摘要: 熱解氣化焚燒垃圾的工藝于20世紀(jì)70年代在北美開發(fā)成功，主要用于處理都市垃圾和工業(yè)廢棄物,規(guī)模不大。垃圾熱解氣化焚燒已被公認(rèn)為垃圾焚燒處理的清潔生產(chǎn)工藝，代表了垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展方向。
        關(guān)鍵詞: 垃圾處理,熱解氣化焚燒,發(fā)電

一、城市垃圾熱解氣化焚燒發(fā)電的應(yīng)用與發(fā)展

　　熱解氣化焚燒垃圾的工藝于20世紀(jì)70年代在北美開發(fā)成功，主要用于處理都市垃圾和工業(yè)廢棄物,規(guī)模不大，最大的爐子處理量為90-100t／d。

        80年代研究表明，熱解氣化焚燒能有效抑制二惡英的產(chǎn)生，使熱解氣化焚燒工藝得以進(jìn)一步獲得廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，日本單臺(tái)爐的處理能力已經(jīng)提高到600t／d。日本的荏原公司開發(fā)了流化床熱解氣化焚燒爐，1984年3月在日本藤澤市巳建成了3×130t／d城市垃圾發(fā)電廠，日本久保川公司利用爐排爐也實(shí)現(xiàn)了熱解氣化焚燒，1997年建成界市垃圾焚燒發(fā)電廠，單臺(tái)爐處理能力達(dá)到230t／d。而東京墨田垃圾發(fā)電廠采用爐排爐熱解氣化焚燒，單臺(tái)爐處則能力達(dá)600t／d。

　　我國(guó)深圳龍崗中心城區(qū)垃圾焚燒發(fā)電廠引進(jìn)加拿大CAO工藝，于1999午12月建成了3×100t／d垃圾熱解氣化焚燒發(fā)電廠，是我國(guó)第一座垃圾熱解氣化焚燒發(fā)電廠，被列為國(guó)家經(jīng)貿(mào)委能源綜合利用示范項(xiàng)目。

        2002年，深圳道斯集團(tuán)引進(jìn)美國(guó)Basic拋式爐排熱解氣化焚燒爐在南海市建成2×200t／d垃圾發(fā)電廠。

　　2002年,東莞博海環(huán)保公司在東莞摩街開發(fā)建設(shè)的2×150t／d回轉(zhuǎn)窯熱解氣化焚燒發(fā)電廠建成投產(chǎn)。

　　2002年,深圳漢氏環(huán)保公司開發(fā)的LXRF立式熱解氣化焚燒爐通過建設(shè)部科技成果鑒定，并開始建設(shè)2×100t／d的濟(jì)南市垃圾焚燒發(fā)電廠。

        垃圾熱解氣化焚燒已被公認(rèn)為垃圾焚燒處理的清潔生產(chǎn)工藝，代表了垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展方向。

二、熱解氣化焚燒工藝的特點(diǎn)

　　 這里所說的垃圾熱解氣化焚燒，是指垃圾首先在供氧不足的條件下燃燒，依靠部分垃圾的燃燒熱控制溫度在600-800℃，使垃圾中的可分解物質(zhì)分解成為可燃?xì)怏w，然后在二燃室供給充足的空氣使可燃?xì)怏w完全、充分燃燒，使有毒有害物質(zhì)完全分解，實(shí)現(xiàn)無害化處理，高溫?zé)煔庠俳?jīng)余熱鍋爐產(chǎn)生高溫蒸汽發(fā)電，熱解氣化焚燒工藝首先在北美獲得應(yīng)用，這種焚燒爐被稱為SAU(Starved Air Oxidation)，意思是缺氧爐。在加拿大稱為CAO(Controlled Air Oxidation)，意思是控制空氣氧化。其特點(diǎn)是二個(gè)燃燒室，或稱之為二段式燃燒，通過控制二個(gè)燃燒室的供風(fēng)量和溫度來實(shí)現(xiàn)熱解氣化和完全燃燒。在-燃室供風(fēng)量只有理論需要空氣量的70％～80％，溫度控制在600-800℃，僅讓部分垃圾燃燒，依靠其燃燒熱使其余垃圾分解成為可燃?xì)怏w；二燃室供風(fēng)量為理論需要量的130％～200％，溫度控制在1000℃左右，停留時(shí)間2秒，使可燃?xì)怏w充分燃燒，有毒有害氣體完全分解，達(dá)到無害化。

三、熱解氣化焚燒發(fā)電--清潔的生產(chǎn)工藝

　　 熱解氣化焚燒爐不同于傳統(tǒng)的垃圾直接焚燒的爐排爐，講得通俗一點(diǎn)，垃圾直接焚燒就如直接燒煤，而垃圾熱解氣化焚燒則有如將煤氣化后再燃燒。前者污染嚴(yán)重，而后者屬清潔燃燒。

　　傳統(tǒng)的爐排式垃圾焚燒爐源廠燃煤鍋爐，將鍋爐與燃燒爐設(shè)計(jì)融為一體，爐溫受鍋爐和爐排材料耐溫的限制，溫度不高(850-900℃)，且波動(dòng)較大；強(qiáng)制氧化燃燒，煙塵量大；金屬、N、S充分氧化導(dǎo)致煙氣中重金屬氧化物、NOx、SO2含量高，二惡業(yè)更高達(dá)136ng／Nm3，必須采取多級(jí)嚴(yán)格的煙氣凈化措施。

　　熱解氣化焚燒垃圾工藝則將垃圾焚燒與鍋爐設(shè)計(jì)為兩個(gè)獨(dú)立的單元，垃圾焚燒部分又間隔成兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單元。一燃室實(shí)現(xiàn)垃圾熱解氣化與減量化，二燃室保證完全燃燒實(shí)現(xiàn)無害化，高溫?zé)煔庠俳?jīng)鍋爐產(chǎn)生高溫蒸汽發(fā)電、供熱，實(shí)現(xiàn)資源化。由于垃圾熱解氣化焚燒爐的獨(dú)特的分段式設(shè)計(jì)，在三個(gè)不同單元中各自以最優(yōu)化的條件實(shí)現(xiàn)了垃圾處理的減量化、無害化，資源化。

        實(shí)踐表明：

        1．垃圾熱解氣化焚燒發(fā)電可以有效實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的減量化。垃圾熱解氣化焚燒爐的產(chǎn)渣量一般為垃圾的20％左右，而深圳龍崗中心城區(qū)垃圾焚燒發(fā)電廠的爐渣，金屬和玻璃分檢回收后，余渣已全部制成市政用磚，只有少量飛灰需單獨(dú)固化填埋，其量不足垃圾處理量的1％。

        2．熱解氣化焚燒可以有效地實(shí)現(xiàn)垃圾處理的無害化。國(guó)家環(huán)境分析測(cè)試中心對(duì)我國(guó)首座垃圾熱解氣化焚燒爐--深圳龍崗區(qū)中心城區(qū)垃圾焚燒發(fā)電廠的監(jiān)測(cè)

        深圳市龍崗區(qū)中心城區(qū)垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣監(jiān)測(cè)結(jié)果，是在未安裝好布袋除塵器時(shí)的監(jiān)測(cè)結(jié)果。除煙塵含量為508mg／m3，超過標(biāo)準(zhǔn)限值80mg／m3和煙氣黑度超標(biāo)外，其它指標(biāo)都低于國(guó)家規(guī)定的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)限值。其中S02和NOx甚至低一個(gè)數(shù)量級(jí)。日本荏原公司熱解氣化熔融爐的煙氣監(jiān)測(cè)結(jié)果見表3，也顯示了同樣的結(jié)果，這就意味著垃圾熱解氣化焚燒爐的煙氣污染物質(zhì)很低，凈化非常簡(jiǎn)單，只須安裝布袋收塵器即可完全滿足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)限值，有效地實(shí)現(xiàn)了無害化處理目標(biāo)。
 

        注：此處氮氧化物較龍崗中心城區(qū)垃圾發(fā)電廠CAO工藝的高，主要是熔融爐高溫燃燒所致。

　　熱解氣化焚燒爐能有效地控制煙氣中的二惡英的產(chǎn)生，在我國(guó)尚缺乏有效的煙氣二惡英監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，但國(guó)外提供的數(shù)據(jù)顯示，熱解氣化焚燒爐煙氣經(jīng)布袋收塵后可以達(dá)到0.5ng／m3。而爐排爐垃圾直接焚燒時(shí)煙氣中二惡英含量為4-136ng／m3。經(jīng)多級(jí)嚴(yán)格凈化也可以達(dá)到0.1ng／m3以下，但工藝復(fù)雜，成本高，須排放大量廢水廢渣及飛灰，二次污染嚴(yán)重。

        熱解氣化焚燒爐能抑制二惡英和NOx、SO2產(chǎn)生的機(jī)理：

　　一是二燃室溫度高達(dá)1000℃，停留時(shí)間超過2秒，能使多氯聯(lián)苯類物質(zhì)、殘?zhí)康韧耆紵纸猓苟河埩袅繕O少。
　　二是已分解的多氯聯(lián)苯類物質(zhì)在有CuCl2、C原子催化的條件下，在250-300℃期間會(huì)再合成二惡英。而一燃室的缺氧燃燒使得Cu的氧化極少，沒有了CuCl2和碳原子的催化，二惡英的合成也就沒有了可能。
　　三是一燃室缺氧燃燒屬還原性氣氛，N、S極少氧化而殘留在渣中。

        3．垃圾熱解氣化焚燒發(fā)電，可以充分回收能源實(shí)現(xiàn)垃圾處理的資源化。深圳市龍崗中心城區(qū)垃圾發(fā)電廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，處理每噸垃圾可發(fā)電300~500kWh(隨垃圾熱值而變)，廠自用電15％-20％，可外供電80％～85％．有良好的經(jīng)濟(jì)效益，7～10年內(nèi)可以收回建設(shè)投資。如能實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供、聯(lián)合發(fā)電，效益將更好。

        4．城市垃圾熱解氣化焚燒發(fā)電符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。原生垃圾填埋既浪費(fèi)了可再生資源，還要花錢、費(fèi)力、污染環(huán)境，給子孫留下禍根，實(shí)不可取。

　　據(jù)此，我們可以得出一個(gè)結(jié)論，垃圾熱解氣化焚燒發(fā)電是都市和工業(yè)垃圾處理的清潔生產(chǎn)工藝，適合我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)應(yīng)用。

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