宏琦科普知識：垃圾焚燒發(fā)電設備膠球清洗裝置的原理和技術要點

          要說宏琦公司生產的膠球清洗裝置是如何被大家發(fā)現(xiàn)關注的，這里就要說一說膠球清洗裝置使用安裝范圍*廣的行業(yè)垃圾焚燒發(fā)電廠中應用。隨著我國城鎮(zhèn)化速度的不斷加快，城市生活垃圾的處理問題也日益凸顯。其中，伴隨著各種不同聲音的垃圾焚燒發(fā)電更為社會公眾所關注，公眾擔心垃圾焚燒發(fā)電廠來了，二惡英也來了。垃圾焚燒發(fā)電真的那么可怕嗎?科普君在這里給出解讀，分上下兩期為公眾揭開垃圾焚燒發(fā)電的神秘面紗。
          垃圾是指人類在生產和生活中產生的廢棄物質。長久以來，城市生活垃圾的處理主要是填埋和堆肥，這樣做要占用大量土地，而且會產生大量垃圾滲液和含毒氣體，嚴重污染土壤、地下水和空氣。
          從目前的應用效果上來看，垃圾焚燒發(fā)電不僅可以處理城市生活垃圾，并且還能夠利用垃圾燃燒產生的熱量進行發(fā)電，分擔了城市一部分的供電壓力。因此，垃圾焚燒發(fā)電成為了城市建設過程中的重點項目。只要嚴格按照程序和要求去做，建立大型垃圾焚燒發(fā)電廠是目前處理城市垃圾的*佳手段。
1 垃圾焚燒發(fā)電的原理
          垃圾焚燒發(fā)電是指將垃圾通過焚燒爐的進料口送入焚燒爐后使垃圾在800°C～1000°C的溫度下充分燃燒，并將焚燒過程中產生的大量熱量通過加熱給水至過熱蒸汽后再引至汽輪機，高溫高壓的蒸汽經過汽輪機做功后將熱能轉化成電能，從而實現(xiàn)發(fā)電的過程。垃圾在焚燒爐焚燒過程中產生的煙氣通過凈化除塵設備將煙氣凈化后通過煙囪排入大氣，焚燒后產生的爐渣及飛灰收集后綜合利用或者填埋。焚燒后的垃圾體積的減少量高達80%～90%，減少了70%的重量，因此采用焚燒處理垃圾可以達到減重減體積的效果。垃圾焚燒還有占地面積小、余熱發(fā)電、徹底有效地消滅細菌，可把廢渣作為建筑材料等優(yōu)點。
          基于以上優(yōu)點，大力推行垃圾焚燒發(fā)電利國利民。
          《國家環(huán)境保護“十三五”規(guī)劃》介紹把生活垃圾焚燒的處理系統(tǒng)技術作為以后處理生活垃圾的首要考慮方案，規(guī)劃指出，必須采用先進的生活垃圾的處理設備，降低污染物的排放量，提高生活垃圾的處理水平。在國家政策的大力支持下，垃圾焚燒發(fā)電技術正趨于成熟，將會成為我國垃圾處理的主要方式。
2 垃圾焚燒技術的主要特點
          項目用地省。同樣的垃圾處理量，垃圾焚燒廠需要的用地面積只是垃圾衛(wèi)生填埋場的1/20-1/15。
          處理速度快。垃圾在衛(wèi)生填埋場中的分解時間通常需要7到30年，而焚燒處理只要垃圾的熔點低于850℃，2小時左右就能處理完畢。
          減量效果好。同等量的垃圾，通過填埋約可減量30%，通過堆肥約可減量60%，而通過焚燒約可減量90%。
          污染排放低。據(jù)德國權威環(huán)境研究機構研測，如采用同樣嚴格的歐盟污染控制標準，垃圾焚燒產生的污染僅為垃圾衛(wèi)生填埋的1/50左右。
          能源利用高。每噸垃圾可焚燒發(fā)電300多度，大約每5個人產生的生活垃圾，通過焚燒發(fā)電即可滿足1個人的日常用電需求。
          通常來說，對于人口密集、經濟發(fā)達、土地資源稀缺的大中城市，應該優(yōu)先選擇垃圾焚燒方式。
3 生活垃圾焚燒項目建設概況
          隨著我國城市生活垃圾焚燒行業(yè)的逐步發(fā)展，垃圾焚燒廠的投運數(shù)量逐年增加，已由2000年之前的2座快速增加到2015年底的224座，總焚燒規(guī)模達到20.78萬噸/日，約占無害化處理能力的40%，垃圾的處置能力得到大幅提升。
          從垃圾焚燒廠投運分布情況來說，東南部沿海地區(qū)設施建設進度明顯領先于中部、西部地區(qū)，其中浙江、山東、江蘇、廣東、福建在焚燒設施數(shù)量和焚燒設施處理規(guī)模上居于全國前列，這五個省份共計已建有129座焚燒設施，占全國焚燒設施總量的57.6%，該比例遠超過中部、西部地區(qū)。
4 垃圾焚燒爐分類
          垃圾焚燒發(fā)電焚燒爐主要包括機械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、回轉式焚燒爐、CAO式焚燒爐、脈沖拋式焚燒爐等。
1 機械爐排焚燒爐
          工作原理：垃圾通過進料斗進入傾斜向下的爐排（爐排分為干燥區(qū)、燃燒區(qū)、燃盡區(qū)），由于爐排之間的交錯運動，將垃圾向下方推動，使垃圾依次通過爐排上的各個區(qū)域，直至燃盡排除爐膛。燃燒空氣從爐排下部進入并與垃圾混合；高溫煙氣通過鍋爐的受熱面產生熱蒸汽，煙氣冷卻后經處理膠球清洗裝置排出。
          特點：爐排爐垃圾焚燒技術運行穩(wěn)定，處理能力強，適于連續(xù)運行，煙氣經處理后排放達標。另外其機械結構復雜，損壞率高，維護量大。
2 流化床焚燒爐
          工作原理：爐體是由多孔分布板組成，在爐膛內加入大量的石英砂，將石英砂加熱到600℃以上，并在爐底鼓入200℃以上的熱風，使熱砂沸騰起來，再投入垃圾，垃圾很快被干燥、著火、燃燒。未燃盡的垃圾比重較輕，繼續(xù)沸騰燃燒，燃盡的垃圾比重較大，落到爐底，經過水冷后，用分選設備將粗渣、細渣送到廠外，少量的中等爐渣和石英砂通過提升設備送回到爐中繼續(xù)使用。
          特點：流化床燃燒充分，爐內燃燒控制較好，但煙氣中灰塵量大，操作復雜，運行費用較高，對燃料粒度均勻性要求較高，需大功率的破碎裝置，而且石英砂對設備磨損嚴重，設備維護量大；易產生結焦，系統(tǒng)連續(xù)運行能力較低。
3 回轉式焚燒爐
          工作原理：回轉式焚燒爐是用冷卻水管或耐火材料沿爐體排列，爐體水平放置并略為傾斜。通過爐身的不停運轉，使爐體內的垃圾充分燃燒，同時向爐體傾斜的方向移動，直至燃盡并排出爐體。
          特點：設備利用率高，灰渣中含碳量低，過剩空氣量低，有害氣體排放量低。但燃燒不易控制，垃圾熱值低時燃燒困難。
4 CAO焚燒爐
          工作原理：垃圾運至儲存池，進入生化處理罐，在微生物作用下脫水，使天然有機物分解成粉狀物，其他固體包括塑料橡膠一類的合成有機物和垃圾中的無機物則不能分解粉化。經篩選，未能粉化的廢棄物先進入第一燃燒室，產生的氣體再進入第二燃燒室，不可燃和不可熱解的成分呈灰渣狀在第一燃燒室中排出。高溫煙氣加熱鍋爐產生蒸汽，煙氣經處理后由煙囪排至大氣層，金屬玻璃在第一燃燒室內不會氧化或融化，可在灰渣中分選回收。
          特點：可回收垃圾中的有用物質，單臺焚燒爐的處理量小、處理時間長，煙氣中二惡英的含量高，環(huán)保難以達標。
5 脈沖拋式焚燒爐
          工作原理：垃圾經自動給料單元送入焚燒爐的干燥床干燥，然后送入第一級爐排，在爐排上經高溫揮發(fā)、裂解，爐排在脈沖空氣動力裝置的推動下拋動，將垃圾逐級拋入下一級爐排，此時高分子物質進行裂解、其它物質進行燃燒，直至*后燃盡后進入灰渣池，由自動除渣裝置排出。
          助燃空氣由爐排上的氣孔噴入并與垃圾混合燃燒，同時使垃圾懸浮在空中。揮發(fā)和裂解出來的物質進入第二級燃燒室，進行進一步的裂解和燃燒，未燃盡的煙氣進入第三級燃燒室進行完全燃燒；高溫煙氣通過鍋爐受熱面加熱蒸汽，同時煙氣經冷卻后排出。
          其優(yōu)點是：處理垃圾范圍廣泛，燃燒熱效率高，運行維護費用低，維護工作量也較少，可靠性高，排放物控制水平高。
          煙氣凈化工作處于垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣排放之后，是對煙氣污染進行有效控制和科學治理的關鍵措施。在當前我國垃圾發(fā)電廠的煙氣凈化工作方面，*常用的是“SNCR脫硝+半干法脫酸+干石灰噴射+活性炭吸附+袋式除塵器”的組合工藝，通過這一系列工序的連續(xù)處理來實現(xiàn)對焚燒排放煙氣的有效處理。
5 煙氣凈化與處理工藝
          在垃圾焚燒過程產生的煙氣中，含有大量的污染物，這些物質對環(huán)境都有不同程度的影響。因此，焚燒煙氣在排入大氣之前，必須進行凈化處理，使之達到排放標準。垃圾焚燒產生的污染物主要有顆粒物、HCl、HF、SO2、SO3、NOx、二惡英及重金屬等。
（1）顆粒物凈化技術
          垃圾焚燒廠的顆粒物控制可以分為靜電分離過濾、離心沉降及濕法洗滌等幾種形式。常用的凈化設備有靜電除塵器、袋式除塵器和文丘里洗滌器等。靜電除塵器和袋式除塵器廣泛應用于發(fā)達國家垃圾焚燒廠對煙氣中顆粒物的凈化。靜電除塵器可以使顆粒物的濃度控制在45mg/Nm3以下，而袋式除塵器的凈化效果優(yōu)于靜電除塵器。
（2）酸性氣體污染物凈化技術
          HCI、HF、SOx的去除機理是酸堿中和反應。堿性吸收劑（如NaOH、Ca(OH)2）以液態(tài)（濕法）、液/固態(tài)（半干法）或固態(tài)（干法）的形式與HCl、HF、SOx污染物發(fā)生化學反應。
（3）氮氧化物凈化技術
          NO的凈化是*困難且費用*昂貴的技術。垃圾焚燒煙氣中的NOx以NO為主，利用常規(guī)的化學吸收法很難達到有效去除。常用凈化方法有選擇性非催化還原法（SNCR）、選擇性催化還原法（SCR）、氧化吸收法、吸收還原法等。其中SNCR法在垃圾焚燒煙氣凈化中應用*多。
（4）有機污染物的凈化
          降低垃圾焚燒廠煙氣中的多氯二苯二惡英（PCDDs）、多氯代二苯并呋喃（PCDFs）濃度的主要方法是控制PCDDs、PCDFs的生成。其控制措施主要包括：選用合適的爐膛和爐排結構，使垃圾在焚燒爐得以充分燃燒；控制爐膛及二次燃燒室內煙氣溫度不低于850℃，煙氣在爐膛及二次燃燒室內的停留時間不少于2s；縮短煙氣在處理和排放過程中處于300～500℃溫度的時間，控制余熱鍋爐的排煙溫度不超過250℃；選用新型袋工除塵器，控制除塵器入口處的煙氣溫度低于200℃。
（5）重金屬的凈化
          重金屬的凈化主要在高效的顆粒物捕集和低溫控制2個方面。
6 滲濾液處理工藝
          垃圾滲濾液膠球清洗裝置主要產生于垃圾貯坑，是垃圾在貯坑中發(fā)酵腐爛后水分排出造成的，垃圾滲濾液生成量主要受進廠垃圾的成分、水分和貯存天數(shù)的影響。垃圾滲濾液具有強臭味，有機污染物濃度高，氨氮含水量高。
（1）混凝沉淀+生物處理法
          先通過混凝沉淀去除滲濾液中重金屬等微生物有害的物質，再與其他滲濾液一道進行生物處理，使生物處理效果更好。此流程針對灰冷卻水和洗煙廢水等排放水體時采用。
（2）分段混凝沉淀法
          重金屬用堿性混凝沉淀時，過去采用幾段進行混凝處理，現(xiàn)在一般采用選擇一種條件能同時去除多種金屬離子，可以提高運行效率。此工藝用于灰冷水和洗煙廢水等排入下水道前的預處理。
（3）膜處理+生物處理法
          通過膜處理去除懸浮物和大分子難生物降解的有機物，降低后一級生物處理難降解成分，合排放水質達標。該工藝可應用于排放要求較高的垃圾滲濾液處理。
（4）活性污泥法+接觸氧化法
          該工藝用于廢水排放要求較嚴的地區(qū)。
（5）生物處理法+活性碳或混凝沉淀
          該工藝用于廢水必須再利用的深度處理。在生物處理段，生物將可以分解的有機物處理，后段通過活性碳或濾料去除殘余的污染物。
7 滲濾液處理工藝
（1）格柵
          格柵由一組（或多組）平行的金屬或其他材料的柵條制成的框架，傾斜設置在廢水流經的渠道上，或設置在集水池的進口處，用以截阻水粗大懸浮物和漂浮物，保護處理構筑物。格柵分為細格柵（間距3～10mm）、中格柵（間距10～25mm）、粗格柵（間距50～100mm），另分為固定格柵和活動格柵。
（2）調節(jié)池
          為了減少不同生產環(huán)節(jié)水量和水質變化對污水水處理工藝過程的影響，在污水處理系統(tǒng)前設置調節(jié)池，調節(jié)池的設置主要與一天內各種污水的產生量及分布時間有關，其與污水處理積累量的*大差距，可以作為調節(jié)池有效容積的*小值。
（3）沉淀池
          利用重力作用去除垃圾滲濾液中的懸浮物，可分為平流式、豎流式及輻流式三種，每種沉淀池可分為流入、流出、沉淀、污泥和緩沖層等五部分。
8 垃圾焚燒發(fā)電前景廣闊
          利用生活垃圾焚燒產生的余熱發(fā)電，可減少化石能源發(fā)電的二氧化碳排放量。據(jù)估算，國內爐排爐生活垃圾焚燒發(fā)電廠發(fā)電量約為305～420度/噸，扣除垃圾焚燒發(fā)電過程中自身能源消耗，上網(wǎng)電量約250～350度/噸；根據(jù)我國的電力結構，70%以上是煤發(fā)電，垃圾焚燒發(fā)電替代燃煤發(fā)電，焚燒1噸生活垃圾相當于減排二氧化碳量208～283kg。此外，我國生活垃圾焚燒發(fā)電對二氧化碳減排更大的貢獻是替代填埋，焚燒1噸生活垃圾相當于減排二氧化碳量300kg。
          2010年以來，我國才開始大規(guī)模的建設垃圾焚燒廠，累積了經驗，培養(yǎng)了一大批技術人才。同時，垃圾焚燒也引起了社會公眾的廣泛關注，很多人擔心垃圾焚燒的安全問題，并在很長的一段時間內，在社會上引起了廣泛的關注，*后大家發(fā)現(xiàn)焚燒技術本身是成熟的。比如，在北上廣這些一線城市，已經建設成功很多水平很高的焚燒廠。
          現(xiàn)在已經有適宜的標準、適宜的技術與裝備建設*適宜的垃圾焚燒廠，同時考慮規(guī)模的合理性、工程技術的適宜性、處理設施的可靠性、連續(xù)運行的穩(wěn)定性。*近有關部門正在編相應的法則以此來指導垃圾焚燒廠的建設。其中，清潔焚燒是未來發(fā)展的主流。大中型城市有效利用垃圾處理產生的能源，進行綜合利用，發(fā)展城市垃圾發(fā)電與供熱的熱電聯(lián)產膠球清洗裝置也將成為行業(yè)主要趨勢。
          垃圾焚燒廠作為人類各種科技綜合的產物，隨著人類社會的發(fā)展和技術的進步，也在不斷地發(fā)展和完善。我們給垃圾焚燒廠的定位應該是：它是一種常規(guī)的消除垃圾污染，保障環(huán)境清潔的城市基礎設施。有了這樣的定位，人們就能更加理性地認識它。