垃圾后處理技術(shù)
2018-09-15
1 垃圾處理途徑和特點(diǎn)
填埋、堆肥和焚燒是垃圾處理的主要途徑：垃圾填埋方式需占用大量的土地資源，填埋產(chǎn)生的惡臭氣體(甲烷、二氧化碳)和滲濾液，直接污染大氣、地表水源和地下水源。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，垃圾填埋和城市化進(jìn)程矛盾不斷加深，城市生活垃圾填埋已經(jīng)難以為繼。堆肥是處理與利用垃圾的一種方法。利用垃圾或土壤中的微生物，使垃圾中的有機(jī)物降解，形成一種類似腐蝕質(zhì)土壤的物質(zhì)，常用作肥料改善土質(zhì)。其優(yōu)點(diǎn)是投資較低、技術(shù)簡單、垃圾分解后作為肥料再利用;缺點(diǎn)是對垃圾分類要求高、分解中會(huì)產(chǎn)生氣體污染環(huán)境。該方法適用于垃圾分類系統(tǒng)較完善、可降解有機(jī)物含量較高的城市垃圾處理。
2013年歐盟人均產(chǎn)生481公斤垃圾，其中有百分之四十三被分類回收或堆肥。焚燒是垃圾處理“三化”的有效方式。焚燒后垃圾的質(zhì)量、體積約為原來1/10和1/20，約2.5t垃圾的熱值和1t煙煤的熱值相當(dāng)，如將這些垃圾合理應(yīng)用，我國每年可節(jié)煤約5000萬t，與填埋、堆肥方式相比有巨大的優(yōu)勢。西方發(fā)達(dá)國家在上世紀(jì)七十年代就投產(chǎn)了一批焚燒垃圾發(fā)電站。我國在深圳、杭州、珠海等城市也投建了多座垃圾焚燒發(fā)電站，并取得了良好的效果。近年我國發(fā)布了很多政策，例如垃圾處置補(bǔ)貼，垃圾焚燒發(fā)電電價(jià)補(bǔ)貼、稅費(fèi)減免等政策方針推動(dòng)垃圾的資源化發(fā)展。在良好的政策引導(dǎo)和技術(shù)支持下，垃圾焚燒發(fā)電供熱已發(fā)展成為我國城市垃圾“三化”處理的主要發(fā)展方向。
2 垃圾焚燒
從燃料角度來說，燃燒熱值達(dá)一定值時(shí)，才能從設(shè)備、能量的投入中獲得收益。當(dāng)垃圾發(fā)熱值>5000kj/kg時(shí)燃燒穩(wěn)定，燃燒效果較好;而發(fā)熱值≤3344kj/kg時(shí)，燃燒不穩(wěn)定，此時(shí)需投燃油助燃。垃圾中含水量較大，需要在焚燒前進(jìn)行干燥處理，一些垃圾處理過程產(chǎn)生有害的劇毒物質(zhì)，需進(jìn)行分類，這些預(yù)處理和分類會(huì)加大設(shè)備和運(yùn)行的投入。垃圾焚燒技術(shù)主要有三大類：層狀燃燒技術(shù)，主要是爐排爐燃燒;旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù)，主要是回轉(zhuǎn)窯燃燒;流化床燃燒技術(shù)，主要是循環(huán)流化床燃燒?！ ?/p>
2.1層狀燃爐技術(shù)
爐排爐從上往下分為幾層爐排，爐排由傳動(dòng)裝置帶動(dòng)，上下各層爐排運(yùn)動(dòng)方向相反。垃圾燃料通過進(jìn)料裝置進(jìn)入爐排隨爐排依次由上往下移動(dòng)、燃燒;燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)輻射和對流的方式傳熱給鍋內(nèi)給水產(chǎn)生高溫高壓蒸汽帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)，低溫?zé)煔饨?jīng)除塵、脫硫脫銷等設(shè)備達(dá)標(biāo)后由煙囪排出。在爐排移動(dòng)過程中，垃圾燃料依次通過干燥區(qū)、燃燒區(qū)和燃盡區(qū)。在干燥區(qū)完成垃圾燃料的干燥和加熱，揮發(fā)出可燃?xì)怏w等過程，是燃燒的準(zhǔn)備階段，需要的空氣量少;在燃燒區(qū)完成垃圾燃料和可燃?xì)怏w的燃燒，需要鼓入大量空氣;燃盡階段是燃料燃盡排渣階段。垃圾組分不同，各階段所需時(shí)間和空氣量也同，合理控制爐排運(yùn)轉(zhuǎn)速度、給料層厚度和風(fēng)量配比，才能獲得更好的焚燒效果。這種燃燒方式對入爐垃圾要求不是很高，不需進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理。但焚燒垃圾的爐排的材質(zhì)規(guī)格和加工精度很高，傳動(dòng)機(jī)械的結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，故設(shè)備的投入、運(yùn)行和維護(hù)成本也較高。西方發(fā)達(dá)國家普遍采用這種燃燒技術(shù)，且已發(fā)展得較為成熟?！ ?/p>
2.2回轉(zhuǎn)爐技術(shù)
爐體為傾斜的圓筒形，內(nèi)壁采用耐火磚砌筑或水冷壁敷設(shè)。爐筒由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，內(nèi)壁上有擋板，垃圾燃料由筒體旋轉(zhuǎn)從下部反復(fù)帶到上部，靠自重落下，與鼓入的空氣和高溫?zé)煔膺M(jìn)行充分接觸，因而燃燒比較完全。調(diào)節(jié)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)速度和風(fēng)量即可控制燃燒，操作簡單，焚燒均勻、速度快，運(yùn)行和維護(hù)成本較低?；剞D(zhuǎn)爐的熱效率較低，燃燒中會(huì)伴隨著臭味，需加裝脫臭裝置或?qū)敫邷睾蠓贌?。國?nèi)外一般用于醫(yī)用垃圾的焚燒?！ ?/p>
2.3流化床技術(shù)
循環(huán)流化床的原理是燃料在流化狀態(tài)下燃燒。一定顆粒燃料和脫硫用的石灰石經(jīng)給料器進(jìn)入爐床，空氣通過爐床以一定速度向上吹入爐膛，粒狀燃料在爐床上翻滾和燃燒，與空氣和高溫?zé)煔獬浞纸佑|，呈流化狀。粗粒在下部燃燒，細(xì)粒在上部燃燒，吹出爐膛的粒子進(jìn)入旋風(fēng)分離器分離后，再進(jìn)入爐膛中循環(huán)燃燒，燃盡后的灰渣經(jīng)冷渣器后排出爐外。循環(huán)流化床著火穩(wěn)定性很好，低負(fù)荷時(shí)燃燒穩(wěn)定性也很好;燃料適用性廣，對焚燒熱值低、水份高的城市生活垃圾有很好的適用性;負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍較大，爐效率可達(dá)百分之九十五以上。循環(huán)流化床獨(dú)特的燃燒方式和機(jī)理，其有害物質(zhì)如氮氧化物、二惡英等的產(chǎn)生和排放量少于其他方式，循環(huán)流化床鍋爐被公認(rèn)是垃圾焚燒產(chǎn)生二惡英較少的鍋爐?！ ?/p>
3 垃圾焚燒技術(shù)
3.1二惡英
二惡英是垃圾焚燒中含Cl化合物產(chǎn)生的一種強(qiáng)致癌、毒性物質(zhì)。目前減少二惡英生的主要技術(shù)措施是“3T”原則：溫度控制，提高爐膛溫度;過程時(shí)間控制，提高高溫區(qū)停留時(shí)間;過程擾動(dòng)控制，提高擾動(dòng)強(qiáng)度。另外控制燃燒的過量空氣系數(shù)，采用活性炭吸附等措施也可減少二惡英的產(chǎn)生和排放?！ ?/p>
3.2二氧化硫和氮氧化物
和化學(xué)燃料一樣，垃圾焚燒會(huì)產(chǎn)生硫、氮的氧化物。垃圾焚燒電廠主要采用傳統(tǒng)的脫硫脫硝工藝，使得煙氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)?！ ?/p>
3.3焚燒的灰渣
垃圾焚燒會(huì)產(chǎn)生飛灰和爐灰渣。這些灰渣中不僅含有二英，還富含重金屬元素(如鉛、鎘、鉻、鋅等)，對人們健康的危害較大，須將垃圾焚燒后的灰渣作為危險(xiǎn)固體廢物進(jìn)行處理。目前國內(nèi)外主要采用飛灰固化和飛灰穩(wěn)定化進(jìn)行處理，如采用水泥固化填埋、密封填埋、和化學(xué)穩(wěn)定后填埋等方式處理垃圾焚燒后灰渣.
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