城市垃圾焚烧发电技术的应用及发展趋势

摘要：随着城市化进程的加快，产生大量的垃圾是不可避免的，这是发展的必然结果。如果这些垃圾不能得到妥善处理，就会对生态环境造成不可弥补的破坏，包括土壤污染、水污染、空气污染等，影响人们的健康，使生活质量难以保证。本文对城市垃圾焚烧发电技术的应用及发展趋势进行探讨。

关键词：城市垃圾焚烧；发展方向；策略研究

引言

随着城市人口的增加，生活垃圾逐年增加。生活垃圾造成的环境污染越来越严重。2016年10月，国家能源局发布《生物质能源发展“十三五”规划》，提出在人口密集、条件较好的大中城市，稳步推进生活垃圾焚烧发电项目建设。推进垃圾焚烧和热电联产工程建设。加快应用现代垃圾焚烧处理和污染防治技术，提高垃圾焚烧发电环境保护水平。到2020年，城市生活垃圾焚烧发电750万千瓦。2016年12月，国家发展和改革委员会、住房和城乡建设部联合印发《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》指出：到2020年底，设市城市生活垃圾焚烧处理能力占无害化处理总能力的50%以上，其中东部地区达60%以上。生活垃圾焚烧发电是实现国内外生活垃圾“无害化、减量化、资源化”的重要途径。

1 城市垃圾处理现状

改革开放以来，中国在城镇化进程中取得了举世瞩目的成就。城市规模不断扩大，外来务工人员不断增加，市场更加开放，消费结构也发生了明显变化。城市垃圾的产量呈几何式增长，而且种类也越来越丰富。据调查，2017年中国城市生活垃圾总量超过4亿吨，而且保持每年10%左右的高速增长。中国在垃圾处理方面仍然落后，基础设施很差。许多生活垃圾无法得到有效处理，不仅消耗了大量的土地资源，而且对生态环境造成不可逆转的影响，严重威胁着民众的生命健康。在西方发达国家，焚烧是最常用的垃圾处理方法，而发展中国家更喜欢垃圾填埋处理。在中国，处理方法包括堆肥、填埋和焚烧。所谓垃圾焚烧发电，是指垃圾在1000℃左右高温热解产生热量的过程。所产生的高温烟气被锅炉装置吸收，得到一定压力和温度的过热蒸汽，过热蒸汽将转化为电能供发电机和汽轮机使用。

2 焚烧发电处理技术工艺流程

2.1 垃圾的储存和处理

城市里有各种各样的垃圾，它们的结构非常复杂。其中许多是有害物质。如果处理不当，会产生有毒气体，严重威胁生态环境和人类健康。正因如此，需要对焚烧垃圾进行预处理，即对其进行存储与发酵处理。通过垃圾储池进行存储，并对池内的垃圾进行相应处理工作，进而滤出垃圾渗透液。

2.2 垃圾的炉内焚烧

垃圾的焚烧是在焚烧炉中进行的。焚烧过程中，要焚烧的垃圾通过垃圾抓斗送入进料平台的焚烧炉料斗，，通过推料装置推入炉内。垃圾进行充分燃烧后，获得发电所需的热量，产生一定量的焚烧残渣和烟气。

2.3 余热的发电

如果要利用垃圾的余热进行发电，就需要依靠余热锅炉和汽轮发电机的配合来完成。余热锅炉将垃圾焚烧产生的热量吸收后转化为过热蒸汽，过热蒸汽将热能转化为动能应用于汽轮发电机组，为发电提供技术保证。

2.4 烟气净化处理

在焚烧垃圾后必然会产生烟气，城市中的垃圾种类较多，结构比较复杂，即便经过有效处理后依然会存在有害物质，因此在烟气中还保留大量的有害物质，像重金属、二氧化碳、酸性气体、粉尘、二噁英等，这些有毒气体会对空气造成严重污染，这时就要对其进行处理与净化措施。在对烟气进行处理或是净化时，方法有很多，包括活性炭、除尘、脱酸方法等。去除酸性气体，根据反应材料类型的不同，处理方法分为干法、半干法与湿法这三种，其中湿式处理效果最佳，但也需要较高的成本作为支持。在处理粉尘、二噁英方面，可使用布袋除尘器、活性炭吸附三种相结合的处理方式。此外，还可以使用SNCR技术，利用还原剂将烟气中的NOx进行还原，避免造成严重的空气污染。垃圾焚烧项目烟气净化系统一般采用“SNCR+旋转喷雾半干法脱酸+活性炭吸附+干法+布袋除尘器”的组合工艺，净化处理后的烟气达到GB18485-2014《生活垃圾污染物排放标准》的排放标准。

3 垃圾焚烧发电技术应用设备应用要求

3.1 垃圾焚烧炉技术应用

垃圾焚烧技术手段明确，垃圾焚烧炉是完成垃圾处理的重要设备，对垃圾焚烧处理效果有着决定性的影响。根据焚烧原理的不同，焚烧炉主要分为循环流化床炉、炉排炉。

3.1.1 循环流化床垃圾焚烧炉炉

垃圾焚烧可根据垃圾焚烧处理过程设置循环流化床炉进行系统指导。循环流化床炉型不设炉排，炉底材料为石英砂或炉渣。热风经炉底风帽入炉后，床上的材料会被吹起来预热循环。被炉膛烟气带出的部分灰料将经旋风分离器分离后返回炉膛，送至炉底进行逐步循环。流化床内的气体反应明显，炉渣能与各种原料快速反应，实现生活垃圾的充分燃烧。

3.1.2 炉排垃圾焚烧炉

炉排是炉排炉的基本组成部分，炉排一般由固定炉排和活动炉排组成。炉排将垃圾向下推动之后，垃圾会历经预热干燥段、燃烧段、燃烬段三个部分，实现充分燃烧。垃圾在炉排上“游走”期间，能够接收来自炉排下部的高温辐射热量进行化学反应。从垃圾储存池上部抽出的气体经蒸汽空气加热器处理后，通过炉底风室进入炉内，对垃圾起到烘干的目的并提供足够的氧气进行燃烧。二次热风从焚烧炉中部喷入炉膛，对垃圾燃烧起到充分的扰动作用，使燃烧将更加充分。

3.2 烟气净化设备应用研究

烟气净化的主要设备包括反应塔、布袋除尘器等设备。烟气中的酸性气体可以在反应塔中进行去除。反应塔可以分为干法、半干法、湿法三种类型。干法可以利用消石灰与酸性气体结合，达到预期反应效果。半干法实际上可以将所需的气体喷入炉子进行化学反应；湿法将碱溶液放入洗涤塔中，与洗涤器中的气体发生反应。

3.3 余热锅炉、汽轮发电组

通过受热面中的水，余热锅炉能有效地吸收反应过程中产生的热量。当循环中产生的热蒸汽送至汽轮发电机组时，经过后期的发电过程，可以为其他用户供电帮助。余热发电是一项比较成熟的技术，在余热锅炉中广泛应用于余热焚烧。

4 城市垃圾发电的实际情况以及未来发展方向

4.1 城市垃圾发电技术情况

我国早期的垃圾焚烧厂是在广东建成的，此后由政府等相关部门进行垃圾焚烧发电，并逐步在其他省市建成。目前，大型垃圾发电厂市场投资较大，运行成本较高，生产建设仍存在一定困难。目前，它只在中国一些经济发达的城市使用。

4.2 城市垃圾发电技术的前景

我国城市垃圾发电的技术不为成熟，但是其发展速度相对较快。由于我国各地区经济发展水平差异较大，垃圾焚烧发电处理技术短期内不会得到广泛推广。通过国外一些先进技术的应用，尽可能保证垃圾处理的无害化和经济性的发展，使垃圾也能成为城市的可重复利用资源。

4.3 城市生活垃圾发电技术应用受到的阻碍

垃圾焚烧技术的应用还有待加强。根据我国工业发展的实际情况，国内的技术和设备往往需要从国外引进，因此需要提高其适应性。目前，我国的余热发电技术相对成熟，在此期间所需设备一般为国内生产。焚烧炉技术已在逐步国产化中，协调利用国内外设备还需要进一步的探索和研究。我国城市垃圾热值相对较低，与一些发达国家相比并不具有优势。因此，我国有必要改进垃圾收集模式，实现混合垃圾收集模式下的分类。通过垃圾分类，可以对部分餐饮垃圾和高含水垃圾进行及时的分离，避免高含水对锅炉温度的不利影响和运行成本的加重。由于垃圾焚烧发电厂建设前期投资较大，运行阶段成本较高，一些经济欠发达地区难以为场地和设备的购置准备资金。因此，要根据产业投资和发展的实际情况，选择好技术应用的区位，实现社会各方面的规划和完善，开展多元化的项目融资建设。

结束语

总而言之，通过垃圾焚烧发电技术能够对城市垃圾进行有效处理，降低垃圾对环境的污染，实现资源的二次利用。随着我国大力倡导可持续发展，加上城市垃圾逐步增加，垃圾焚烧发电技术需要全面推广。但是现阶段还存在一些限制垃圾焚烧发电技术发展的因素，只有找到问题源头，提出有效地解决措施，才能提高垃圾焚烧发电技术应用水平，使城市发展的更加健康。

参考文献：

[1]卢红梅.城市垃圾焚烧发电技术简述[J].河南建材，2013（3）：140-142.

[2]刘文波.城市垃圾焚烧技术的应用探讨[J].山西化工，2014，34（6）：80-82.