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1、科技信息与动态上海市市容环境卫生管理局科技委 二五年第2324期上海市市容环境卫生管理局科技信息处 （总第124125期）上海市环境工程设计科学研究院 垃圾焚烧与能源回收综 述国内动态信息国内动态信息专 家 约 稿其 他 信 息城市垃圾焚烧及其余热利用1_Toc124581739上海垃圾处置技术“走出去” 成都垃圾发电厂11月底开工6全国最大环保生电 深圳垃圾焚烧发电厂点火7云南建设首座垃圾焚烧发电厂8全国最大垃圾焚烧发电厂2009年将在上海建成8广州2010年将建世界上最大垃圾发电厂9福建晋江：焚烧发电让工业垃圾变废为宝9垃圾发电环保节能 发展需防恶性竞争10_Toc124581747日本政
2、府拟进一步推广塑料包装垃圾燃料化12给美国的一个信贷12_Toc124581750论循环经济的高端化14_Toc124581752上海市容环境综合治理技术研究中心成立20全国城镇环境卫生“十一五”规划华东地区研讨会在上海召开21建设部城镇环境卫生标准技术归口单位 6项标准的报批工作222006年上海亚太废弃物管理国际会议（APLAS） 论文征集22上海市公共厕所协会活动简讯22编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页综 述综 述城市垃圾焚烧及其余热利用随着城市的发展和人民生活水平的提高，城市垃圾的产生量大幅度增加，我国城市垃圾年产生量已达1.5亿t，并每
3、年以810速度递增。在我国得到广泛应用的城市垃圾处理、处置技术主要有卫生填埋、焚烧和堆肥，其中最主要的是卫生填埋技术，但随着城市规模的扩大、城市人口的增加，我国土地资源日益紧张，很多城市很难找到适宜的填埋场地，采用垃圾焚烧处理方式的比例越来越高。垃圾焚烧既可以达到无害化的目的，同时又能获得能源，如果垃圾发热量按5000 kJ/kg来计算，1.5亿t的垃圾可折合标煤约2559亿t。1焚烧技术的特点焚烧是一种将城市垃圾进行高温热化学处理的技术，也是将城市垃圾实施热能利用的一种形式。垃圾在8001000下，垃圾中的可燃组分与空气中的氧进行激烈的化学反应，释放出热量并转化为高温燃烧气和少量性质稳定的固
4、体残渣。垃圾焚烧处理与其他城市垃圾处理方法相比具有独特的优点：1.1 消毒彻底、稳定化程度高、卫生条件好。城市垃圾经高温焚烧处理后，垃圾中的细菌、病毒等病原体被彻底消灭；恶臭氨气和有机质被高温分解；处理后的残渣可直接填埋处置。1.2 减容效果好。城市垃圾经焚烧处理后一般可减容8090，可大大节省最终处置用地。1.3 处理效率高，受外界环境影响小，可实现全天候操作。如深圳市环卫综合处理厂我国第一座燃垃圾电站，有3台13 t/h的双锅筒自然循环式锅炉，每台处理量为6.25 t/h，若平均年运行时间按6000 h计，则每年处理垃圾约11万t。1.4 经济合算，占地面积少，发展前景好。随着卫生填埋费用
5、的增加，焚烧处理的费用可望与卫生填埋持平；垃圾焚烧可以回收热能和垃圾中的有价金属，资源化程度高；占地面积小，可在市区建设，大大节省垃圾运输费用。2 城市垃圾焚烧发热量的计算城市垃圾采用焚烧技术进行处理的可行性取决于城市垃圾的发热量，要使垃圾维持燃烧，就要求城市垃圾燃烧释放出来的热量满足入炉的城市垃圾达到燃烧温度所需要的热量和发生燃烧反应所必需的活化能，否则，就需要添加辅助燃料才能维持燃烧。发热量有两种表示法，高位发热量和低位发热量，高位发热量是指废物在一定温度下反应达到最终产物的焓的变化，低位发热量同高位发热量含义相同，只不过低位发热量的最终产物中水以气态形式存在，而高位发热量最终产物中水以液
6、态形式存在，高位发热量和低位发热量之间的差值即为水的气化潜热，低位发热量和高位发热量关系如下：，（1）式中低位发热量；高位发热量；垃圾中氢的质量分数，；W垃圾含水率，。根据经验，城市垃圾的低位发热量大于4180 kJ/kg时，燃烧过程无需添加辅助燃料，可实现自燃烧。城市垃圾发热量计算最常用的方法就是先测定出城市垃圾中各组成成份的比例，再通过测定各组成物质的发热量，按比例求和法算出城市垃圾的发热量。如果知道城市垃圾的组成物质及其组成物质的构成比例，则城市垃圾的低位发热量可近似算出，首先通过Dulong方程式算出各组成的低位发热量如：，（2）其中，、和分别代表碳、氢、氧、氯和硫的质量分数。再根据城
7、市垃圾各组成的比例计算出城市垃圾的低位发热量：城市垃圾发热量=（3）城市垃圾组成不同，其发热量不同。全由废塑料构成的城市垃圾低位发热量可达32527 kJ/kg，全由废木料构成的城市垃圾低位发热量可达18610 kJ/kg，但由碎玻璃构成的城市垃圾低位发热量可能只有140 kJ/kg。人们的生活水平以及城市产业构成不同，致使城市垃圾发热量不同。比如1997年常州城市垃圾的发热量为3007 kJ/kg，而同期杭州为4452 kJ/kg，广州为4412 kJ/kg，美国、德国、日本等发达国家的城市垃圾发热量大多高于6000 kJ/kg。随着工业的发展和人民生活水平的提高，我国城市垃圾成分也发生了很
8、大的变化，一方面，因为能源逐渐以煤制气、液化石油气和电能为主，城市垃圾成分中炉灰大量减少；另一方面，城市垃圾中包装和轻工业生产所废弃的纸、布、竹、木、塑料、橡胶等大量增多，使得我国垃圾发热量提高，采用垃圾焚烧技术解决我国城市垃圾环境和资源问题变得切实可行。3 焚烧设备目前世界上焚烧炉型号已达200多种，这些焚烧技术或设备各有特色，按垃圾焚烧方式可分为：3.1 炉排式焚烧炉炉排式焚烧炉在焚烧过程中利用炉排运送固体废物和炉渣，同时不断搅动固体废物并使炉排下方的空气穿过固体燃烧层，使燃烧反应充分进行。炉排式焚烧炉应用时间长，技术成熟；处理能力可达1200 t/d，是最大处理能力的焚烧炉型；设备简单、
9、维修方便、燃烧管理容易、运行费用低，但炉排型焚烧炉燃烧温度较低，易产生二恶英，炉渣需经无害化处理后才能被利用。炉排式焚烧炉根据活动炉排的种类又可分为并列摇动式炉排炉、台阶往复式炉排炉、逆动式炉排炉、台阶式炉排炉、履带式炉排炉和滚筒式炉排炉。3.2 流化床焚烧炉流化床焚烧炉在炉内铺设一定厚度、一定粒度范围的石英砂或炉渣，通过底部布风板鼓入一定压力的空气，将砂粒吹起、翻腾、浮动，使燃烧发生在高密度、充满固体的环境中，流化床内气固混合强烈，传质速率高，单位面积处理能力大，具有极好的着火条件。采用石英砂作为热载体，蓄热量太，燃烧稳定性较好，燃烧反应温度均匀，很少局部过热。可通过加入小颗粒的碱性物质，与
10、燃烧过程中产生的酸性气体反应，达到减少酸性气体排放的目的。但流化床焚烧炉要求颗粒均匀的燃烧废物，且要求均匀的废物给料率；处理能力及减容比在焚烧炉系统中最小，分别为150t/d和33:1；设备复杂、维修困难、燃烧管理困难、运行费用高；较易产生二恶英，烟气中含大量灰尘，处理困难；焚烧炉渣需经无害化处理才能被利用。3.3 回转窑式焚烧炉回转窑式焚烧炉在圆柱形金属壳外砌筑耐火砖，水平安放稍有倾斜，通过炉体整体转动达到固体均匀混合并沿倾斜角度向出料端移动。回转窑式焚烧炉由窑头、窑尾及窑体组成，窑体内可安装扬料板。回转窑式焚烧炉的特殊结构可使废弃物在燃烧过程中充分接触，燃烧速度快，燃烧充分；可以焚烧多种类
11、型的垃圾，可以处理体积较大的废物，对于危险废物，特别是混合垃圾（液态、固态混合），经常采用这种形式的焚烧炉。回转式焚烧炉设备简单、操作容易、运行费用相对较低，但焚烧设备维修相对困难；产生的烟气中含有一定量的二恶英，焚烧炉渣需经无害化处理后才能被利用。3.4 熔融气化焚烧炉熔融气化焚烧炉是近年才发展起来的一种焚烧炉型，在燃烧过程中能有效扼制二恶英类毒性物质的生成，能够有效回收垃圾中的有价金属和综合利用炉渣。熔融气化焚烧炉在焚烧过程中先将生活垃圾进行热解产生可燃性气体和固体残渣，然后进行燃烧和熔融，或将气化和熔融合为一体。熔融气化焚烧炉主要是利用二恶英在高温下大部分会分解的特性通过控制烟气温度来分
12、解二恶英及其前体物，从而使总体产生的二恶英类物质减少。由于熔融气化焚烧炉的炉渣经过高温熔融，燃烬率高，炉渣已经经过消毒可直接回收利用。熔融气化焚烧炉整个炉膛的气氛为还原状态，有价金属在炉膛中不会受到氧化，在随炉渣排出后易被分选而回收利用。熔融气化焚烧炉运行费用高、维修相对困难，但减容比为各类焚烧炉中最高，可达70:1，资源回收利用高，二次污染小，是值得大力发展的焚烧炉型。4 焚烧余热的利用4.1 余热直接利用将垃圾焚烧产生的烟气余热转化为蒸汽、热水和热空气是典型的热能直接利用形式。通过布置在垃圾焚烧炉之后的余热锅炉或其他热交换器，将烟气热量转化成一定压力和温度的热水、蒸汽以及一定温度的助燃空气
13、，直接提供给外界。将经预热后的助燃空气充人焚烧炉体，对于垃圾焚烧可以起到两个方面的好处，一就是预热后的助燃空气可以改善在焚烧炉内焚烧垃圾所需着火条件，促进有效快速焚烧垃圾；二就是余热后的助燃热空气可以把热量带人焚烧炉内，提高焚烧炉体内可有效利用的热量。热水，蒸汽不仅可以供给焚烧厂自身的生产需要，还可以作为工厂副产品对外供应。热能直接利用方式受垃圾焚烧厂自身的生产需要和与副产品受纳点距离等因素的限制，采用这种方式有效利用余热的前提是焚烧厂建设规划合理，否则余热可能会因为无法实现良好的供求关系而白白浪费。4.2 余热发电为了克服余热直接利用受建厂规划的限制不能充分利用的缺点，将热能转化为电力是一种
14、相对有效的方式。因为转化为电力后长途运输受限较少，还可以整合小型分散的焚烧厂，实现规模效应，当然把余热转化为电力需要增加一定的固定资产，使得焚烧厂的固定投资增加，运行费用有所增加，但余热转化为电力后带来稳定的收益，具有比较明显的经济效益。目前我国城市垃圾年清运量已达到1.5亿t，若焚烧处理率为15，每吨垃圾发电量按250 kWh计，则年焚烧发电量可达到56.71亿kWh，完全可以把垃圾作为一种新型能源加以开发利用。深圳市环卫综合处理厂于1985年从日本引进了2台三菱马丁式垃圾焚烧炉，单台日处理垃圾150 t，还装有1台500 kW发电机组及配套设备。二期工程于1996年7月投产增建1台国产马丁
15、炉和1台3000 kW发电机组。北京、上海、天津、重庆、广州、长沙、珠海等城市也都进行了大量可行性研究。在建或拟建垃圾焚烧发电厂。在美国169座垃圾焚烧设施中，有37座设施利用焚烧余热进行发电，发电总量高达200 MW。瑞士的48座垃圾焚烧厂，其中有30多座发电。日本东京有13座垃圾焚烧厂，1984年共发电3亿kWh，收入11亿日元以上，同时还为生活小区提供蒸汽及居民福利设施的热水。很多国家规定，在建设垃圾焚烧厂后，厂家有义务回收垃圾焚烧产生的能源，还有不少国家规定，电力公司有义务购买垃圾焚烧厂全年的电力，这些法律条文的出台，为垃圾焚烧发电事业提供了法律保障。高效垃圾发电技术的开发应用，为垃圾焚烧发电提供了必要的条件，把垃圾焚烧当作大型发电厂来建设，使过去单纯的公益性垃圾处理设施转变为盈利型处理设施。目前我国采用垃圾焚烧发电还存在很多的问题，主要表现为：（1）垃圾发电要求具有较高的垃圾焚烧管理水平，对焚烧垃圾的发热量要求较高。垃圾焚烧发电需要垃圾生产者的充分配合，并实现垃圾分类收集。目前我国垃圾管理体制不健全，垃圾没有进行分类收集，根据经验，城市垃圾的低位发热量大于4180 kJ/kg时，燃烧过程无需添加辅助燃料，易于实现自燃烧，但目前我国很多城市生活
