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1、城市生活垃圾的焚烧处理李贵燕（石家庄铁道大学）摘要：随着人类社会的不断向前发展，人们对生活和工作环境的要求逐步提高，近年来，国内城市生活垃圾产量日益剧增，根据我国生活生活垃圾的构成情况，以国内部分城市生活垃圾的燃烧处理为研究对象，结果表明，垃圾构成发生了很大变化，由于其中有机物、可燃物和可回收利用成分增加；垃圾热值也相应提高，部分城市生活垃圾的热值达到5000kJ/kg左右，而垃圾燃烧产生的高温烟气可作为热能回收利用，性能稳定的残渣可直接填埋或做建材用。关键词：城市生活垃圾；垃圾构成 ；燃烧；热值；回收利用INCINERATION OF MUNICIPAL SOILD WASTE TREATM
2、ENT Liguiyan(shijiazhuang railway university )Abstract: with the continuous development of human society forward, people to the life and the work environment requirements gradually improve, in recent years, the domestic city life garbage output increasingly excursion, according to our country life g
3、arbage structure situation, with the domestic part of city life garbage burning treatment as the research object, and the results show that, the garbage composition changed, because of organic matter, fuel and may be recycled ingredients increase; Waste calorific value also increase, part of city li
4、fe garbage calorific value reached 5000 kj/kg or so, and garbage from the burning of high temperature flue gas can be used as heat energy recycling, performance and stability of residue can be directly landfill or do with building materials.Keywords: city life garbage; Garbage composition; Combustio
5、n; Calorific value.0引言为了能够经济的利用垃圾资源，实现垃圾的变废为宝，为社会提供可利用资源。从20世纪50年代的城市垃圾污染严重的时期到60年代中期，已经大体形成了填埋、焚化、堆肥等一系列处理方法。根据垃圾产生源不同 ,可将我国城市垃圾主要分为居民生活垃圾、街道保洁垃圾和集团 (机关、学校、工厂和服务业 )垃圾三大类。研究表明，我国城市生活垃圾的有机物含量近年呈逐年增加的趋势，国内由于垃圾焚烧受垃圾热值、地区经济发达程度及土地资源情况影响很大，因此在不同城市间的发展存在很大的差异，在经济相对落后的地区目前还是以垃圾填埋为主，在经济发达地区特别是沿海地区，垃圾的热值相对高，
6、近年来垃圾焚烧在这些地区得到了迅速的发展。日本和瑞士由于国土不大主要以焚化法为主。此外,目前国际上新近研究出了一些垃圾处理的新方法,如巴西采用脱水法处理垃圾,美国最新采用人造闪电法处理垃圾,法国采用甲烷化处理法等。对比这几种垃圾处理方法，垃圾焚烧技术不仅能使被处理的垃圾减容90%和减重80%以上，而且能消除垃圾中大量的有害病菌和有害物质，并有效地控制了二次污染，将成为我国处理垃圾的主要方式。1 城市垃圾的处理方法及特点城市垃圾被认为是放错了位置的资源。随着经济的发展以及城市周边卫星城和小城镇的建设,市区范围不断扩大,城市人口不断增加,居民生活水平不断提高,城市垃圾产量也呈逐年递增趋势。据统计,
7、我国城市垃圾的人均产量为1.01.2kg/d。对于如此大的垃圾产生量,已构成了对环境的严重威胁。因此进一步加强我国城市垃圾的环境管理,提高城市垃圾的处理处置水平已迫在眉睫。目前，世界各国都在研究处理城市垃圾的方法，以减少垃圾的污染程度。对城市垃圾的处理主要有以下几种方法：1.1填埋法该法的主要优点是建厂费用与运行费用相对较低，而且对垃圾的最终处置而言，卫生填埋法也是唯一的方法，所以这种方法今后仍会持续存在并得以发展，特别是在土地资源丰富的国家和地区，这种方法的优越性比较突出;填埋法的主要缺点是占地面积大，同时，由于各国对环境保护工作的日益重视，因此对防止垃圾填埋所产生的渗沥水、沼气及恶臭对水体
8、、土壤、大气可能造成的污染要求更高，以致造成填埋场场址难选，建场投资增大，运行费用提高，因此欧盟各国已规定禁止原始垃圾直接在填埋场处理。1.2堆肥法采用堆肥法处理垃圾具有悠久的历史，不失为一种经济有效的方法。堆肥法在实现生活垃圾无害化的同时，生产出含腐殖质较高的有机堆肥，回收资源。堆肥工艺按需氧程度，可分为好氧堆肥和厌氧堆肥。由于好氧堆肥温度高，速度较快，所以多被现代化堆肥场采用。1.3焚烧法采用焚烧法处理生活垃圾是工业发达国家广泛采用并且是卓有成效的办法。实践证明，焚烧法能够最大限度地实现生活垃圾的减量化、无害化和资源化，而且具有占用土地资源最少的优点。该法最大的问题是建厂投资高、操作运行费
9、用较高、设备比较复杂;同时，为了保证垃圾正常燃烧，要求垃圾具有一定热值。根据经验，垃圾低位热值大于3350kJ/kg即可维持焚烧炉正常燃烧，而无需添加辅助燃料。在我国大城市和东部沿海经济发达地区，随着经济的发展，人民生活水平的提高，垃圾的成分发生了很大变化，低位热值有了很大提高，大都已达到或超过了维持焚烧炉正常燃烧所需热值的要求;同时在这些地区由于土地资源日趋紧张，垃圾填埋场远离城市，而且还很难找到符合要求的场址，因而用填埋法处理垃圾的建场费用和运行费用也大幅度提高，因此，在这些地区采用焚烧法处理垃圾具有现实意义。2 城市生活垃圾的组分生活垃圾的组成成分具有复杂性和多变性的特点，不同的地区、不
10、同的生活水平、习惯、不同的季节等组成成分不同，但基本组成成分相差不多。随着社会的发展，人们素质的提高城市能源的变化，垃圾实行分类收集，从而提高垃圾的热值；我国主要的几个大城市的原生垃圾进行了调查分析计算，其干基组分见表1。表1 我国典型大城市生活垃圾的干基组分 Table 1 China typical metropolitan life waste dry basis component %城市厨余煤灰渣土纸类塑料橡胶织物金属其它北京50.2942.274.170.611.160.800.70上海42.7053.791.630.400.470.530.48广州48.7637.713.115.
11、452.110.702.17深圳47.1620.968.5015.923.571.322.57天津45.3031.004.4913.402.340.463.01由表1可知，各地垃圾成分虽然存在差异，但其中厨余均占了很大的比重。3垃圾燃烧特性3.1垃圾热值垃圾热值估算方法较多，最主要的方法是对垃圾先进行工业分析和元素分析，然后基于垃圾中C、H、O和S含量进行近似计算，一般采用的是门捷列夫公式： (1) （2） 高位热值与地位热值的关系为： (3) 式中： L惰性物(灼烧残渣)， W含水率，3.2空气需求量计算垃圾焚烧的空气需求量时，把垃圾作为一种固体燃料，则理论空气需求量为： (4)实际空气需求
12、量为： (5)若考虑空气中的水分，则湿空气需求量为： (6)3.3烟气生成量计算垃圾焚烧的烟气生成量时，忽略垃圾焚烧时产生的少量HCl等气体。 （7）将式(7)中的5项相加即可得到烟气生成量。 （8）4垃圾燃烧处理的过程和注意事项垃圾的燃烧过程主要是挥发分的析出的燃烧，是气相燃烧为主、多相燃烧为辅的非均相燃烧的混合过程，是在 450左右低温垃圾有机挥发分析出和析出挥发分的燃烧、燃尽为主的过程，不同于煤的燃烧，以挥发分析出和燃烧为辅，而以固定碳在800以上燃烧为主的过程。在垃圾焚烧过程中，在 450左右挥发分析出时，富氧和均匀的供氧、防止出现缺氧区域的形成对于垃圾的完全燃烧，降低二恶英及前驱物的
13、产生具有重要意义。 分段监测焚烧炉内烟气中的含氧量及一氧化碳浓度。可以间接反映不完全燃烧发生的程度，烟气的含氧量是重要的控制参数之一。在焚烧炉的结构上，应防止低温(450以下)烟气的短路，设置富氧及高温、高紊流二次燃烧区，同时控制烟气在850高温区的停留时间对于减少烟气中碳氢化合物、二恶英及其前驱物十分必要。在垃圾焚烧过程中，垃圾被加热至热解完的时间与残炭燃尽的时间较长，挥发份燃尽的时间很短。且由于可燃基下，挥发份占约70%，固定碳占约30%，因此热解在整个焚烧过程中起控制作用。烟气成份、烟温、烟速、垃圾尺寸、炉型等因素对热解影响很大。空气量对碳黑生成与燃烧均有较大的影响。故垃圾焚烧炉中应供给
14、足够的空气，并要在高温区避免还原性气氛的形成。用焚烧处理我国城市生活垃圾，焚烧炉预热空气温度应不低于100，空气过剩系数应为 1.21.3，大型城市垃圾含水率应不大于10%，而中小型城市垃圾含水率可适当提高到 10%20%，方能获得较高的绝热火焰温度(800)。5 结论经过以上的数据及研究表明:随着经济的发展，城市生活垃圾的焚烧处理在我国发展迅速，焚烧处理是我国城市垃圾处理技术的新热点。垃圾焚烧产生的高温烟气可以体现对城市垃圾的在回收利用，所以垃圾焚烧将会是我国进行的城市垃圾处理的新方向。参考文献1李国刚，曹杰山，汪志国.我国城市生活垃圾处理处置的现状与问题J.环境保护，2002,（4）:3538.2张益.我国生活垃圾处理技术的现状和展望J.环境保护，2000，（10）：1416.3方创林.中国垃圾资源的基本特征J.环境导报，1997，（1）：44.4闵凡飞，张明旭.生物质燃烧模式及燃烧特性的研究.煤炭学报，2005,30（1）:104108.5钱申贤.燃气燃烧原理M .北京：中国建筑工业出版社，1989. 6 吕亮，朱琳 ，吴占松，城市生活垃圾焚烧的仿真J.动力工程，2006.人居环境新技术课程论文2012 级 机械工程 学院专 业 供热、供燃气通风及空调工程学 号 学生姓名 李贵燕 指导教师 罗勇教授 完成日期 2012年 11月 2 日