城市垃圾焚烧发电技术的应用及发展

李启超

摘要：焚烧发电作为建设部和广东省在“十三五”期间规划目标和指标推行的生活垃圾处理技术，可大幅减少原生垃圾填埋量，节约城市用地，对城市发展低碳经济、实现节能降耗和温室气体减排具有积极意义，尤其适用于平原地区、土地资源短缺、人口基数较大的城市。城市垃圾焚烧发电技术主要是利用焚烧锅炉燃耗城市垃圾产生的热量进行发电，可使现阶段的城市垃圾污染问题得到缓解。就此，文章将对城市垃圾焚烧发电技术的应用及发展趋势进行探究，旨在为我国城市垃圾处理工作的有序开展提供参考。

关键词：城市垃圾焚烧；发电技术；应用及发展

一、垃圾焚烧发电原理

垃圾焚烧是指将垃圾中有害物质置于高温下进行高温焚烧，通过高温对垃圾及其有害物质进行热解的过程，然后对部分热量进行回收，进而将大量热量通过换热变成蒸汽，利用汽轮发电机转换成电能。利用除尘设备对焚烧加热过程中产生的高温烟气进行净化。燃烧后，废物垃圾质量减少70%，体积减小一半以上。焚化垃圾的好处包括加热和发电、占地面积小以及将废渣用作建筑材料，这些优势都是通过对垃圾进行焚烧后形成的。因此，为了减少生活垃圾的质量和体积，使垃圾可以焚化以彻底消灭细菌，急需建设大量的垃圾焚烧工厂。

二、垃圾焚烧技术存在的问题

1.技术问题。生活垃圾组分复杂，特别是厨余垃圾，厨余垃圾的水分含量高，热值很低，复杂的组分使其不适合直接焚烧，焚烧之后的废弃处理也比较复杂。当前我国主要通过直接焚烧的方式处理垃圾，而发酵干燥技术处理的垃圾容易产生团块，不易焚烧，并且焚烧不尽。流化床焚烧技术也容易产生垃圾颗粒不均、影响硫化沸腾的问题。这两种垃圾处理技术都会产生焚烧不尽、废气排放处理技术复杂的问题。后续烟气净化处理技术有待进一步发展，否则会产生比较严重的二次污染问题。尚在研究中的热解气化焚烧技术，也会导致焚烧残渣热灼减率高、垃圾焚烧不尽的问题，同时部分组分复杂的垃圾产生的碳化物成分复杂，二燃室的焚烧效果不佳。

2.环境问题。最常见的问题是烟气中的二噁英污染，因为人们对二噁英污染的关注度比较高，所以垃圾焚烧发电厂的建设经常受到当地居民的反对。一些省区未充分认识到垃圾焚烧产生的环境污染问题，未经充分论证就贸然推行直接堆沤焚烧的垃圾处理方式，在焚烧过程中产生大量的浓烟。低温沤烧更是提高了二噁英的产生量，造成严重的二次污染。

三、城市垃圾焚烧发电技术的应用

1.机械炉排炉焚烧炉

炉排型焚烧炉核心在于机械炉排，其使用历史悠久，经过长期的研发和实际应用使得技术成熟、品种繁多、运行可靠，结构方面功能区较集中，占地小，热效率高。一般炉排炉按照其各部分功能和燃烧程度的不同可分为3个区段:预热段(干燥区)、燃烧区和燃烬区。分类堆放的生活垃圾在入料口推送器的推送下，先进入干燥区，进行预热、干燥和气化，预热之后随着炉排机械动作，垃圾在炉排上往前移动到燃烧区进行充分焚烧，最后到燃烬区，进行多次燃烧直至剩余难燃固体废弃物为止，最终排出难燃废渣。机械炉排按其机械运动方式分为固定炉排、滑动炉排和翻转炉排，通过液压连杆机构驱动进行往复动作，炉排之间的相对运动使生活垃圾能够在在炉体内移动、翻滚、前进，保证其充分燃烧和废弃物的顺利排出。机械炉排型焚烧炉的优点在于不需对进炉垃圾作严格的预处理，在炉排移动过程中对垃圾进行切割、翻转和搅拌，垃圾得以均匀混合，有利于着火和燃烧。生活垃圾焚烧全部活动可以在炉排上进行流水作业，故处理快捷、自动化程度高。

2.余热回收和利用系统

一台焚烧炉配备一台余热锅炉，用于吸收垃圾及干化污泥焚烧产生的热量，以实现余热的有效利用。余热锅炉为中温次高压锅炉，额定连续蒸发量70.04t/h，额定蒸汽出口温度450℃，额定蒸汽出口压力6.5MPa。经余热锅炉加热的中温次高压蒸汽进入汽轮机的汽缸内部，通过喷嘴膨胀做功，推动汽轮机转子旋转，而汽轮机转子带动发电机转子旋转发电，通过上网线路对外输出电能。汽轮机额定功率30MW，额定进汽量150t/h，进汽压力6.2MPa，进汽温度440℃；发电机额定转速3000r/min，额定功率30MW，额定电压10.5kV。

3.排焚烧技术

炉排作为炉排炉的基础构件，其作用是将垃圾向下推动，让其能够“游走”至炉排各个位置。垃圾在炉排上运送之间，能够接受来自炉排下方高温辐射热量后产生相应的化学反应。焚烧炉设置的抽气装置能够将炉膛部分高温排出，排出的气体经过蒸汽空气加热处理过程，排入炉膛之中能够达到干燥垃圾的作用。垃圾在炉膛内干燥处理期间能够获得充足的氢气，二次热风进入炉排底部时也能对氧气进行再次补充，对燃烧的烟气进行搅动处理后，能够确保垃圾燃烧更为充分。机械炉排锅炉可焚烧城市垃圾的规模相对较高，其垃圾焚烧处理效果要优于流化床炉，但是炉排锅炉的运营成本相对较高，资金投入水平高。

四、城市垃圾发电发展趋势

1.城市垃圾发电技术的前景

我国城市垃圾发电技术较为成熟，但发展速度与其他国家相比呈现出较快的发展趋势。由于我国的地区经济发展水平差异较大，因此垃圾焚烧发电处理技术短期内无法得到广泛的应用。但是，我们仍然需要使用一些国外先进技术，以尽可能减少废物处理的危害性，促进经济发展，将废物变废为宝，成为城市可重复利用的资源。

2.城市生活垃圾发电技术应用受到的阻碍

根据中国工业发展的实际情况，中国采用的技术和设备往往是从国外进口的，因此其适应能力有待提高。目前，中国的产热技术相对成熟，这一时期所需的设备通常都是本国生产。为了协调使用这些设备，还需要进行进一步的研究。在中国的混合垃圾收集模式中，非常有必要改进垃圾收集模式并进行分类。通过对垃圾进行分类，可以及时将一些餐饮垃圾和高含水量垃圾分离出来，以避免高含水量对锅炉温度产生不利影响，从而可以避免增加运营成本。由于垃圾焚烧炉发电厂建设的初始投资相对较大，且开发阶段所需成本较高，因此在某些经济欠发达地区，为购买厂房和设备准备资金相对困难。目前，城市垃圾燃烧产生能源已成为一项基本技术措施，鉴于此，结合产业投资和发展的实际情况，做好技术应用的区位选择至关重要，然后对社会各方面进行规划和完善，使建设项目能够进行多元化融资。

结语

通过分析可知,城市垃圾产量随着城市化进程的推进和社会经济的发展不断增加,若仍使用传统方式处理垃圾,不仅无法使垃圾得到有效利用,还会对环境、人体健康产生负面影响,这并不符合当前社会所倡导的节能减排、可持续发展理念。新形势下,焚烧垃圾并利用其进行发电已成为大势所趋,与传统方式相比,该方式具有以下优点：减轻土地矛盾；使垃圾得到二次利用,确保其价值得到最大化实现。未来,业内人士应加大对垃圾焚烧发电相关技术的研究,立足实际提出更简单且高效的焚烧模式,在稳定提供优质电能的前提下,为社会发展助力。

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