生活垃圾焚烧发电技术工程应用

陈政育

营山三峰环保能源有限公司 重庆 400000

摘 要：焚烧发电作为建设部和湖北省在“十三五”期间优先推行的生活垃圾处理技术，可大幅减少原生垃圾填埋量，节约城市用地，对城市发展低碳经济、实现节能降耗和温室气体减排具有积极意义，尤其适用于平原地区、土地资源短缺、人口基数较大的城市。然而当前大多生活垃圾焚烧发电项目为孤立项目，无产业耦合、项目协同，无法实现资源的综合利用。

关键词：生活垃圾；焚烧；发电技术；应用

1 生活垃圾焚烧发电技术分析

1.1 生活垃圾焚烧发电原理

生活垃圾焚烧发电的基本原理是把生活垃圾进行分类整理后，放到焚烧炉中进行焚烧，在焚烧过程中会产生较高的热能，并通过余热锅炉进行转化，在转化成蒸汽能量之后，进入到汽轮发电机，带动涡轮机运行，从而产生需要的电能。

1.2 生活垃圾焚烧发电工艺过程

生活垃圾一般在垃圾贮坑中放一个星期左右就可以除去10%左右的渗滤液，由于垃圾中的水分一般每降低1%，垃圾的热能就会增长100kJ/kg，因此，可以通过一些工艺提高垃圾的热能。在生活垃圾焚烧处理的过程中，需要把生活垃圾运送到焚烧炉中，在焚烧炉中对生活垃圾进行高温焚烧处理。第一烟道一般都会进行脱硝系统，通过投放尿素或者是氨液来控制NOX。之后焚烧的烟气会进入余热锅炉中并产生大量的蒸汽，然后这些蒸汽会通过汽轮发电机组推动涡轮转动，使发电机产生动力形成电能。这些生活垃圾产生的电能除了可以用于发电厂用电之外，剩余的电量还可以介入到电网系统中，供人们生产和生活使用。在生活垃圾焚烧发电的过程中会产生炉渣，炉渣通过焚烧炉的底部进入排渣机中，冷却之后被排放到专门的坑中，之后在运输到专门的地方进统一的处理；生活垃圾焚烧过程中产生的烟气被净化，达到排放标准后排放到空气中。飞灰会在焚烧厂内进行固化处理，然后再进行填埋，而其他产生的废弃物会放到焚烧炉内进行焚烧处理。

2 国内外生活垃圾焚烧发电技术

（1）焚烧炉型。“移动式炉排焚烧技术”位于焚烧技术首位，被认为是可行性较强、具有环保性的焚烧技术。从国内外应用的范围来看，发达国家在选择焚烧技术方面需要选择“移动式炉排焚烧技术”。我国29%生活垃圾采取“流化床焚烧炉技术”，主要原因是这种技术建设成本比较低，但是后续的问题比较多，例如飞灰量较大，需要实行预处理，易出现二噁英。现阶段，我国建设的焚烧厂主要采取“移动式炉排焚烧技术”。

（2）焚烧技术比较。“移动式炉排焚烧炉技术”适合用于大多数的生活垃圾处理，“流化床焚烧炉技术”仅可应用于均质及预处理的生活垃圾。在正常应用过程中，“移动炉排焚烧技术”与“流化床焚烧技术”的差异性主要表现在以下几方面：①“移动炉排焚烧技术”垃圾处理量为每天800~1200t，处理能力比较大，同时每年运行时间可超过8000h，且垃圾焚烧状态比较稳定，主要借助炉排运行，易于掌握炉内垃圾停留的时间，保证垃圾可以充分焚烧。在燃烧中燃料处在烧结状态，飞灰量为焚烧垃圾量的5%，炉排炉产生的飞灰量相较流化床少。炉排炉排烟的温度应该控制在185℃，当焚烧的垃圾相同，炉排炉渣和灰的有毒气体处在浓缩状态，符合处置高危废弃物的条件。②“流化床焚烧炉”处理能力为每天600t，运行的时间为6000h/年，燃烧效率可以达到99%。受到流化床焚烧方式的影响，炉温控制在980℃左右，与炉内脱硫温度相符合，会使流化床中的有毒成分得到稀释，但是流化床产生的飞灰量比较大，可达到入炉垃圾总量的15%，且一氧化碳排放量超标的问题是抑制流化床技术推广的主因。

（3）发电技术。我国垃圾焚烧厂主要蒸汽参数为中压中温，温度为400℃，压力为4.0MPa，能够避免过热器被高温腐蚀。我国政府针对垃圾焚烧补贴较少，垃圾焚烧厂应该积极提升发电效率，从而达到提升利润的目的，而提升焚烧发电效率，便应该提升蒸汽参数。在生产水平显著提升的情况下，垃圾分类趋于完善，2019年我国上海市首先实行垃圾分类计划。垃圾热值的逐年增加，为设计参数提供强有力的保障。在国际上主蒸汽参数主要有2种，一种为中压、中温蒸汽参数，其中温度为400℃，压力为4.0MPa；另一种为中温次高压参数，温度为450℃，压力为6.5MPa。次高温次高压锅炉的温度为485℃，压力为5.3MPa，高参数锅炉的温度为500℃，压力为9.8MPa。通过高镍合金与低合金钢过热器管材提升锅炉的参数，锅炉参数压力高达6.5MPa，温度为450℃，通过高参数发电技术便可以提升发电量。

3 焚烧烟气污染物处理技术选择

3.1 焚烧烟气除尘工艺

为了减少生活垃圾焚烧发电工艺中烟气中粉尘等有害物质的排放，需要将烟气中的颗粒物从烟气中分离出来，因此在安装除烟装置时需要把惯性力、重力以及扩散附着力和离心力灯光作为除尘的作用力，并在除尘装置中加以利用，例如静电除尘器和布袋除尘器等。

静电除尘器主要是通过高压负极放电产生电晕，将烟气中带有负荷电的颗粒物从烟气中分离出来的一种设备。布袋除尘器主要是通过过滤袋把烟气中含有的尘气进行过滤、筛选，把尘气体和烟气分离开来，并让除尘器气体附着在过滤袋上，然后再通过喷吹等方式进行清除。这种方式的除尘效率比较高，使用和维护都比较方便；布袋除尘器与静电除尘器相比可以把烟气中的小颗粒烟尘和二噁英去除得更干净。

3.2 焚烧烟气净化工艺组合

现阶段，我国针对垃圾焚烧发电产生的烟气处理工艺组合有3种方式。1）湿式反应塔结合袋式除尘器。2）半干式反应塔和袋式除尘器的结合使用。3）干式反应塔和袋式除尘器方式。这3种烟气处理的优势各有不同，具体见表1。

表1 3种烟气处理组合方式优势对比情况（单位：mg/Nm3）

从表1中可以发现，湿式反应塔+袋式除尘器方法所产生的二次废水和污泥量相比较于其他2种比较高，并且初次投入的费用和每年运行所产生的费用相对于其他2种方式要高一些，所以，湿式反应塔+袋式除尘器的方法使用工艺选择的会相对较少一些。

半干式反应塔+袋式除尘器方法与干式反应塔+袋式除尘器相比，半干式反应塔+袋式除尘器方法除酸的效率在干式反应塔方法和湿式反应塔方法之间，并且每年运行费用也比较低，技术相对比较成熟，所以半干式反应塔+袋式除尘器方式比较适合城市生活垃圾焚烧发电行业中的烟气处理技术。

结束语：

生活垃圾“焚烧发电技术”是环保产业和新能源产业的结合，既可以实现生活垃圾的减量化，又可以在回收能源方面发挥积极作用。发达国家的焚烧发电技术比较成熟，我国发电技术正在由固废处理向持续发展的方向转变，尽管已经取得较大的进步，但是在今后发展中仍需要改进及完善。

参考文献：

[1]毛凯，丁海霞，崔小爱.生活垃圾焚烧发电烟气处理技术综述及其优化控制建议[J].污染防治技术，2018，31(05)：10~13，39.

[2]董莉.生活垃圾焚烧发电BOT项目绩效评价体系建设研究[J].财会学习，2018(28)：151~152.