陈凯

摘 要：城市化建设过程中，如何实现生活垃圾安全化、资源化、无害化、减量化成为了垃圾处理行业的发展方向，垃圾的存在不仅污染了我们的环境，还给居民们的生活带来了负面影响，因此改善居民们的生活环境，解决垃圾问题并增强我国的综合国力刻不容缓。垃圾的处理方式有卫生填埋，高温堆肥以及焚烧等其中垃圾焚烧是本文的重点研究内容。

关键词：垃圾焚烧;提高发电效率;新技术;应用

中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）22-0189-02

0 引言

垃圾焚烧是指垃圾通过燃烧在高温氧化下进行体积缩小成为残渣的过程。随着我国国民经济的提升，我国的北京、上海、深圳、广州等大城市已经建立了垃圾焚烧厂，大大改善了本地区的环境问题。垃圾焚烧厂的建立不仅为处理垃圾提供了有效途径，也使人们生活质量的提高得到了保障。

1 比较垃圾焚烧与其他处理方法的优缺点

1.1 对垃圾进行卫生填埋处理

将垃圾用土埋起来的方法称为填埋，其最大的优点就是操作简单可以处理所有种类的垃圾，而且最大的不足就是垃圾填埋会占用大量土地资源，这在寸土寸金的城市里是不可行的，而且垃圾中的有害物质会造成大气水源及土壤的严重污染，将垃圾埋在土里会破坏生态环境，更糟糕的是人们在被污染严重的环境下生活会直接危害身体健康。

1.2 对垃圾进行高温堆肥处理

垃圾堆肥处理适合于有机含量较高的生活垃圾，例如上海垃圾分类的湿垃圾，堆肥处理的优点就是可将生活垃圾中的生物纸巾无害化处理后返回到生态系统中去，有助于改善土壤环境，是一种符合循环经济的垃圾处理方法，实现了资源可循环利用，值得注意的是重金属不可采用堆肥处理，因为重金属垃圾会严重污染土质。该处理方法的缺点是不够简单，需要进行垃圾分类的过程，而且堆肥处理不能将垃圾减量，还是会消耗土壤资源、浪费大量土地空间。

1.3 对垃圾进行焚烧发电处理

垃圾焚烧就是将生活垃圾短暂发酵后焚烧掉的方法，其优势在于垃圾通过焚烧释放能量，其余热可回收用于供热或发电，最主要的是焚烧有极强的减容能力且实现了垃圾微害化，对居民生活环境的影响不大，也减少了土地资源的占用，垃圾经过高温焚烧，消除了大量有害病菌和有毒物质，可有效控制二次污染。但是垃圾焚烧也有不足之处，垃圾焚烧后产生的烟气主要转化为二氧化硫，多氯联苯等大气污染，由于是气体污染，所以传播的速度和范围比较广泛，需进行控制。

2 垃圾焚烧发电厂的相关介绍

我国建立垃圾焚烧发电厂比较成熟的地区有广州、深圳、上海、北京、长沙、厦门等，由此可见，垃圾的污染问题已经出现在了我国很多地区，影响着居民们的正常生活，所以对于生活垃圾的处理，建立焚烧发电厂是十分有必要的。垃圾焚烧发电需要经过三个阶段：干燥、燃烧（850-1100℃充分燃烧）和燃尽，通过分散式控制系统（DCS）和自动燃烧控制系统实时监控焚烧炉内垃圾的燃烧情况并及时对其做出调整，正确调节焚烧炉排运行速度和燃烧的空气量，燃烧的余热在锅炉中通过热交换产生过热蒸汽，最终推动汽轮发电机组完成垃圾焚烧发电并将电能输送到电网，实现生活垃圾的资源化。

3 国内外垃圾焚烧发电的发展情况

全世界生活垃圾年焚烧量总共约2.3亿吨，而2015年欧洲22个国家的垃圾焚烧处理量高达9000万吨，约占全球生活垃圾焚烧量的比例为40%，其中日本、美国、德国的垃圾年焚烧量是发达国家中最多的国家，其具体数据如表1。

从2005年到2015年，日本垃圾焚烧发电项目数量逐渐减少，而美国在2001年到2015年期间的垃圾焚烧发电项目的发展维持得比较稳定，而我国垃圾焚烧发电项目指标情况如表2。

我国的生活垃圾清运量的总体情况呈上升趋势，预计到2020年，我国日均垃圾焚烧处理能力将超过59万吨，五年后的日均焚烧处理能力将增加约13万吨，照此下去，我国生活垃圾焚烧量会持续增加。目前，我国按照《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》的要求，将成为垃圾焚烧发电量的第一大国。

4 影响焚烧厂发电效率提高的因素

根据焚烧发电的原理可以知道发电效率的高低与发电厂热效率的高低比较大的聯系，垃圾焚烧发电效率随发电厂热效率的降低而降低，通过对垃圾焚烧发电工艺流程的实际操作，可将影响发电效率的因素总结为以下几个方面：

（1）垃圾均匀混合的程度、给料速度和炉排工作速度;（2）余热炉排烟温度;（3）热传导效果;（4）一次风的分配;（5）水循环回热的热效率;（6）发电厂的厂用电率。

垃圾焚烧发电厂采用的锅炉大部分是主蒸汽参数为4MPa/400℃的中温中压型，为了研究垃圾焚烧通过能量转换发电及其效率的情况，将火力发电厂与其做了比较，如表3。

5 提高垃圾焚烧厂发电效率最新应用技术的研究

垃圾焚烧技术的应用是提高发电效率的有效途径，主要从以下几个技术进行分析：

5.1 炉排炉焚烧技术

炉排炉焚烧技术也称为层燃炉技术，其主要特点为燃烧火焰的传播方向由着火面向未着火面进行传播并形成层燃现象，被处理的垃圾会堆放在炉排上，料堆在炉排上的行进方向可以分为预热干燥、主燃和燃尽三个不同的区域。炉排炉焚烧技术的优点在于技术成熟，运行稳定、适应性广以及操作简便，其操作简单体大部分固体垃圾不需做分类处理就可直接进行燃烧使其发电或供热，现在我国大部分垃圾焚烧电厂都使用此工艺。但炉排炉焚烧技术的应用也有局限性，对于含水率特别高的污泥、大件生活垃圾，不适宜直接用炉排型焚烧炉进行焚烧。

5.2 回转炉焚烧技术

回转炉的炉身为采用水冷壁或耐火砖炉墙的圆柱形滚筒，垃圾由高处进入，通过炉身微倾斜的整体转动使垃圾均匀混合并翻腾与燃烧。为了使垃圾能完全燃烧，一般在滚筒内设有二燃室，垃圾完全燃烧后的废渣从滚筒的下端排出，回转炉焚烧技术主要包括垃圾存储、进料、余热回收、控制二次污染等部分。该技术的优势在于燃料适应性广，可以长时间的燃烧各种类型的垃圾，其运行时间长且稳定。但回转炉焚烧技术的不足之处在于需要设置后燃室，桶身较长，占地面积大，燃料的消耗量大，且排出气体的余热温度较低，热效率也低，垃圾的处理量不大，主要的是回转炉的造价高，对低热值、高水分的垃圾不易焚烧。

5.3 流化床焚烧技术

流化床燃烧技术原理是先将炉内的砂加热升温至600℃以上，同时将炉底的热气导入炉内，这时再将垃圾与煤粉放入炉内进行焚烧。其脱硫过程为在燃烧室的床层上放入低于8mm的煤粒和脱硫剂（石灰石），在炉底的高速气流作用下，形成流态化翻滚的悬浮层，进行流化燃烧，同时完成脱硫。该技术的优点是可以使整个床层的垃圾均匀且完全燃烧，燃烧热效率高且流化床运行可靠稳定，在一定程度上避免了二恶英的生成。其缺点在于垃圾处理成本高，可操作时间短且燃烧后产生的烟气中粉尘含量很高。

5.4 热解炉焚烧技术

热解炉焚烧技术是通过炉内分级燃烧的方式，在热解炉中的还原性气氛中热解垃圾，在二燃室进行可燃性产物的完全燃烧的技术。通过控制炉膛内的燃烧状况，为达到燃尽的目的将化学能的释放合理化，最后将焚烧完的废物残渣熔融后排出。优点：技术先进可靠，一次性进料和一次性除渣的操作过程简单，烟气含尘量低，而且由于二燃室的设置使二恶英的生成量得到有效控制。缺点：热解时间较长且热效率低，热回收的效果不佳。

5.5 再热循环系统技术

再热循环系统是一种垃圾焚烧发电厂用垃圾焚烧后产生的烟气加热再热器的超高压循环方法，循环系统包括垃圾焚烧锅炉、汽轮机、过热器和再热器。汽轮機包括高压缸和低压缸，再热器安装在焚烧炉的炉身或烟道内，以烟气作为热源对再热器进行加热，过热器产生的过热蒸汽进入汽轮机高压缸做功，做功产生的能量分为两部分，第一部分会返回再热器作为再热蒸汽继续吸收热能，然后在汽轮机低压缸里进一步做功，第二部分是导入到发电厂给水加热（供热）。以荷兰阿姆斯特丹的焚烧厂为例子，对其采用最新再热循环系统工艺的介绍如下：（1）为了使锅炉和水蒸气循环系统达到较高水平，材料的选择十分重要，由于锅炉内垃圾焚烧以及余热的超高温度，所以锅炉受热表面必须采用耐高温、耐高压、耐腐蚀的镍镉合金材料，选择这种材料可以有效提高垃圾焚烧厂的发电效率。（2）再热循环系统工艺将锅炉的整体结构及材料都进行优化设计，可将蒸汽温度从440℃提高到480℃，在此过程中对锅炉的腐蚀和磨损情况影响不大。（3）提高蒸汽压力的措施有两个：第一个是对汽轮机高压缸的出口蒸汽进行再次加热;第二个是利用锅炉汽包的饱和蒸汽提高汽轮机低压缸内的进汽温度。

5.6 邻炉热源利用技术

垃圾焚烧发电厂一般都是多条焚烧线、多台锅炉并列布置。而焚烧炉的启停也是比较的频繁，利用运行锅炉的热烟气、高温蒸汽等热源对相邻的冷态启动的锅炉进行暖炉升温，不但大量节省点火燃油或天然气的使用量，而且会提高垃圾焚烧电厂的综合效率。

5.7 组合发电工艺技术（WTE-GT）

将垃圾焚烧发电厂与火力发电厂有机结合，可以提高垃圾焚烧热效率的利用率，节约能源的排放，目前研究出最有效的WTE-GT组合类型有平行型和完全融合型。平行型的组合方式相对于完全融合型来说要简单得多，平行型的两个系统只在换热器内进行热量交换，而完全融合型不仅有热交换过程，还要发生化学反应，且还需要汽轮机排出的气体作为助燃空气。但总的来说不论是哪种组合类型都能提高焚烧发电厂的发电效率。

6 结语

综上所述，随着我国《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》的实施，提高垃圾焚烧发电效率的应用技术正在不断创新和优化，最大力度地削弱了生活垃圾对居民生活的负面影响，为我国社会经济的蓬勃发展打下坚实基础。

参考文献

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