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4種垃圾焚燒爐技術解析
添加時間:2016/4/8 [打印] [返回] [收藏]
來源:E20環境平臺《固廢觀察(第二期)》

作者:安淼

垃圾焚燒技術萌芽于 19 世紀末。20 世紀以來,隨著城市垃圾產量的大幅度提升和焚燒技術的不斷發展,垃圾焚燒已經成為了很多國家大力發展的垃圾處理技術。

垃圾焚燒爐是垃圾焚燒技術的核心。早期的焚燒爐是由燃煤發電鍋爐廠家生產制造的,并不適用于生活垃圾的燃燒。隨著垃圾焚燒工藝的發展,垃圾焚燒爐技術已經成熟,全世界各種型號的垃圾焚燒爐達到 200 多種,但應用廣泛、具有代表性的垃圾焚燒爐技術主要有四大類,即機械爐排焚燒爐技術、流化床焚燒爐技術、回轉窯焚燒爐技術和熱解氣化焚燒爐技術。

目前我國的垃圾焚燒廠建設適宜采用比較成熟的機械爐排焚燒爐。在有完善預處理系統的情況下,也可以采用流化床焚燒爐技術。回轉窯和熱解氣化焚燒爐技術應用較少,可以作為前兩種技術的補充。

機械爐排焚燒爐技術

機械爐排焚燒爐是較早發展的垃圾焚燒爐型式,經過長期的發展,技術已經日趨完善,運行可靠性高,是目前垃圾焚燒爐市場上的主導產品。

機械爐排焚燒爐根據爐排的結構和運動方式不同而型式多樣,但燃燒原理大致相同,垃圾在爐排上進行層狀燃燒,經過干燥、燃燒,燃盡后灰渣排出爐外。各種爐排都會采用不同的方式使垃圾料層不斷得到松動以及使垃圾與空氣充分接觸,從而達到較理想的燃燒效果。垃圾的燃燒空氣由爐排底部送入,根據垃圾熱值與水分的不同,送入爐排的風可以是熱風或冷風。目前,機械爐排焚燒爐的形式主要包括順推式爐排爐、逆推式爐排爐、往復翻動式爐排爐和滾動式爐排爐。

機械爐排焚燒爐對垃圾預處理要求低,對垃圾熱值適用范圍廣,運行維護簡便。此外,機械爐的單臺處理能力較大,尤其適用于大規模垃圾集中處理。

但機械爐排焚燒爐的機械結構較復雜,爐排的材質要求和加工精度要求高,造價及維修費用較高。

流化床焚燒爐技術

流化床焚燒爐技術也是一種較為成熟的技術,它主要依靠爐膛內高溫流化床料的高熱容量、強烈摻混和傳熱的作用,使送入爐膛的垃圾快速升溫著火,形成整個床層內的均勻燃燒。流化床焚燒爐是利用流態化技術進行垃圾的焚燒,在爐內有大量的石英砂作為熱載體,垃圾在爐內懸浮燃燒。

流化床焚燒爐對垃圾有嚴格的預處理要求,必須將垃圾破碎成較小的粒徑方能入爐焚燒,導致預處理環節能耗高且對臭氣控制要求嚴格。流化床焚燒爐的垃圾和床料處于流化狀態,磨損嚴重,維修較頻繁,年運行時間較機械爐排爐短。

另外,由于國內目前的垃圾熱值較低,難以單獨燃燒,需要與煤進行混燒。流化床焚燒爐的優點是,由于垃圾經過破碎,使其燃燒速度快、燃盡率高、啟停爐便捷,一般排出爐外的未燃物均在 1% 左右,是幾種方式中最低的。另外,流化床焚燒爐的結構較簡單,造價較低。

回轉窯焚燒爐技術

回轉窯焚燒爐爐體為采用耐火磚或水冷壁爐墻的圓柱形滾筒。它是通過爐體整體轉動,使垃圾均勻混合并沿傾斜角度向傾斜端翻騰狀態移動。為達到垃圾完全焚燒,一般設有二燃室。在焚燒垃圾時,垃圾由回轉窯上部供應,筒體慢慢旋轉,使垃圾不斷翻轉并向后移動,垃圾逐漸干燥、燃燒、燃盡,然后排至排渣裝置。

調節回轉窯的轉速,可以影響垃圾在窯中的停留時間,并且對垃圾在高溫空氣及過量氧氣中施加較強的機械碰撞,能得到可燃物質及腐敗物含量很低的爐渣。該技術的主要缺點是垃圾處理量不大,飛灰處理難,燃燒不易控制,在當前的垃圾焚燒中應用較少。

熱解氣化焚燒爐技術

熱解氣化焚燒爐技術首先在北美獲得應用,這種焚燒爐在加拿大稱為CAO(Controlled Air Oxidation),意思是控制空氣氧化,在發達國家有少量的應用。

熱解氣化焚燒爐有二個燃燒室,通過控制二個燃燒室的供風量和溫度來實現熱解氣化和完全燃燒。在第一燃燒室供風量為理論需要空氣量的 70%-80%,溫度控制在 600-800°C,僅讓部分固廢燃燒,依靠其燃燒熱使其余固廢分解成為可燃氣體;二燃室供風量為理論需要量的 130%-200%,溫度控制在 1000°C左右,停留時間 2 秒,使可燃氣體充分燃燒,有毒有害氣體完全分解,達到無害化。

熱解氣化焚燒能有效抑制二噁英的產生,缺點是垃圾處理規模較小、系統復雜、運行成本較高,在國內尚無工程應用。

作者系上海環境衛生工程設計院技術總監

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