城市生活垃圾焚烧技术的比较

    城市生活垃圾焚烧技术的比较

    各国已投入运行的垃圾焚烧炉燃烧方式有:

    1. 多级阶梯式链条炉排,倾斜往复式炉排和反送式的马丁炉排等炉排炉;

    2. 流化床焚烧炉;

    3. 旋转式燃烧--回转炉;

    以下就上述三种焚烧处理技术做简单介绍,并进行比较分析。

    多级阶梯炉排炉

    多级阶梯炉排是由往复移动部件组成,垃圾经由给料装置推送至倾斜之炉排上,在炉内高温加热,使得部份垃圾得以干燥,另经炉排的运动除将垃圾往前推送外,并将垃圾层松化及均能经历干燥、燃料及后燃等各阶段,以达完全燃烧。目前应用中的多级阶梯式有很多种,炉排设计大多属于设计厂商的专利,如我国深圳引进的新炉排即是德国专利。

    不过转动式炉排炉排汽化容易堵塞,维修工作量大,大件物品夹住的可能性较大,移动式炉排占地面积大,风道系统复杂,对高水份、低值的垃圾焚烧还不完全,着火较为困难,使用较少。扇形反转式炉排由于燃烧不易控制,炉温较高,还处在不断完善阶段。

    马丁炉排由于国内还未能自行制造,必须进口国外设备,造价昂贵。一般中小城镇无法承受其投资费用。我国仅有深圳市引进了日本的三台马丁炉运行较好,不过马丁炉排的燃烧工况较易受垃圾品位波动的影响。

    炉排炉的优点是不需要对垃圾进行预处理。技术比较成熟,国外应用较广泛,其不足之处如下:

    1. 炉排必须耐热,在长期连续运行期间,热应力必须不变,这样炉排对材质要求高,而且炉排加工复杂,由于炉排需转动,可靠性低及能耗高构成其问题。

    2. 由于垃圾成份复杂,普通炉排维持在整个炉排内均匀移动,均匀完全地燃烧是困难的。

    3. 炉排难以适应水份变动范围较宽的垃圾焚烧,因为水份较高的垃圾需较宽的干燥区,这给水份高的垃圾完全燃烧带来困难。

    4. 炉温较难控制,垃圾的熔渣在1000℃以上和1050--1100℃时处于软化和粘性状态,成为特殊的腐蚀性物质,可能腐蚀炉壁,同时在高温状态下Nox浓度上升。

    5. 炉排炉不易实现大型化,难以实现炉内脱除HCI气体,需要在尾部加装专门的和HCI脱除设备,增加了投资费用。

    6. 难予处理垃圾渗滤液需设置专门污水处理设施。

    7. 炉排炉的炉排不仅制造复杂,成本高,而且体积庞大,占地面积大,因而不适合于中小城镇垃圾处理量不十分大的场合。

    回转炉

    回转炉焚烧系统系衍生于已广泛用于水泥工业中耐火砖衬里回转锻烧窑设计。垃圾由倾斜且缓慢旋转的旋转窑上方前端送入,藉由旋转速度控制垃圾前进速度,使垃圾在窑内往前输送过程中完成干燥、焚烧及灰冷却之过程,而冷却后之灰渣由炉窑下方末端排出。回转窑整个炉体可由冷却水管及有孔钢板焊接形成桶形,也可由钢制圆桶内部加装防火衬组成,炉体向下方倾斜,分成干燥燃烧及后燃烧三区段,并由前后两端特殊轮子支撑。特殊轮子则由四个滚轮支持,由链轮驱动装置转动轮子而旋转炉体,垃圾在炉体上,因旋转而获得良好的翻搅及向前输送,预热空气由底部穿过有孔钢板至窑内,使垃圾能完全燃烧。

    回转窑燃烧适应性广,可焚烧不同性能的废弃物,此种炉型机械零件比较少,故障少,可以长时间连续运行。但回转窑的热效率低,如需辅助燃料时消耗较多,排出气体的温度低,有恶臭,需要脱臭装置或导入高温后燃室焚烧,由于窑身较长,占地面积大,且后燃室的炉排结构要求较为严格,因此其成本高,价格较昂贵。

    城市生活垃圾焚烧炉在发达国家已是比较成熟的技术,发达国家焚烧的垃圾热值大多在2000kcal/kg以上。国内目前自行开发研制的城市生活垃圾焚烧炉多属于简易焚烧炉,尚不能实现高效焚烧和低污染排放。引进炉排焚烧炉则价格昂贵,经济性较差,难推广应用。

    流化床炉

    流化床炉燃烧技术是本世纪六十年代初得到迅速发展起来的一种新型清洁燃烧技术。采用该技术的焚烧炉的基本特征在于在炉膛下部布置有耐温的布风板,板上装有载热的惰性颗粒,通过床下布风,使惰性颗粒呈沸腾状,形成流化床段,在流化床段上方设有足够高的燃烬段(即悬浮段)。

    一般物料投入流化床后,颗粒与气体之间传热和传质速率高,物料在床层内几乎呈完全混合状态,投向床层的废弃物能迅速分散均匀。由于载热体贮蓄大量的热量,可以避免投料时炉温急剧变化,床层的温度保持均一,避免了局部过热,因此床层温度易于控制。同时它具有燃料效率高,负荷调节范围宽,污染物排放低,热强度高,适合燃用低热值燃料等优点。可以说我国目前在中小城镇最有发展前景的垃圾焚烧炉为流化床炉。尤其是我国的垃圾热值相对偏低,要实现其高效稳定燃烧,流化床焚烧技术无疑是最佳选择。

    流化床焚烧炉的优点主要表现在如下几个方面:

    1. 操作方便、运行稳定。垃圾经破碎混合后,质地相对均匀,流化床床料为石英砂蓄热量大,因而避免了床的急冷急热现象,使燃料稳定。垃圾的干燥、着火、燃烧与后燃烧几乎同时进行,无需复杂的调整,燃烧控制容易,并易于实现自动化,能在极短时间内完成起动或停止,因此可实现连续燃烧。

    2. 耐久性好,使用寿命长。炉内没有机械运动部件,故使用寿命长。由于燃烧均匀,不会产生局部过热现象,加之炉子为箱式结构,与耐火材料的热膨胀相适应,因此在一定程度避免了耐火材料的损坏。

    3. 可采取全面的防二次污染的措施,对焚烧时产生的有害物质进行了处理,如不加任何附加设备,仅以流化床所特有的燃烧方式就可把Nox含量降到100ppm以下。

    流化床焚烧炉以其本身的特点,减少了废水的产生量。炉渣呈干态排出,无渣坑废水,亦不需处理重金属污水的设备。垃圾槽内的废水可向焚烧炉内喷散雾化焚烧处理。

    4. 流化床焚烧炉由于炉内燃烧强度和传热强度高,相同垃圾处理量的流化床炉体积比炉内要小,故而投资省,适用于大型化发展。

    5. 燃料适应性广,可燃烧高水份,低热值,高灰份的垃圾,床内混合均匀,燃烬度高,使垃圾容积大大减少,特别适合垃圾热值随季节性变化很大的特点。

    6. 炉子构造简单,炉内没有运动部分。

    综合上述三种垃圾焚烧炉型的介绍,归纳出各种焚烧方式的优缺点,从中可见流化床垃圾焚烧综合性能较为优越,尤其是我国的垃圾热值相对偏低,要实现其高效稳定燃烧,流化床无疑是最佳选择。因此对我国目前城镇最有发展前景的垃圾焚烧炉应为流化床炉。

   



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