介紹我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電廠主要系統(tǒng)的組成部分及常用工藝流程。垃圾焚燒發(fā)電廠大多采用機(jī)械爐排爐焚燒垃圾,利用余熱鍋爐提高熱量利用率,根據(jù)余熱鍋爐蒸汽參數(shù)選擇汽輪機(jī)型號(hào),同時(shí)配套煙氣凈化系統(tǒng)、循環(huán)冷卻塔系統(tǒng),廠內(nèi)配有與機(jī)組配套的垃圾貯存庫(kù)(坑),垃圾滲濾液處理系統(tǒng)等。垃圾發(fā)電既減少了生活垃圾對(duì)社會(huì)發(fā)展、居民生活帶來(lái)的危害,又產(chǎn)生了電能,解決了部分地區(qū)能源緊張的問(wèn)題。

　　垃圾是人們?cè)谏a(chǎn)和生活中產(chǎn)生的各種廢棄物，數(shù)量龐大，組成成分復(fù)雜，且具有污染性、資源性和社會(huì)性。目前，我國(guó)處理垃圾的方式有衛(wèi)生填埋處理，高溫堆肥處理和焚燒處理。焚燒處理是利用熱能回收與利用裝置將垃圾重新利用起來(lái)，既能快速高效地處理，還能創(chuàng)造一部分可利用能源。垃圾發(fā)電廠通過(guò)垃圾的焚燒，一方面減少了生活垃圾對(duì)社會(huì)發(fā)展、居民生活帶來(lái)的危害，另一方面產(chǎn)生了電能，解決了部分地區(qū)能源緊張的問(wèn)題。我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電廠大多采用機(jī)械爐排爐+凝汽式(或抽凝式)汽輪發(fā)電機(jī)組，同時(shí)配套煙氣凈化系統(tǒng)、循環(huán)冷卻塔系統(tǒng)，廠內(nèi)配有與機(jī)組配套的垃圾貯存庫(kù)(坑)，垃圾滲濾液處理系統(tǒng)等。

　　一、焚燒爐排爐

　　建設(shè)部、國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局、科技部聯(lián)合發(fā)文“建城[2000]120號(hào)”《城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策》第6.2條中規(guī)定：“垃圾焚燒目前宜采用以爐排爐為基礎(chǔ)的成熟技術(shù)，審慎采用其他爐型的焚燒爐。禁止使用不能達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)的焚燒爐。”可見相對(duì)于流化床垃圾焚燒爐，機(jī)械爐排爐更得到國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的支持。

　　爐排爐進(jìn)料口較寬，由于我國(guó)至今未全面實(shí)施垃圾分類，采用爐排爐無(wú)需對(duì)垃圾分選和破碎;采用層燃方式，煙氣凈化系統(tǒng)進(jìn)口粉塵濃度低，降低了煙氣凈化系統(tǒng)和飛灰處理費(fèi)用，東南沿海地區(qū)煤碳資源缺乏，煤價(jià)較貴，因此，目前使用機(jī)械式爐排爐燃燒技術(shù)更為廣泛。

　　機(jī)械爐排為燃燒過(guò)程中的核心設(shè)備。燃燒過(guò)程可分為3個(gè)階段：垃圾干燥脫水、烘烤著火;高溫燃燒;燃盡排渣。已經(jīng)燃燒的垃圾可以通過(guò)爐排的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在翻轉(zhuǎn)和攪動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)引燃處于底部的垃圾，連續(xù)的翻轉(zhuǎn)和攪動(dòng)的過(guò)程中可以松動(dòng)垃圾層、加強(qiáng)透氣性，有利于垃圾的干燥、著火、燃燒和燃盡。

　　垃圾在爐排上的燃燒過(guò)程如下：垃圾由推料器推動(dòng)完成進(jìn)料后進(jìn)入干燥段，在干燥段內(nèi)，由焚燒爐內(nèi)側(cè)壁及爐拱等部位的輻射熱進(jìn)行輻射干燥，由垃圾層下部的一次高溫空氣干燥，由接觸垃圾層表面的高溫燃燒火焰和氣體來(lái)進(jìn)行對(duì)流干燥;干燥后的垃圾經(jīng)翻轉(zhuǎn)并進(jìn)入燃燒段，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w首先燃燒，未燃盡的殘?jiān)^續(xù)燃燒。

　　爐排焚燒爐具有以下特點(diǎn)：可全部焚燒生活垃圾，啟動(dòng)時(shí)可以油為輔助燃料;爐排材質(zhì)要求和加工精度高，爐排之間接觸面光滑，排與排之間間隙小，進(jìn)料垃圾不需要預(yù)處理;依靠爐排的機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)垃圾的攪動(dòng)與混合，促進(jìn)垃圾完全燃燒;焚燒爐內(nèi)垃圾為穩(wěn)定燃燒，燃燒較為完全，灰渣由爐底排出，飛灰量少，爐渣熱酌減率低;生產(chǎn)運(yùn)行技術(shù)可靠，設(shè)備年利用率高。

　　二、余熱鍋爐

　　在垃圾焚燒爐后利用余熱回收可明顯提高垃圾燃燒釋放的熱量的利用率。目前余熱鍋爐分立式、臥式、Π式，臥式的占比較大。普遍采用400℃，4.0MPa參數(shù)，可以有效防止過(guò)熱器等受熱面管高溫腐蝕。一些鍋爐廠家利用新技術(shù)，提高了余熱鍋爐的參數(shù)。目前在國(guó)內(nèi)采用中溫中壓以上蒸汽參數(shù)的垃圾焚燒廠有廣州李坑、武漢新溝(6.4 MPa、450℃)，湖北黃石、河北廊坊(6.4MPa、485℃)等，其余大多為中溫中壓蒸汽參數(shù)。理論上，中溫次高壓高溫過(guò)熱器的管壁溫度對(duì)應(yīng)的金屬腐蝕速率約為中溫中壓高溫過(guò)熱器管壁溫度所對(duì)應(yīng)腐蝕速率的2～3倍，實(shí)際運(yùn)行中煙氣成分、運(yùn)行方式、余熱鍋爐的型號(hào)等也是影響腐蝕速率的因素。

　　三、汽輪機(jī)

　　垃圾發(fā)電廠中，首先要確定余熱鍋爐蒸汽參數(shù)，根據(jù)這個(gè)前提條件再對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行選型。汽輪機(jī)應(yīng)該具有優(yōu)良的熱力性能，高可靠性能，靈活的運(yùn)行特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)的汽輪機(jī)選型大部分還是采用中溫中壓機(jī)組，容量規(guī)格常見6、12、15、18MW。因垃圾熱值會(huì)隨著季節(jié)變化波動(dòng)，導(dǎo)致鍋爐主蒸汽流量和參數(shù)發(fā)生一定幅度的變化，所以應(yīng)選擇能對(duì)工況變化適應(yīng)能力強(qiáng)的汽輪機(jī)機(jī)組。

　　汽輪機(jī)參數(shù)的選擇，應(yīng)與余熱鍋爐相匹配，汽輪機(jī)的參數(shù)也從中溫中壓逐漸向中溫次高壓發(fā)展，例如湖北黃石及河北廊坊垃圾焚燒項(xiàng)目，其發(fā)電機(jī)組參數(shù)已提高至6.4MPa、485℃。目前機(jī)組的布置形式普遍采用的都是常規(guī)排汽方式，即下排汽。

　　四、煙氣凈化系統(tǒng)

　　由于國(guó)內(nèi)還有沒(méi)有全部實(shí)施垃圾分類，因此大部分地區(qū)的生活垃圾中含有大量的廚余垃圾、橡膠塑料制品等，這些垃圾燃燒后會(huì)產(chǎn)生顆粒物(粉塵)、酸性氣體(HCl、HF、SOx、NOx等)、重金屬(Hg、Pb、Cr等)和有機(jī)劇毒性污染物(二噁英、呋喃等)四大類。為了防止垃圾焚燒處理過(guò)程中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，必須采取嚴(yán)格的措施控制垃圾焚燒煙氣中污染物的排放。控制垃圾焚燒煙氣污染物的排放主要有兩個(gè)階段：焚燒階段控制焚燒工藝條件減少各種污染物的原始排放濃度;利用煙氣凈化系統(tǒng)對(duì)煙氣中各種污染物進(jìn)行減量化去除。

　　國(guó)內(nèi)垃圾電站常用的煙氣凈化系統(tǒng)的工藝為：“爐內(nèi)脫硝系統(tǒng)+半干法煙氣脫酸塔+干粉噴射+活性炭噴射吸附系統(tǒng)+布袋除塵器”。

　　4.1 爐內(nèi)脫硝系統(tǒng)

　　針對(duì)NOx的去除，主要方法為利用非催化還原法(SNCR)和選擇性催化還原法(SCR)將NOx還原。

　　SNCR法是以氨水或者尿素為催化劑，一般在850～1150℃，噴入爐內(nèi)燃燒區(qū)后部。NOx在高溫下被還原成N2和H2O。這個(gè)方法煙氣和還原劑在最佳反應(yīng)溫度區(qū)間內(nèi)停留時(shí)間較短并且難以良好混合，所以該技術(shù)的脫硝效率一般比較低。

　　SCR法是利用金屬為催化劑，最佳反應(yīng)溫度區(qū)間為250～420℃，煙氣在進(jìn)入催化脫氮器前需加熱，此法的脫氮效率能到80%～90%。

　　SCR法的投資和運(yùn)行成品比SNCR法高很多，并且為了避免未凈煙氣中的重金屬使SCR催化劑中毒，SCR法只能用在除塵裝置后面，因此，目前國(guó)內(nèi)的垃圾發(fā)電廠運(yùn)用SNCR 法較SCR法更普遍一些。

　　4.2 脫酸塔

　　酸性氣體主要有鹽酸、二氧化硫、氫氟酸等。去除酸性氣體的過(guò)程主要在脫酸塔中進(jìn)行。石灰乳和水的霧化液滴與煙氣在脫酸塔中充分混合，發(fā)生中和反應(yīng)的同時(shí)，還降低了煙氣的溫度，使得部分飛灰和反應(yīng)產(chǎn)物落入吸附塔底部，通過(guò)除灰系統(tǒng)排出。

　　4.3 活性炭吸附裝置及布袋吸塵器

　　煙氣凈化系統(tǒng)采用活性炭的吸附來(lái)去除煙氣中的二噁英和重金屬。活性炭吸附裝置應(yīng)位于減溫塔和除塵器之間，專門用于對(duì)經(jīng)過(guò)降溫處理的煙塵氣體進(jìn)行進(jìn)一步的凈化處理。布袋吸塵器可以去除煙氣中的顆粒物和重金屬。煙氣中的煙塵主要由顆粒物組成，如果不能有效去除煙氣中的顆粒物，那么煙塵產(chǎn)生的污染是非常嚴(yán)重的。布袋除塵器不僅能有效吸附一定大小的顆粒物，一些由揮發(fā)性重金屬物質(zhì)、酸化物和氧化物凝結(jié)成的氣溶膠，也會(huì)被布袋吸塵器吸附其中。

　　五、煙塔合一

　　煙塔合一技術(shù)起源于歐洲，主要是為了替代煙氣換熱器(GGH)來(lái)解決煙氣濕法脫硫后低溫、高濕煙氣在大氣中擴(kuò)散困難的問(wèn)題。該技術(shù)首先在德國(guó)獲得了應(yīng)用，并得到了推廣。

　　電廠內(nèi)的循環(huán)冷卻塔的塔筒同時(shí)作為煙囪排煙。煙塔合一方案的煙氣抬升高度比分離排煙方式更高，煙氣混合了大量水蒸氣和空氣，濃度進(jìn)一步降低，有利于污染物的稀釋和擴(kuò)散。

　　目前，我國(guó)垃圾發(fā)電廠內(nèi)煙塔合一的方案比較常見，運(yùn)行比較穩(wěn)定。

　　六、垃圾貯存設(shè)施

　　垃圾貯存設(shè)施的作用是貯存的同時(shí)使得垃圾在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)酵，提高熱值并能瀝干水分排出滲濾液。

　　南方的垃圾電廠貯存坑在有適當(dāng)保溫措施的情況下，全年都能保證貯存的垃圾不結(jié)冰，但是在北方一些地區(qū)，特別是嚴(yán)寒地區(qū)，冬季垃圾在產(chǎn)生和運(yùn)輸過(guò)程中就會(huì)結(jié)冰，因此要求在電廠設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，從工藝設(shè)計(jì)，建筑及供熱設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)冬季正常焚燒運(yùn)行，減少輔助燃料消耗。

　　七、垃圾滲濾液處理系統(tǒng)

　　垃圾滲濾液是指在垃圾處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢液、發(fā)酵液等，屬于二次污染物。垃圾滲瀝液具有水質(zhì)復(fù)雜、危害性大、有機(jī)物含量高、金屬含量高、氨氮含量高，鹽含量高、微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)、水質(zhì)水量變化大、色度深且有惡臭等特點(diǎn)，因此垃圾滲濾液需要單獨(dú)處理，有針對(duì)性地將污染物去除。

　　目前處理垃圾滲濾液的方式大致分為中溫厭氧+機(jī)械蒸發(fā)和中溫厭氧+膜生物反應(yīng)器+膜深度處理兩種方式。

　　7.1 中溫厭氧+多級(jí)閃蒸(MSF)

　　厭氧生物處理技術(shù)即為在厭氧狀態(tài)下，污水中的有機(jī)物被厭氧細(xì)菌分解、代謝、消化，使得污水中的有機(jī)物含量大幅減少，同時(shí)產(chǎn)生沼氣的一種高效的污水處理方式。

　　多級(jí)閃蒸過(guò)程原理是將原水加熱達(dá)到適當(dāng)溫度后接入閃蒸室，此時(shí)熱鹽水的飽和蒸汽壓高于閃蒸室的控制壓力，所以進(jìn)入閃蒸室的熱鹽水部分發(fā)生快速的氣化反應(yīng)，熱鹽水的溫度就會(huì)降低，所產(chǎn)生的蒸汽冷凝后即為所需的淡水。基于此原理，使熱鹽水依次通過(guò)多個(gè)存在壓力差的閃蒸室，逐級(jí)蒸發(fā)降溫，此時(shí)鹽水的濃度也逐級(jí)增加，直到其溫度大于等于原水溫度。

　　除多級(jí)閃蒸以外，應(yīng)用于滲濾液處理領(lǐng)域的蒸發(fā)方式還包含了機(jī)械壓縮蒸發(fā)(MVC)、機(jī)械循環(huán)再壓縮蒸發(fā)(MVR)等機(jī)械蒸發(fā)工藝。

　　7.2 中溫厭氧+膜生物反應(yīng)器+膜深度處理

　　中溫厭氧和7.1工藝相同，不再贅述。膜生物反應(yīng)(MBR)系統(tǒng)通常由生化系統(tǒng)(一般為硝化/反硝化)和超濾膜系統(tǒng)組成，厭氧的出水剩余的有機(jī)污染物質(zhì)化學(xué)需氧量(COD)和無(wú)機(jī)態(tài)的氨氮在生化單元通過(guò)不同菌群的生長(zhǎng)作用被代謝為二氧化碳和氮?dú)猓谀さ淖饔孟拢钚晕勰啾蛔畲蠡乇Ａ粼谏磻?yīng)器內(nèi)，替代了常規(guī)生化二沉池，同時(shí)與傳統(tǒng)活性污泥法相比，生物反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度可從常規(guī)的3～5g/L 提高到15～30g/L，因此MBR對(duì)有機(jī)物的去除率要高得多。

　　膜深度處理單元由納濾(NF)和反滲透(RO)單元組成，納濾的作用是進(jìn)一步的對(duì)有機(jī)物及二價(jià)態(tài)鹽類物質(zhì)進(jìn)行截留，反滲透的作用是將納濾的產(chǎn)水的單價(jià)態(tài)鹽類物質(zhì)進(jìn)行截留，保證產(chǎn)水的總?cè)芙庑晕镔|(zhì)濃度(TDS)達(dá)到回用要求。在此單元內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生部分的濃水，濃水可通過(guò)如下的處理工藝進(jìn)行減量和回用。

　　另外，垃圾滲濾液處理過(guò)程的厭氧反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生沼氣，正常工況下，沼氣經(jīng)過(guò)儲(chǔ)存裝置輸送至鍋爐內(nèi)的沼氣燃燒器，參與鍋爐內(nèi)燃料的燃燒過(guò)程，提高熱值。事故情況下，沼氣經(jīng)過(guò)火炬燃燒。

　　八、結(jié)束語(yǔ)

　　垃圾發(fā)電廠以垃圾焚燒為主，發(fā)電為輔，因此對(duì)于垃圾焚燒效率和燃燒后的煙氣、灰渣處理是主要控制指標(biāo)。目前我國(guó)各大城市已經(jīng)開始實(shí)施垃圾分類工作，在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，廚余垃圾、有害垃圾、可回收垃圾量會(huì)減少，可以燃燒的干垃圾會(huì)集中得到處理并燃燒。燃燒后的煙氣、灰渣等產(chǎn)物的量會(huì)減少，含量變得穩(wěn)定可控，處理起來(lái)會(huì)更加簡(jiǎn)單高效。

　　(來(lái)源：《吉林電力》 作者：尹旭)