3 为蒸汽、电能或者热水加以利用；（5）以尽可能低的成本进行垃圾的焚烧处理，而且设备操作和工作条件合理；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名
4、师精心整理-第 1 页，共 13 页 -2-（6）焚烧所有无法利用的可燃废弃物。而现代的垃圾焚烧是一种高温热处理技术，是通过高温燃烧将垃圾中的可燃成分与空气中氧进行氧化燃烧反应，从而将可燃垃圾转变为惰性残渣的过程。1.2 焚烧的对象人类在生产建设、日常生活以及其他活动中，会产生在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固态、液态和气态废弃物，其中的固体废弃物被称为垃圾或城市垃圾。垃圾的分类方法有多种，按其组成不同可分为有机废物和无机废物；按其污染特性不同可分为危险废物和一般废物等。垃圾按其来源不同分为三类，分别为城市生活垃圾、工业固体垃圾、危险垃圾。这些垃圾，特别是城市生活垃圾具有以下特点5
5、：（1）垃圾产量增长速度快。随着生产的发展和生活水平的提高，商品消费量迅速增加，城市垃圾的产生与排出量也随之迅速增长。（2）垃圾利用经济价值低。从总体情况看，我国城市垃圾中无机成分多于有机成分（约为 2.5：1）；不可燃成分多于可燃成分（约为20：1）；不可堆肥成分多于可堆肥成分（约为4：1）。当然，城市垃圾组成受到多种因素的影响，其垃圾利用经济价值也随着国家、城市、地区的不同而有所不同。一般来说工业发达国家和地区城市垃圾中有机物多，无机物较少；不发达国家或地区城市垃圾中无机物多，而有机物较少。（3）垃圾成分变化较快。城市垃圾本来就成分复杂，由于地区间生活水平和燃料结构等方面的差异，造成城市垃
6、圾成分和产量更加多种多样、不均匀，而且变化幅度也很大。（4）垃圾产量和成分随季节变化波动较大。由于城市居民生活习惯、食物结构以及瓜果、蔬菜、水产品等季节性上市的特点，造成垃圾产量和成分随季节有明显的变化。1.3 垃圾焚烧条件垃圾焚烧必须具有一定条件：垃圾要具有一定的发热值，当垃圾中低位发热值3350kJ/kg（800kcal/kg）时，焚烧需助燃，掺煤或烧油助燃。一般认为，垃圾低位发热值5000kJ/kg（1200kcal/kg）燃烧效果较好。一般城市生活垃圾低位发热值在33508374kJ/kg（800-2000kcal/kg）范围。垃圾中含水量 50；垃圾具有非均质性和多变性。各地区、各季
7、节垃圾变化是很大的，这给垃圾焚烧带来一定困难。1.4 垃圾焚烧过程及其特性从工程6技术的观点看，物料从送入焚烧炉起，到形成烟气和固态残渣的整个过程，总称为焚烧过程。它包括了三个阶段：第一阶段是物料的加热干燥阶段；第二阶段是焚烧过程的主阶段真正的燃烧过程；第三阶段是燃尽阶段，即可燃质最后燃尽生成固态残渣的阶段。这里，仅就采用最多的层燃烧方式进行讨论。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 13 页 -3-（1）干燥阶段对机械送料的运动炉排而言，从物料进入炉内起到物料开始析出挥发着火这一段，可认为是干燥阶段。分选后的垃圾组分，有机物含量较高。中国现时垃圾中的有机物，绝大部分是
8、高水分的植物类物质。加之垃圾这类物质的形态，表面积和孔隙率均相当大，更有利于蓄集外部水分，因此，实际入炉的垃圾水分，经常大于 50%，这样，整个焚烧过程的干燥任务就非常重。送入炉的物料，受到炉内高温烟气的辐射、对流传热、已燃烧垃圾的直接接触传热，物料温度逐渐增高。相对于物料表面温度的水蒸气饱和蒸气压也开始增高。当高于外界介质的水蒸气压力时，物料层的水分以蒸汽的形式向外扩散。如果这时加强引风，将这部分扩散出的水蒸气及时引走，则干燥过程将加快，否则这部分水分将妨碍物料表面的水分析出，或者这部分水蒸气又重新凝结在其他较冷物料的表面上，造成干燥过程减缓。因此，在干燥过程中物料的翻动和加强引风是至关重要
9、的。（2）焚烧阶段物料基本完成了干燥过程后如果炉内温度足够高，且又有足够的氧化剂，物料就会很顺利地进入真正的焚烧阶段。焚烧阶段不是一个机械的顺序过程，也不是一个简单的氧化反应。在此阶段中，一般包括了三个同时存在的化学反应模式，即：强氧化反应，弱热解和弱的元素基团跃迁。（3）燃尽阶段当物料在主焚烧阶段进行强烈的发热发光氧化后，参与反应的物质浓度自然就减少了，反应生成惰性物气态的CO2、H2O和固态灰渣增加。由于灰层的行成和惰性气体的比例增加、氧化剂穿透灰层进入物料深部与可燃物进行反应也俞困难。整个反应减弱。温度较之焚烧段下降，这就是燃尽阶段的到来，直到整个剩余可燃质烧尽。1.5 主流的垃圾焚烧技
10、术国内外垃圾焚烧技术主要有三大类7：层状燃烧技术、流化床燃烧技术和旋转燃烧技术（也称回转窑式）。（1）层状燃烧技术层状燃烧技术发展较为成熟，一些国家都采用这种燃烧技术。为使垃圾燃烧过程稳定，层状燃烧关键是炉排。垃圾在炉排上通过三个区：预热干燥区、主燃区和燃烬区。垃圾在炉排上着火，热量不仅来自上方的辐射和烟气的对流，还来自垃圾层内部。在炉排上已着火的垃圾在炉排的特殊作用下，使垃圾层强烈地翻动和搅动，不断地推动下落，引起垃圾底部也开始着火，连续的翻转和搅动，使垃圾层松动，透气性加强，有助于垃圾的着火和燃烧。炉拱形状设计要考虑烟气流场有利于热烟气对新入垃圾的热辐射预热干燥和燃烬区垃圾的燃烬。配风设计
11、要确保空气在炉排上垃圾层分布最佳，并合理使用一、二次风。（2）流化床燃烧技术流化床燃烧技术已发展成熟，由于其热强度高，更适宜燃烧发热值低、含水分高的燃料。同时，由于其炉内蓄热量大，在燃烧垃圾时基本上可以不用助燃。为了保证入炉垃圾的充分流化，对入炉垃圾的尺寸要求较为严格，要求垃圾进行一系列筛选及粉碎等处理，使其尺寸、状况均一化。一般破碎到15cm，然后送入流化床内燃烧，床层物料为石英砂，布风板通常设计成倒锥体结构，风帽为L 型。床内燃烧温度控制在800-900，冷态气流断面流速为2m s，热态为 3名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 13 页 -4-4m s。一次风经由
12、风帽通过布风板送入流化层，二次风由流化层上部送入。采用燃油预热料层，当料层温度达到600左右时投入垃圾焚烧。该炉启动、燃烧过程特性与普通流化床锅炉相似。（3）旋转燃烧技术旋转焚烧炉燃烧设备主要是一个缓慢旋转的回转窑，其内壁可采用耐火砖砌筑，也可采用管式水冷壁，用以保护滚筒，回转窑直径为4-6m，长度 10-20m，根据焚烧的垃圾量确定，倾斜放置。每台垃圾处理量目前可达到300t/d（直径4m，长 14m）。回转窑过去主要用于处理有毒有害的医院垃圾和化工废料。它是通过炉本体滚筒缓慢转动，利用内壁耐高温抄板将垃圾由筒体下部在筒体滚动时带到筒体上部，然后靠垃圾自重落下。由于垃圾在筒内翻滚，可与空气得
13、到充分接触，进行较完全的燃烧。垃圾由滚筒一端送入，热烟气对其进行干燥，在达到着火温度后燃烧，随着筒体滚动，垃圾得到翻滚并下滑，一直到筒体出口排出灰渣。当垃圾含水量过大时，可在筒体尾部增加一级炉排，用来满足燃烬，滚筒中排出的烟气，通过一垂直的燃烬室（二次燃烧室）。燃烬室内送入二次风，烟气中的可燃成分在此得到充分燃烧。二次燃烧室温度普遍为1000-1200。回转窑式垃圾燃烧装置费用低，厂用电耗与其他燃烧方式相比也较少，但对热值低于 5000kJ/kg 含水分高的垃圾燃烧有一定的难度。1.6 早期焚烧设备发展简介世界上第一台固体废弃物焚烧设备诞生在第二次技术革命时期的欧洲8。十九世纪下半叶，英国的P
14、addington 已经发展成为一座人口密集的工业化城市。1870年，一台垃圾焚烧炉在Paddington 市投入运行。当时的垃圾水分和灰分均很大，故其发热量低而难以焚烧，因此这台焚烧炉的运行状况不良。不久即停止运营。在 1876 年箱式垃圾焚烧炉在英国Manchester 市投入运行；1902年立式垃圾焚烧炉在德国的Wiesbaden市投入运行；随后出现了阶梯式炉排、倾斜式炉排以及转筒式垃圾焚烧炉。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 13 页 -5-为了实现垃圾焚烧过程中进料、拨火、清渣和除灰等主要操作的机械化，先后开发和应用了阶梯式炉排、倾斜炉排和链条炉排以及转筒
15、式垃圾焚烧炉。与现代的倾斜往复炉排相似，本世纪二十年代的阶梯式炉排也是由固定炉排片和活动炉排片组成的，整个炉排呈阶梯状，水平倾角约为1013。垃圾通过螺旋给料装置进入炉子，并在预热后被抛向炉排的最低处。通过炉排片的往复运动，垃圾在炉排上连续并均匀地自下而上逆向移动，并产生良好的拨火作用，而且有利于破碎硬化的灰渣层1013的炉排倾角可使熔融的灰渣回流至新加入的垃圾中，有利于加速垃圾的干燥和着火。因此，阶梯式炉排不仅能够较好地适应垃圾成分的波动，而且与箱式和立式焚烧炉相比，更加适用于焚烧量和蒸发量较大的情况。根据焚烧量的大小，阶梯式炉排可以采用单排或双排的型式。当时阶梯式炉排长度可达 3.5m，单
16、排宽度 1.3m，平均焚烧量可达 3.5 t/h。此后又进一步开发了采用倾斜炉排的垃圾焚烧炉。这种倾斜炉排的特点是炉排自进料口至灰斗方向向下倾斜1525（即与现代倾斜往复炉排的倾角大致相同9,10)，垃圾由于炉排片的往复运动而向灰斗方向移动并同时得到松动，故其亦具有很好的拨火作用。具有双排倾斜炉排的垃圾焚烧炉的炉排总面积达16 其焚烧量可达 8 t/h炉膛温度约为 9001000。转筒式垃圾焚烧炉的开发和应用是垃圾焚烧操作走向机械化的一个重要步骤。通常这种焚烧炉的燃烧设备是由转筒和倾斜炉排共同组成的。垃圾进入炉膛后首先在倾斜炉排上得到部分高温烟气的干燥，在进入转筒前，垃圾甚至已经着火或开始燃烧
17、。对于低热值的垃圾，整个炉膛内布置有分别用于垃圾干燥、引燃和焚烧的三组倾斜炉排。因为用于垃圾干燥和引燃的炉排的位置均高于焚烧炉排和转筒，造成炉膛高度和体积较大，设备投资较高。因此从技术经济比较的角度来看，转筒式垃圾焚烧炉的焚烧量应不小于30000 t/年。拨火操作对于垃圾（尤其是低热值、高灰分的垃圾）焚烧过程影响较大，而链条炉排的主要缺点之一正是其对燃料层无自动扰动作用，拨火操作仍需借助于人力，因此将链条炉排用于低热值垃圾焚烧不太适宜。到本世纪六十年代，曾有外国公司在垃圾焚烧炉中采用链条炉排，但是由于链条炉排在燃烧技术上的种种缺陷（着火条件差、拨火作用弱以及配风调节能力差等）到八十年代末便为往
18、复推饲炉排所代替。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 13 页 -6-2 垃圾焚烧处理技术经济分析2.1 垃圾焚烧资源化利用及技术现状城市生活垃圾的卫生填埋、焚烧和堆肥处理方法是目前世界各国垃圾处理所采用的主要方法，其巾焚烧处理方法因其无害化及减量化效果好，且可实现资源化利用而被工业发达国家广泛采用，已成为垃圾治理环节中不可缺少的重要一环。就垃圾焚烧处理资源回收方式而言，其形式之一是利用垃圾焚烧过程中余热进行发电、供暖、制冷及利用余热进行物料干燥。其二是控制垃圾燃烧过程，使之热分解产生可燃气体或燃料油回收燃料。其三是将垃圾加工成燃料用作燃煤等的替代品。针对不同的利用方
19、式所采用的焚烧炉型及垃圾的处理方式也不相同。（1）垃圾焚烧热能利用：无论是垃圾焚烧发电、供暖及制冷，还是进行物料干燥都足利用垃圾焚烧过程中的余热进行的，因此都是垃圾焚烧热能利用的形式，该形式也是垃圾焚烧资源化利用最主要的方式。目前在热能利用方面所采用的垃圾焚烧炉有马丁炉、链条炉、回转窑式焚烧炉、流化床式焚烧炉等炉具11。利用焚烧余热进行发电是最主要的资源化利用方式，例如，目前日本共有垃圾发电设备 117 套，总发电能力 45 万 kw。日本通产省制定2000年的目标是建造200套垃圾发电设备，总发电能力达200 万 kw。一些国家利用焚烧余热进行城市或社区的供暖及供冷，例如，法国巴黎市的个垃圾
20、焚烧厂处理全市170 万 t 垃圾，并可产生相当于 20 万 t 石油能源的蒸汽，供全市使用12。在我国个别城市所建造的小型垃圾综合处理厂中，将焚烧余热作为垃圾制肥的干燥热源加以利用。（2）垃圾热解燃料回收：对城市垃圾中的有机废物进行高温热解处理，回收可燃气体或燃料油是最近几十年才发展起来的新技术，因该方法可再生新能源，并且废气、废渣量少，因此被称作“绿色能源”。丹麦、美罔、德国、法国等已建成这种热解装置数套。热解炉与普通的焚烧炉相比，其燃烧控制条件要求十分严格，技术条件高，对城市垃圾的前期处理要求较高，热解装置的费用和垃圾处理成本也相应较高目前垃圾热解炉的形式主要有外热式回转炉、外热式蟹井炉
21、、外热式双塔流化床炉、内热式单塔流化炉、竖井式熔融气化炉、内热式气流热分解炉及内热式回转热分解炉。（3）垃圾加工成燃料：近几十年城市生活垃圾中可燃成分比例有较大的提高发达国家的城市垃圾平均热值达到7500kj/kg 以上，已经相当于褐煤的发热量，因此将可燃垃圾均质化，加人添加剂后经过压缩成型成为燃料，然后进行焚烧利用。因其粒度、成分容易控制，燃烧灰量少环境污染小，因而在美、英、日等国已制定相应标准，机械设备也已标准化。焚烧炉技术经过几十年的发展已经比较成熟，但是因为垃圾焚烧产生的二次污染对人类的危害很大，因此垃圾焚烧二次污染防治技术在整个垃圾焚烧技术中占有重要地位，焚烧污染防治技术主要包括废气
22、、废水、焚烧残渣的处理以及噪音、臭气防治技术，特别是废气处理技术，其技术难点最多工艺最为复杂，处理成本也最大，废气处理设备的投资一般占焚烧设施总投资的一半或2/3 以上。初期的垃圾焚烧二次污染防治是以烟尘为主耍对象，主要采用旋风除尘设备，后来为提高除尘效果采用了多管旋风除尘设备。随着技术的不断进步，静电除尘设备以其除尘效果好的特点而取代了多管旋风除尘设备。进入20 世纪 90名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 13 页 -7-年代，随着人们埘废气中有害物质特别是有毒的二恶英、呋哺等物质危害性的进一步认识，各国都一步严格了废气排放标准，处理设备也相应发生了很大的变化，袋
23、滤式除尘设备以其除尘效果好，特别是能有效地去除二恶英类物质的特点开始取代静电除尘设备。欧洲、美国及日本等国家90 年代新建的垃圾焚烧厂大都采用来了袋滤式除尘器，废气处理工艺流程也采用了繁复的多种除尘方式相结台的形式。近几年，袋滤式除尘设备与其它有害气体去除装置相结合的方式已成为废气处理方式中的主流13。2.2 我国垃圾焚烧处理面临的问题我国各地城市的经济、社会发展水平及城市规模有很大的差异，城市生活垃圾产生的量及垃圾成分差异也很大，垃圾产生量的 60集中在全国 52 座人口 50万以上的重点城市14。目前各城市垃圾的收集基本都采用混合收集制度，大多数城市生活用能仍然以燃煤为主，煤渣大量进入垃圾
24、中极大的降低了垃圾的可燃性，因此就目前中国的经济、技术条件而言，以焚烧方式处理城市生活垃圾应根据各城市的具体情况采取不同形式，但在焚烧处理上所遇到的共性的问题如下：（1）二次污染治理设备要求高：由于焚烧后会有二恶英等的二次污染，一般的处理技术难以消除污染，很难达到排放标准。因此，大部分设备要进口，国内仅有少数企业可以生产，且设备质量还不能完全保证。（2）垃圾热值低热值不稳定：我国生活垃圾乎均热值为800kcal/kg，而要进行垃圾焚烧发电垃圾热值至少要达到1300kcal/kg以上。就我国绝大多数城市生活垃圾的状况来说，垃圾自身燃烧困难，若不进行前期分拣处理提高可燃性就需要添加燃料，这就提高了
25、处理成本，处理场无法长期亏损运行，根本谈不上焚烧垃圾发电。另外垃圾中可燃物的质和量不稳定使垃圾发热量的波动变化很大，导致垃圾余热发电产生的电力不稳定。（3）大多数城市垃圾产量相对较少：以焚烧方式处理垃圾，需要一定的垃圾日处理量。国内外有关资料表明，当日焚烧垃圾超过300t 时，才可能在无财政赤字的情况下进行垃圾焚烧发电，但此时不具备向外部出售电力的能力。只有当日焚烧垃圾超过500600t 时，才有向外部出售电力的可能，这也注定了在小城市无法进行垃圾焚烧处理。（4）资金投人大：垃圾焚烧厂建设的初始投资数量要求很大，就目前财力来讲，中小城市很难承受。若上马日焚烧垃圾小于300t 的处理厂，又很难保
26、证在无财政支持的条件下正常运行。其日后昂贵的运转费用叉会成为沉重的财政负担。2.3 我国大城市垃圾焚烧处理经济分析我国的一些大城市特别是经济发达的大城市，其城市生活垃圾的产生量及垃圾燃值已达到或接近一些发达国家城市的水平，因此对于这些城市可考虑采用焚烧方式处理垃圾，以焚烧发电形式进行热能回收。因垃圾焚烧发电在发达国家已经获得广泛直用，其技术成熟在我国个别城市应用技术上的问题不大，需要解决的问题是垃圾焚烧设备的国产化降低设备投资、维护成本、提高操作人员操作水平的问题，以及解决国家垃圾发电产业化相关政策不配套的问题。鉴于我国名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 13 页 -
27、8-城市垃圾混合收集现状，应当采取先分拣再焚烧的措施。在此以深圳市垃圾焚烧发电厂15为例进行技术经济分析。1987 年深圳建成我国第一座垃圾焚烧发电厂，日处理垃圾300t，发电机装机容量 500kw，焚烧炉为两台从口本进口的马丁炉，单炉口处理150t 垃圾，投资额 4700 万元。1996 年竣工的第二期工程增加一台国产马丁炉，使日处理垃圾能力达 450t，发电机装机容量增加到3000kw，二期投资 7000万元从而使该厂总投资达到 114 亿元。分析该厂 1988 年至 1996年发电量与耗电量运行情况，结果显示在目前的垃圾处理规模下 发电量还不能完全弥补全厂运行的耗电量，因而无力向公共电网
28、供电产生正效益，但在很大程度上降低了处理厂对外部电力的需求，使运行成本大为降低，极大地减少市财政对垃圾处理厂正常运行的投入。深圳市垃圾的燃值平均为5000kj/kg左右，属于低位发热值垃圾，因此经过实际运行探索，采取将燃烧空气的预热温度提高到200以上等技术措施，并逐步总结出一套低热值垃圾焚烧处理工艺。我国一砦居民燃气率高的经济发达的城市，垃圾燃值已经达到 4000kj/kg 以上，根据理论计算垃圾燃值高于3360kj/kg就能自燃，深圳垃圾处理厂的实践表明只要运行参数调整得当、焚烧炉设计合理低热值垃圾可以采用焚烧工艺进行处理。因此在一些经济较发达的人城市可以采用垃圾直接焚烧、余热回收发电的方
29、式进行垃圾处理，在垃圾产生量达到一定规模的情况下，垃圾经过一定的预分拣提高垃圾单位热值或城市实行垃圾分类收集制度，保证焚烧处理的垃圾热值达到一定的要求，这样就能够使垃圾焚烧发电有能力向公共电网送电，保证垃圾处理在低成本状况运行。2.4 中小城市垃圾焚烧处理经济分析对于我国广大中小城市来说，垃圾的热值在800kcal/kg左右，若经过预分拣处理提高焚烧垃圾的热值，那么可用于焚烧的垃圾量就很少，达不到应有的经济规模。利用垃圾焚烧发电，其配套发电设备投资较大，再加之焚烧设备的投资，使大多数中小城市在目前技术经济状况下，不具备垃圾直接焚烧处理、热能回收发电的条件。因此，垃圾焚烧处理方式在中小城市可以作
30、为一种辅助的处理手段，焚烧炉的处理能力一般在日处理垃圾100t 以下。在垃圾焚烧处理的经济性方面，单独的垃圾焚烧处理因不具备热能回收利用的条件，特别是大多数城市的垃圾需要预先分拣处理以满足垃圾焚烧对垃圾热值的最低要求，这样会使运行成本加大，同时分拣出的不适于焚烧的垃圾仍然要采用其它方法进行处理，仍然不能解决垃圾处理问题。因此对于中小城市的垃圾处理最好是采用综合处理的方式，即将垃圾焚烧处理作为配套处理方式与垃圾制肥等方式结合起来，垃圾焚烧的余热虽然不能进行发电，但可以作为垃圾制肥工艺中肥料的干燥热源来利用，从而减少综合垃圾处理厂对外部能源的需求，降低垃圾处理成奉，从综合处理资源相互利用方面获的经
31、济效益。例如四川西昌市、广汉市的垃圾综合处理厂就足采用的这种方式，经过几年的运行实践表明，这种垃圾处理模式是符合目前我国中小城市实际情况的一种较好的垃圾处理模式，配套的焚烧处理环节一方面可以解决相当部分的热能需求，降低运行成本，另一方面极大的减少了垃圾填埋容量，获得较好的生态环境效益。将垃圾焚烧热解制燃气与城市公共燃气管线相配合进行商业化运行，将极大降低城市垃圾处理费用，为中小城市殷小城镇的垃圾处理提供了一种新的方式。因此对于广大的中小城市的垃圾的焚烧处理应当采取与经济发达、垃圾产生量很名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 13 页 -9-大的大城市不同的方式，不应当采
32、用直接焚烧、热能回收发电的模式，而应采取将垃圾焚烧处理与其它处理方式相配合多种不同模式组合的垃圾综台处理方式进行城市垃圾处理，在保证生态环境效益的前提下，尽量降低垃圾处理的费用，保证垃圾处理在经济上的可行性。3 垃圾焚烧处理技术的应用3.1 垃圾焚烧技术在我国的应用及发展趋势垃圾焚烧处理是实现垃圾无害化、减量化和资源化的最有效的手段之一。城市生活垃圾是当前世界各国面临的主要环境问题之一，也是目前我国存在的最突出的环境问题。随着我国经济的快速发展，城市人口的大量增加、城市规模的日益扩大以及人民生活水平的不断提高，生活垃圾产生量逐年增长，不可避免地带来了大量的垃圾排放。1995 年以后，我国城市生
33、活垃圾年清运量均超过一亿吨，且以每年 3%左右的速度增长。对垃圾的处理不当，会对环境造成巨大的危害，如占用土地，污染土壤和地下水源；污染大气，影响空气质量；传播疾病，危害居民健康等。因此，如何无害化处理生活垃圾，如何对垃圾处理进行有效的管理已经成为亟待解决的问题。目前比较普遍的垃圾无害化处理方式有卫生填埋、焚烧和综合利用（如生产有机肥料、建筑材料及供热和发电等）。焚烧处理与其它城市垃圾处理方法相比具有以下独特的优点16。（1）减容效果好。焚烧处理可以使城市垃圾的体积减少80%90%。（2）消毒彻底。高温燃烧可以使垃圾中的有害成分得到完全分解，能彻底杀灭病原菌，其是对于那些可燃性致癌物、病毒性污
34、染物、剧毒性有机物等焚烧几乎是唯一有效的处理方法。（3）减轻或消除后续处置过程对环境的影响。可以大大降低填埋场浸出液的污染物浓度和释放气体中的可燃及恶臭成分。（4）有利于实现城市垃圾的资源化。垃圾焚烧产生高温烟气，其热能被废热锅炉吸收转变为蒸汽，可以用来供热或发电。（5）处理效率高。焚烧厂占地面积小，可以在靠近市区的地方建厂，既可节约用地又可缩短垃圾的运输距离，对于经济发达的城市，尤为重要。基于以上这些优点，可以说焚烧处理是实现垃圾无害化、减量化和资源化的最有效的手段之一，是未来垃圾处理的发展方向。3.2 我国垃圾焚烧应用及案例垃圾焚烧技术在西方发达国家已有很长的发展历史，最先利用垃圾发电的是
35、德国和法国，近几十年来，美国和日本在垃圾发电方面的发展也相当迅速，处于世界领先行列。我国在垃圾焚烧技术的研究、开发和应用方面起步较晚，相比之下，我国的垃圾焚烧设备的设计、生产和应用的水平、规模与发达国家的差距还很大。（1）应用现状国内第一个垃圾焚烧发电厂在1987年投入运行，垃圾焚烧发电在“九五”期间得到一些城市特别是南方大中城市的重视。从2000 年到 2003 年建成了 20名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 13 页 -10-多个日处理量在 200t 以上的焚烧装置，要在上海、广州、深圳、杭州、郑州、哈尔滨等大城市以及如苏州、宁波等一些中等城市应用，规模最大的纯
36、垃圾焚烧处理装置（基本不需要利用辅助燃料）的日垃圾处理量为1800t，其发电装机容量 18MW。此外目前在广东等地还有一些项目在建设之中。虽然近两年垃圾焚烧发电发展迅速，但因为起步晚，拉圾处理总量和装机总量都不大，占我国生活垃圾总量的 3%左右，发电总装机容量200多 MW。（2）应用案例垃圾焚烧发电得到了各级政府的大力支持，由于其社会效益和经济效益日趋明显，因此经济发达的一些城市在推广垃圾焚烧发电技术方面作了大量的工作。以下是上海市的应用案例。2002 年年以前上海的垃圾处理都是直接填埋，不仅对环境造成很大的污染，而且占用大量土地。垃圾量的猛增使上海几个填埋点有限作业能力不堪重负。为此，20
37、02年，上海建成了全市首家垃圾焚烧发电厂，处理来自浦东全区的生活垃圾，在一定程度上缓解了这种压力。该厂的设计垃圾日处理能力是1094t，每天垃圾的焚烧量保持在10001200t；设计日发电能力是408MWh，目前日均发电量在 250400MWh。自 2002年 7 月 1 日至 2003年 7月，电厂的垃圾焚烧量达到了 5 万 t。而且电厂在大量消化垃圾的同时，7 月份的发电量也达到12GWh，其中上网售电 9.77GWh，获得了比较好的经济效益。3.3 焚烧发电应用推广中存在的主要问题垃圾焚烧发电项目的推广有以下限制性因素：垃圾焚烧要求垃圾应能满足热值要求，一般要求低位热值至少在 4000k
38、j/kg以上，最好高于 5000kj/kg，但对于小城市和经济不太发达的城市，生活垃圾如果不经过分检，不适合于燃烧处理。此外，北方城市生活垃圾在冬季灰分比较高，南方的垃圾在夏季含水率比较高，都会影响垃圾焚烧的效率甚至不能焚烧。（1）国内装备水平与发达国家相比差距较大，焚烧装置的关键设备需要进口，尤其是大容量设备的国产化率很低。（2）垃圾处理方式与其它技术成熟的可再生能源发电相比，项目投资高，如果不考虑垃圾处理的社会效益，仅单纯考虑发电收益，发电成本在1 元/kWh左右。（3）焚烧尾气的二次污染问题。尾气中的二恶英对人体、对环境的危害极大，虽然采取垃圾加油燃烧、加煤粉燃烧等方式可以提高燃烧温度和
39、效率，从而大大降低二恶英的排放量，但这一点仍是目前关于大面积推广垃圾焚烧发电的争论的主要原由之一。另外，燃油价高，垃圾加油燃烧加大了运营成本，垃圾发电厂一般不愿意采用。而垃圾加煤粉燃烧就需要采用循环流化床的锅炉，技术高投资也高。3.4 垃圾焚烧发电技术应用前景展望垃圾焚烧发电将环境保护和节约能源有机地结合起来，因而将有很好的发展前景。近 3 年我国垃圾焚烧发电发展迅速的主要驱动力有2 点：一是我国目前和今后所面临的城市垃圾处理的压力，二是正在逐步制定和采取的一些政策措施，是促进垃圾焚烧发电的动力。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 13 页 -11-（1）垃圾焚烧发
40、电的资源潜力垃圾的产生量和分布与人口、城市分布等密切相关。2002 年，我国共有 660个城市，年垃圾清运量为1.365 亿 t，考虑垃圾的平均热值4200kj/kg，则垃圾作为能源年总量为573TJ。根据国家环保总局预测，2010年我国城市垃圾年产量为 1.52 亿 t，2015年和 2020 年将分别达到 1.79，2.1 亿 t。根据专家估计，2005年大中城市垃圾中有机物含量将达到70%以上，含水率在 50%左右，并配合垃圾分类措施，到 2010 年大中城市的生活垃圾基本能够达到直接焚烧的要求，届时按 5000kj/kg计算，则垃圾能源资源总量为760TJ，可利用量 380TJ，可利用
41、的垃圾发电装机潜力为2500MW，提供电力约 18TWh；2020年如考虑同样的比例，垃圾能源资源总量为1050TJ，可利用量为 525TJ，可利用的垃圾发电装机潜力为3450MW，提供电力约 25TWh。因此垃圾焚烧发电从资源利用角度来说潜力很大。（2）垃圾焚烧发电的政策支持我国中央和地方政府都很支持垃圾焚烧发电产业的发展，目前建设的垃圾焚烧发电装置的投资大都来源于当地财政，都是在经济条件相当好的大中城市。国家环保总局在 2000 年出台了有关垃圾焚烧发电的污染控制标准和规范。中央在2001年 11 月出台了对垃圾焚烧发电项目实行增殖税即征即退的优惠政策，这一政策非常明确且易于操作。此外，国
42、内的一些机构正在通过法律条文形式鼓励进行可再生能源发展的研究以及其它相关的准备工作。参考国际上的经验，垃圾焚烧发电可以作为被鼓励的技术之一包含其中。欧洲在垃圾焚烧发展方面的成功经验可以借鉴，它是与欧洲各国垃圾处理的体制和政府制定的优惠政策密切相关的。从体制上，垃圾处理和资源化利用已经成为成熟的产业，大部分由私营公司和企业来运营，政府通过垃圾收费政策从垃圾排放者中筹集资金，支付给垃圾处理企业，常常通过竞标确定垃圾处理的价格；从标准上，欧洲各国制定严格的垃圾焚烧标准并严格执行；从政策上，欧洲各国通过立法或优惠的政策鼓励垃圾焚烧发电项目的实施，如英国在其非化石燃料公约、德国在其新能源法中都规定：垃圾
43、直接焚烧发电的电力电量强制上网，并实施电价补贴或绿色电价，在英国3.4 便士/kWh，在德国 20芬尼/kWh。因此我国也考虑逐步制定合理和优惠的政策促进垃圾焚烧发电的发展。总结从理论上分析，当物料的热值达到3360kj/kg基本上处于可燃临界状态，达到 3760kj/kg可确保自燃。国内根据对南京、广州、沈阳、石家庄、哈尔冰、西安、武汉等城市的调查，生活垃圾地位热值在9764000kj/kg 之间，随着经济建设的快速发展，城市燃气率、集中供热规模和人民生活水平的提高，城市垃圾热值将普遍提高，尤以经济特区、沿海开放城市和经济发达城区提高迅速，这些城市和地区的生活垃圾都已具备焚烧的基本条件。我国
44、人口多、垃圾量大、人均土地资源和能源有限，焚烧发可为我们节约有限的土地资源和回收垃圾能源。其他垃圾处理方法如卫生填埋，一旦其防渗措施有问题，采取补救措施所话费的费用将是昂贵的。堆肥因其市场等原因使其规模有限。焚烧法处理能力较大，可回收热能，二次污染相对较轻。在今后很长的时间里，垃圾焚烧处理法必将是我国对垃圾这一放错地方的资源的主要处理方式。目前，我国城市垃圾焚烧处理发展较快，2009 年焚烧处理能力是2000 年的名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 13 页 -12-25 倍，达到 7.12 万吨/日（如下图示17）。到 2010年 5 月底，国内已经建成的垃圾焚烧
45、发电厂有82 座，总处理能力约为 7.0 万 t，总装机容量超过 1400MW。我国垃圾焚烧处理技术发展速度虽然很快，但是仍然没有充分利用垃圾发电装机潜力。在此，希望我国在垃圾焚烧技术的应用上绝不能重数目而轻效率，必须对垃圾焚烧技术进行不断改进，努力提高能源利用率，尽量降低环境破坏换得更多清洁廉价的能源，这样，我国在垃圾焚烧这条道路上才能走的更远更好。参考文献1 王磊等.焚烧城市垃圾回收能源.新能源，1997.2 蒋小玉.中国环保产业技术状况和对外合作重点领域.中国环保产业，1998，（2）.3 子荫，白杉.国内外垃圾焚烧技术.生态经济，2003.4 Reimann D.O.,Hammerli
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47、料手册.北京:冶金工业出版社，1994.11 张益.中小型生活垃圾焚烧厂设计技术研究.中国城市环境卫生协会会刊，1998，（6）.12 孟峭.国外城市生活垃圾焚烧技术的发展趋势及发展趋势.中国城市环境名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 13 页 -13-卫生协会会刊，1997，（6）.13 孟峭,徐霞.国外城市生活垃圾焚烧技术的发展趋势及在我国的应用前景.中国城市环境卫生协会会刊，1997，（4）.14 张耀华.垃圾焚烧处理近年来的变化.中国城市环境协会会刊，1996，（6）.15 刘平，唐鸿寿，王如松.我国城市垃圾焚烧处理技术经济分析.中国人口资源与环境，2001，（2）.16 时璟丽，张成.垃圾焚烧发电技术在我国的应用及发展趋势.可再生能源，2005，（120）.17 徐海云.生活垃圾焚烧处理技术发展分析.北京：中国城市建设研究院，2010.名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 13 页 -