生活垃圾焚燒系統簡介1.1焚燒工藝系統介紹1.1.1焚燒工藝概述就不同時期、不同爐型以及不同的固體廢棄物種類和處理要求而言，固體廢物焚燒技術和工藝流程也大不相同，如間歇焚燒、連續焚燒、固定爐排焚燒、流化床焚燒、回轉窯焚燒、機械爐排焚燒等，不同的焚燒技術和工藝流程有各自的不同特點。目前大型現代化生活垃圾焚燒技術的基本過程大體相同，如圖1.1所示。現代化生活垃圾焚燒工藝流程主要包括：前處理系統、進料系統、焚燒爐系統、空氣系統、煙氣系統、灰渣系統、余熱利用系統及自動化控制系統組成。固體廢物焚燒的前處理系統，主要包括固體廢物運輸、計量、登記、進場、卸料、混料、破碎、手選、磁選、篩分等；進料系統主要是向焚燒爐定量給料，同時將垃圾池中的垃圾與焚燒爐的高溫火焰和高溫煙氣隔開、密閉，以防止焚燒爐火焰通過進料口向垃圾池垃圾反燒和高溫煙氣反竄；焚燒爐系統是整個工藝系統的核心，是固體廢物進行蒸發、干燥、熱分解和燃燒的場所。空氣系統即為助燃系統，是焚燒爐非常重要的組成部分，它除了為固體廢物的正常燃燒提供必需的助燃氧氣外，還有冷卻爐排、混合爐料和控制煙氣氣流等作用。煙氣系統是固體廢物焚燒爐系統的主要污染源，設置煙氣系統的目的是去除煙氣中的大量顆粒狀污染物質和氣態污染物質，使達到國家有關排放標準的要求，最終排入大氣[6]。圖1.1生活垃圾焚燒工藝流程圖1.1.2焚燒爐爐型的分類焚燒爐按爐型可分為爐排爐、流化床爐和回轉窯爐等類型。(1)爐排型焚燒爐爐排型焚燒爐形式多樣，其應用占全世界垃圾焚燒市場總量的80%以上。該爐型最大優勢在于技術成熟，運行穩定、可靠，適用范圍廣，絕大部分固體垃圾不需要任何預處理可直接進爐燃燒，尤其應用于大規模垃圾集中處理。如圖1.2為各種機械爐排示意圖。(2)回轉窯焚燒爐回轉窯焚燒爐是一種成熟的技術，如果待處理的垃圾中含有多種難燃燒的物質，或垃圾的水分變化范圍較大，回轉窯是唯一理想的選擇。回轉窯可處理的垃圾范圍廣，特別是在工業垃圾的焚燒領域應用廣泛。圖1.2機械爐排示意圖(a)臺階式爐排；(b)臺階往復式爐排；(c)履帶往復式爐排；(d)搖動式爐排；(e)逆動式爐排；(f)滾筒式爐排(3)流化床焚燒爐流化床焚燒爐可以對多種垃圾進行焚燒處理，它的最大優點是可以使垃圾完全燃燒，并對有害物質進行最徹底的破壞，一般排出爐外的未燃物均在1%左右，垃圾殘渣最低，有利于環境保護，同時也適用于焚燒高水分的污泥類物質[7]。各焚燒爐的結構及作用效果如下表1.1所示：表1.1焚燒爐的結構及作用效果比較名稱垃圾適應性爐排形式耗電量焚燒效果適用范圍爐排式焚燒爐對垃圾成充分適應性較好類似鏈條鍋爐，爐排做水平運動，對垃圾翻動性較差一般垃圾層內部溫度較高，但尾氣溫度不高，有害氣體處理不徹底，殘余物為渣，不易出灰以利于余熱利用，比較適合中小型城鎮往復爐排式焚燒爐不能含有大量金屬及建筑垃圾，對高分子垃圾適應性一般爐排往復運動，分頂熱、燃燒、燃盡三階段，對垃圾翻動性較好一般煙氣溫度高，對有害氣體處理徹底，殘余物不板結，便于出灰便于發電及余熱利用，有發展前途流化床焚燒爐對垃圾大小及金屬、建筑材料適應性不強，對垃圾含水量適應性較高垃圾在強大熱氣流作用下，在流化床上做沸騰運動，垃圾翻動性極好一般煙氣溫度高，有害氣體處理徹底，殘余物不結渣，便于出灰便于發電及余熱利用、有發展前途立式窯焚燒爐對垃圾成分適用性一般類似立式水泥窯，垃圾靠重力作用向下運動和翻動一般垃圾層內部溫度高，煙氣溫度不高，有害氣體處理不徹底，殘余物為渣，不利于出灰不利于余熱利用，比較適合于中小城鎮1.2流化床焚燒爐流化床燃燒系統主要由焚燒爐本體、高溫燃燒室、啟動燃燒室、余熱鍋爐、螺旋給料系統、振動排渣機、尾氣處理裝置、尾部排塵器和鼓、引風機等組成，其中焚燒爐本體由流化床密相焚燒區和稀相區構成，流化床密相區床層中有大量的惰性床料(如煤灰或砂子等)，其熱容量很大，能夠滿足固體廢物的蒸發、熱解、燃燒所需大量熱量的要求。由布風裝置送到密相區的空氣使床層處于良好流化狀態，床層內傳熱工況十分優越，床內溫度均勻穩定，維持在800℃～900℃，平均停留時間1.0～5.0s，過剩空氣100%～150%，有利于有機物的分解和燃燒，焚燒后產生的煙氣夾帶著少量固體顆粒及未燃盡的有機物進入流化床稀相區，由二次風送入的高速空氣流在爐膛中心形成旋轉切圓，使擾動強烈，混合充分，未燃盡成分在此可繼續進行燃燒，流化床焚燒系統結構如圖1.3所示。流化床垃圾焚燒技術具有如下突出優勢：(1)能夠有效控制垃圾焚燒過程中有害氣體的產生。由于垃圾焚燒溫度在850～950℃之間時，NOx生成量非常低。當燃燒溫度>1300℃時，NOx才會大量生成。采用循環流化床垃圾焚燒鍋爐，其爐膛溫度一般在850℃左右，因此可控制NOx的生成。圖1.3流化床焚燒系統結構圖(2)爐內加石灰石可有效脫硫。由于脫硫劑在爐膛中是在最佳的反應溫度(850℃左右)下進行脫硫，且爐膛出口處布置有分離器及返料裝置，從而提高脫硫劑在爐內的停留時間；當Ca/S比為1：2時，脫硫效率大于85%，可有效脫除垃圾燃燒過程中產生的HCl、HF、SO2等有害氣體。(3)燃燒徹底。垃圾中有機物可100%燒掉，焚燒后垃圾可減量70%，減容90%以上，灰渣無臭味，可直接填埋。流化床焚燒生活垃圾鍋爐對垃圾進料的要求應該滿足以下5個條件：(1)垃圾進料裝置工作穩定、可靠，并具有不小于120%的超負荷進料能力；(2)進料連續均勻，有較準確的調節比；(3)進料裝置本身以及與鍋爐連接處有較好的密封性,對廠區環境不會產生污染；(4)對進料垃圾的適應性好；(5)整個裝置操作簡單、維護方便，結構、系統、控制性能應與垃圾熱電廠規范相適配[8]。流化床焚燒爐的技術特點:需要石英砂作為輔料，需要摻煤才能理想燃燒，在煤價較低或上網電價較高的情況下，摻煤越多焚燒廠的經濟效益越好；可以混燒多種廢物，但是進料越均勻越好，一般需要有前分選和破碎工序；焚燒爐內垃圾處于懸浮流化狀態，為瞬時燃燒，飛灰量大，飛灰量是爐排爐的3～4倍；物料處于懸浮狀態，煙氣流速高，對焚燒爐的沖刷和磨損比較嚴重；流化床爐的檢修相對較多，年運行時間相對較短，通常只有6000～8000小時；流化床爐起爐和停爐較為方便；減少金屬酸性腐蝕，發電效率較高[9]。1.1.1鼓泡流化床焚燒爐鼓泡流化床布風系統采用風管和風帽結構，該結構的流化床焚燒爐在韓國和日本污泥處理領域有廣泛的應用，具有以下優點：風管下的砂床蓄熱量大，可減小污泥水分和熱值的波動對燃燒的影響，使低熱值的污泥燃燒更加穩定；結構簡單、維修容易、磨損問題小、維修費用低；燃燒效率高；燃燒溫度均勻；運行費用低；撥散器提高了污泥在床內分布的均勻性，給料和燃燒穩定；啟動時間短。如圖1.4為鼓泡流化床焚燒爐結構示意圖。圖1.4鼓泡流化床焚燒爐結構示意圖1.1.2回旋流化床投入的垃圾被回旋運動的流動砂卷進砂中并燃燒。砂中的燃燒效率高，因此即使垃圾性質有大幅的變動，也可保持穩定的燃燒，如圖1.5為回旋流化床結構圖。流動砂回旋的效果使爐內不會產生局部高溫、且溫度均一，所以高熱值的垃圾也不會產生結塊。由于砂的強力回旋運動，粗大的垃圾也易破碎分散成細狀而完全燃燒。由于砂的回旋運動，大的不燃物可以被砂移動至不燃物排出口而排出。回旋流化床的組成要素是：(1)流動空氣的風量差；(2)左右空氣量比中央部分多，傾斜式爐床；(3)爐床由中央向爐兩端的不燃物排出口傾斜，回旋流效果；(4)從左右二側部分向上吹起的砂被導流板阻擋回流到爐的中延部分。圖1.5回旋流化床1.1.3異重流化床異重流化床能夠穩定燃燒，并可以通過特殊的風分配及組織方式保證高效內循環燃燒和順暢排渣，同時采取了較全面的防止二次污染的措施，負荷調節范圍寬，燃料適應性好，特別適合城市生活垃圾組成隨季節性變化大的特點，當城市垃圾的熱值隨季節及天氣變化或影響而過低時或用戶要求需較大的產汽量以供發電或供熱應用時，可將城市垃圾與輔助燃料在同一焚燒爐內混燒。異重流化床特征在于它具有焚燒爐本體，焚燒爐本體上依次設有風室、布風裝置、爐膛，在爐膛下端側壁設有給煤口、垃圾給料口，其結構如圖1.6所示。爐膛四周設有二次進風口，二次風口接二次風機，爐膛出口設有爐內分離器，水平煙道處設有過熱器，鍋爐尾部上方設有省煤器，下方設有空氣預熱器，冷卻后的煙氣經灰斗引出，爐膛上方設有汽包，風室依次與床下自動點火裝置、油泵、油箱相接，空氣由鼓風機提供，布風裝置后部設有排渣口和冷渣分選及冷卻裝置、冷卻風機，冷渣分選裝置上方接床料回送管。異重流化床的主要特點是:(1)高比重惰性物料循環；(2)特殊布風結合定向風帽結構；(3)二次風旋渦分段燃燒；(4)垃圾滲濾液回噴爐膛焚燒。圖1.6異重流化床1.1.4循環流化床能適應低位垃圾燃料組成，采用定向均勻布風，燃燒穩定，選用外置過熱器，解決了HCl腐蝕問題，提高熱能回收效率。由于焚燒爐爐內含有一定量的爐料，爐內氣、固流體強烈混合，垃圾進入爐內即和熾熱的石英砂迅速、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，燃燒穩定性好。垃圾減量化程度最高，灰渣可綜合利用。循環流化床焚燒爐具有以下的優點：(1)處理廢棄物種類適應性強：循環流化床燃燒穩定,爐內溫度場均勻。由于流化床密相區擁有大量的高溫物料，床層的熱容量大,能提供低熱值、高水分的垃圾干燥、熱解和燃燒所需的大量熱量，所以適合焚燒各種發熱值的廢棄物，以煤為輔助燃料，可大幅度降低運行成本，符合國情；(2)焚燒效率高：由于爐內氣體和固體，固體和固體之間的強烈混合，使廢物與灼熱的床料直接接觸，增大了廢棄物的熱解率。同時，由于相互之間的不斷碰撞，使未燃燒的部分不斷暴露出來，進一步增加了廢物的燃燒程度；(3)煙氣排放性能好：由于循環流化床采用低溫(850～950℃)、分級燃燒，限制了熱力型氮氧化物的形成，在循環流化床中加入合適的吸附劑(如石灰石)，可以大大降低SO2和HCl的排放。在稀相區噴尿素或氨水可進行爐內脫氮，保證NOx、SO2和HCl的排放濃度符合環保要求；(4)循環流化床垃圾焚燒爐無爐排等轉動部件，設備故障少，維修工作量少，設備投資低。缺點：循環流化床耗電量較高，飛灰量大，存在爐內耐火材料磨損問題。目前