固體廢棄物的焚燒處理

1、固體廢棄物的焚燒處理摘要：焚燒固廢具有回收熱量和減量最徹底的特點(diǎn)。固廢經(jīng)焚燒,體積可減少85%-95%;還可以有效利用焚燒余熱供暖或直接發(fā)電，從而使固廢成為新的資源；同時還能殺滅垃圾中含有的病原菌。但焚燒如果控制不好，會產(chǎn)生“二惡英”類物質(zhì)，造成二次污染。因此，焚燒技術(shù)的選擇十分重要。關(guān)鍵詞：固體廢棄物；焚燒引言：城市生活垃圾包括人類日常生活和生產(chǎn)中產(chǎn)生的各種廢棄物，隨著人們生活水平的逐步提高，垃圾的產(chǎn)量越來越大，已成為擺在各級政府面前的一個難題口。垃圾內(nèi)含有大量有毒有害、使人致病或有礙觀瞻的物質(zhì)，因此是有害的廢物，必須得到有效且及時的處置，否則將嚴(yán)重威脅到人群健康、環(huán)境改善以及人類的持續(xù)發(fā)展

2、；同時垃圾是一種混合物，其大部分組分都有一定的價值，有的可被回收再利用，有的可轉(zhuǎn)化為其它對人類有用的物質(zhì)，垃圾中不具備再利用價值的櫥余部分，包含一定的有機(jī)成份，可通過焚燒和熱解產(chǎn)生燃料、熱力或電力。在對垃圾進(jìn)行一定的分類，并結(jié)合焚燒制能口或低溫?zé)峤鈨椎姆椒ㄊ欠乐估鴮Νh(huán)境的污染、合理利用垃圾資源的有效處置手段。焚燒制能是一種比較成熟的廢棄物處置技術(shù)，實(shí)踐也證明了該方法的簡單、有效和可行，焚燒制能不僅大大減少了城市生活垃圾的體積和質(zhì)量，而且使之無害化，同時也回收了垃圾中所蘊(yùn)舍的大部分熱量。目前焚燒制能在發(fā)達(dá)國家已被廣泛應(yīng)用，部分國家和地區(qū)的垃圾焚燒量與全部垃圾量之比已經(jīng)達(dá)到90%以上，國內(nèi)也有許

3、多省市的垃圾焚燒項(xiàng)目正在積極籌建或建設(shè)之中，同時科研單位已經(jīng)開展了大量流化床焚燒爐的研究和開發(fā)工作。本文主要介紹目前固體廢棄物焚燒技術(shù)的工藝、固廢焚燒殘留物處理及國內(nèi)外的研究進(jìn)展。1,固體廢棄物焚燒的技術(shù)I4箱式垃圾焚燒爐箱式垃圾焚燒爐，亦即固定爐排焚燒爐，采用固定傾斜式階梯爐排，各爐共用一個排煙通道。在操作時，垃圾從爐門由人工投入燃燒室進(jìn)行燃燒、除渣和撥火也從爐門由人工進(jìn)行。爐排上方的爐拱在燃燒過程中呈白熱化狀態(tài)，由此而產(chǎn)生的強(qiáng)烈輻射對新燃料起到了烘干的作用。這種箱式焚燒爐比較適合于垃圾焚燒。具主要缺陷在于操作工人勞動強(qiáng)度大、工作條件惡劣。止匕外，人工投料和除渣操作造成焚燒過程的不連續(xù)性。機(jī)

4、械往復(fù)推飼爐排垃圾焚燒爐這是一種借助于燃煤技術(shù)的燃燒方式。垃圾由機(jī)械給料裝置自動進(jìn)入爐膛，先后在爐排上經(jīng)過干燥和引燃區(qū)、主焚燒區(qū)以及燃燼區(qū)，完成整個焚燒過程，垃圾在爐膛內(nèi)的停留時間一般為1h。借助于爐排傾角并通過爐排的往復(fù)運(yùn)動，垃圾在向灰斗的運(yùn)動過程中不斷地得到翻攪，撥火作用強(qiáng)。為了適應(yīng)焚燒量、垃圾種類以及成分的變化，燃燒空氣量及其分布均可調(diào)節(jié)，并可分為一次風(fēng)、二次風(fēng)或者三次風(fēng)分別配給。該燃燒爐排運(yùn)行方式有順推和逆推兩種方式。順推往復(fù)爐排片的運(yùn)動方向與垃圾運(yùn)動方向相同，逆推則相反，采用逆推傾斜往復(fù)爐排可使來自主焚燒區(qū)域的灼熱灰渣與干燥引燃區(qū)域中的垃圾更加充分地混合，有利于垃圾的引燃?？梢?，這種

5、爐排更加適用于水分高、熱值低的垃圾的焚燒。垃圾流化床焚燒技術(shù)流化床焚燒爐是一種固定爐排焚燒爐，燃燒空氣通過送風(fēng)機(jī)經(jīng)過特制的均風(fēng)器送入爐膛?？扇嘉镌诹鲬B(tài)化狀態(tài)燃燒。由于焚燒爐爐內(nèi)含有一定量的爐料，爐內(nèi)氣、周流體強(qiáng)烈混合，垃圾進(jìn)入爐內(nèi)即和熾熱的爐料迅速、充分混合，垃圾從加熱、干燥到燃燒全過程完成迅速，焚燒爐蓄熱量大，著火條件好，燃燒穩(wěn)定性好，燃料適應(yīng)性廣，特別適用于我國城市生活垃圾多成分、高水分，垃圾成分隨季節(jié)變化，熱值低且波動范圍大等特點(diǎn)，而且具有耐久性好、使用壽命長、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬、焚燒爐熱效率高（80%）的良好特性。垃圾經(jīng)燃燒后體積減少95%左右,重量減輕85%左右。流化床鍋爐燃燒溫度控制在

6、850-950C,氮氧化物排放低（氮氧化物生成環(huán)境是燃燒溫度大于1300）。二惡英的排放也可控制在較低的濃度。但流化床燃燒設(shè)備一次性投資較大，風(fēng)機(jī)需要較高壓頭，電耗較高。等離子體垃圾焚燒爐等離子體垃圾焚燒爐是一種具有國際先進(jìn)水平的垃圾處理設(shè)備。等離子體是當(dāng)今最好的新型熱源，它具有高溫（1300-1000C）、能量集中、電熱轉(zhuǎn)換效率極高的特點(diǎn)，有機(jī)垃圾在等離子體高溫的作用下，迅速脫水、熱解、裂解，產(chǎn)生H2、CO、CH4和部分有機(jī)氣體等為主要成分的混合可燃性氣體，再經(jīng)過二次燃燒達(dá)到減容，并將所有傳染病毒及其他毒物全部分解，徹底消滅病原菌及各種微生物，達(dá)到無毒無害化。廢棄物燃燒后的殘余物僅剩3%左右

7、，基本無味，無煙排放，無二惡英排放，而且占地面積小，節(jié)時，灰燼少（約為傳統(tǒng)焚燒爐灰燼體積的1/10）,潔凈、安全、衛(wèi)生。不足之處是投資較高，處量不宜過大，較適合處理醫(yī)療垃圾等有毒、有害垃圾。兩段式氣化燃燒技術(shù)垃圾焚燒爐是二惡英污染的主要來源之一，其排氣已成為社會問題。氣化燃燒技術(shù)從根本上解決了此問題，是新的垃圾焚燒技術(shù)。氣化是燃燒的特殊形式。物料在空氣不足的情況下發(fā)生不完全燃燒，它的燃燒產(chǎn)物是CO、H2和揮發(fā)物中的CmHn等可燃?xì)怏w?？刂品磻?yīng)過程產(chǎn)生最小的顯熱和最大的潛熱，可得到可燃?xì)獬煞趾扛?、煤氣熱值高和焦油含量低、水蒸氣含量低的?yōu)質(zhì)煤氣。該技術(shù)是以氣化爐為核心，先將垃圾在氣化爐中氣化，經(jīng)

8、過特別設(shè)計的氣化爐可抑制二惡英和氮氧化物的形成，產(chǎn)生的可燃?xì)怏w可燃燒用于產(chǎn)生蒸汽、發(fā)電等。而且硫化物不是以SO2的形式存在，而是以H2s和COS的形式存在，降低了尾氣回收的難度和費(fèi)用。熱解氣化技術(shù)BAT(BestAvailableTechniques)技術(shù)是由法、美、德、日、瑞士和瑞典共同參與開發(fā)的被稱為第三代廢棄物處理技術(shù)的熱解氣化(ThermalPyrolysis)技術(shù)。這一技術(shù)的一個巨大優(yōu)勢是能處理除核廢料外所有類型的垃圾，而不需要事先進(jìn)行任何分類。這種在上世紀(jì)90年代中期發(fā)達(dá)國家流行起來的技術(shù)完全不同于傳統(tǒng)意義上的焚燒，它結(jié)合了創(chuàng)新的高溫分解技術(shù)和傳統(tǒng)的高溫供氧氣化技術(shù)，使用合成氣燃燒

9、發(fā)電。由于不燃燒，就沒有煙的排放，人們所關(guān)注的二惡英排放也已經(jīng)降到0.01ng/m3以下，尚不足最好的焚燒技術(shù)的1/10。但是，熱解氣化技術(shù)設(shè)備的投資成本和最好的垃圾焚燒技術(shù)差不多，整套設(shè)備往往需要上億元的投資。2周廢焚燒廢氣處理焚燒產(chǎn)生的廢氣主要包括煙塵、硫氧化物、氯化氫、氮氧化物、重金屬、水銀、二嗯英等有害物質(zhì)、它們對環(huán)境及人類的健康都構(gòu)成嚴(yán)重威脅，必須加以妥善處理。廢氣的處理一般分為兩個方面一是煙塵的處理；二是有毒有害物質(zhì)的處理。煙塵的處理相對比較簡單，旋風(fēng)除塵器、靜電除塵器、袋濾式除塵器及文丘里水浴除塵器都可以使用其中旋風(fēng)除塵器的處理效率在70%左右，去除塵粒徑的臨界值在5um以上，對

10、于微粒子的煙塵去除效果比較差。目前旋風(fēng)除塵器已成為淘汰產(chǎn)品，靜電除塵器可捕集0.5um以下的微粒子，煙塵的除塵率高達(dá)99%o而且集塵面積和電力強(qiáng)度較大，通過的廢氣流速越慢，除塵效果越好，但是電除塵器沒有脫硫設(shè)備，必須在其后加一級脫硫設(shè)備，增加了設(shè)備的投資。袋濾式除塵器的除塵效果也優(yōu)于旋風(fēng)除塵器。但布袋的使用十分苛刻，溫度太低會結(jié)霧，溫度太高會燒毀，煙氣含水率太高會引起灰塵粘結(jié)在布袋上而導(dǎo)致消灰的困難。同時布袋不耐酸堿腐蝕，為了保護(hù)布袋必須在其前增加脫酸設(shè)備，又增加設(shè)備投資。而文丘里水浴除塵器墓于霧化噴嘴的功效，可以采用一級、二級文丘里結(jié)構(gòu),對于0.5um以上的粉塵均能去除干凈，同時具有較好的除

11、酸功能，因此無論是鍋爐還是焚燒爐，都是一種理想產(chǎn)品。向硫氧化物、氯化氫、氮氧化物、重金屬等有毒污染物可采用濕式洗滌法，該法主要是使用苛性鈉（NaOH）等堿性溶液,在適當(dāng)?shù)呐艢鉁囟葪l件下（70°C）對排氣進(jìn)行洗滌。垃圾焚燒中產(chǎn)生二嗯英的主要原因：一是垃圾本身含有二嗯英；二是垃圾中有氯苯酚、氯苯、多氯聯(lián)苯以及聚氯乙烯等含氯有機(jī)物，在焚燒過程中不充分燃燒，在02及CO存在的情況下產(chǎn)生二嗯英；三是在廢氣冷卻過程中上述物質(zhì)形成二嗯英，特別是在250-400°C寸易產(chǎn)生（傳統(tǒng)的電除塵器正在此溫度域）控制二嗯英產(chǎn)生的3T原則:一是溫度應(yīng)保持爐內(nèi)溫度在8000C以上最好是900°

12、C使二嗯英完全分解；二是時間，在焚燒爐內(nèi)保持足夠的煙氣高溫區(qū)停留時間，一般在1-2秒以上。在煙氣的處理過程中則應(yīng)盡量縮短在250-400°C溫度域的停留時間，最好在200c,以避免二嗯英的產(chǎn)生；三是渦流，優(yōu)化焚燒爐的爐型及二次風(fēng)的噴入方法，使煙氣充分混合攪拌，以達(dá)到充分燃燒使二嗯英分解的目的。煙氣中二嗯英的處理：一是噴入粉末活性炭吸附；二是設(shè)置催化分解器使其分解；三是設(shè)置活性炭吸收塔吸收二嗯英。飛灰中二嗯英的處理：一是在還原性狀態(tài)450以上條件下使其分解；二是在1300c以上使飛灰熔融分解；三是超臨界水解法分解二嗯英。3國內(nèi)外目前的研究進(jìn)展我國生活垃圾焚燒技術(shù)的研究起步與20世紀(jì)80

13、年代中期，“八五”期間被列為國家科技攻關(guān)項(xiàng)目，目前正日益受到重視。中國科學(xué)院和浙江大學(xué)等單位采用強(qiáng)氣流流化床或異重流化床技術(shù)6；同濟(jì)大學(xué)等曾對垃圾氣化進(jìn)行過研究；西安交通大學(xué)和東南大學(xué)對垃圾熱解進(jìn)行了研究7；中國科學(xué)院廣州能源所則著重研究除去不可燃成分后得到的RDF的燃燒特性及硫和氯物質(zhì)的高溫腐蝕特性網(wǎng)。目前我國的焚燒設(shè)備大多尚處于安裝、調(diào)試或試運(yùn)行過程中。雖然我國垃圾焚燒技術(shù)的推廣受技術(shù)、資金等條件的制約，但隨著國民經(jīng)濟(jì)及城市建設(shè)的發(fā)展、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，在大城市和經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的城市，城市生活垃圾焚燒將成為垃圾處理技術(shù)的主流。垃圾焚燒是一種技術(shù)高度復(fù)雜、成本相對昂貴的垃圾處理技術(shù)。因此，它的發(fā)

14、展及應(yīng)用現(xiàn)狀都是歐美、日本等發(fā)達(dá)國家走在最前沿。西方發(fā)達(dá)國家在開發(fā)出馬丁爐(MartinFurnace)后，又對兩段爐(two-stagefurnace)、兩室爐(two-chamberfurnace)、回轉(zhuǎn)窯(rotarykiln)、流化床(fluidizedbed)、垃圾衍生燃料(refusederivedfuel)、控制氧量燃燒(controlledairoxidation)及高溫或低溫裂解(high/lowtemperaturedecomposition)等多種技術(shù)進(jìn)行了研究、開發(fā)90它們的垃圾焚燒技術(shù)已是一項(xiàng)成熟的工藝，機(jī)械爐排焚燒爐是目前發(fā)達(dá)國家大型生活垃圾焚燒爐的主流設(shè)備，但垃圾流化床焚燒爐等也具有較好的應(yīng)用前參考文獻(xiàn)：.中國一聯(lián)合國城市發(fā)展與垃圾管理高級研討會論文集，1999,南京.盛宏至等，“處置城市生活廢棄物的流化床焚燒制能技術(shù)”，環(huán)境保護(hù)綜合利用技術(shù)pp49,中國環(huán)境科學(xué)科學(xué)出版社，1994年6月.DongkeZhang,et.al,Low-temperaturePyrolysisforEnergyRecoveryfromMunicipalandIndustrialWastes,ApplicationforFundingfromTargetedlnsitutionalLinksProgram,1995,PPl7.谷震昭，張蓮等，固體廢棄物