城市生活垃圾气化熔融焚烧系统探析

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1、城市生活垃圾气化熔融焚烧系统探析　　摘要：城市生活垃圾气化熔融焚烧是一种较新型的垃圾焚烧处理技术，生活垃圾气化熔融焚烧的研究表明，垃圾在1300℃的温度下，二恶英基本上完全分解，重金属可以被有效固化。该文介绍了目前国内外常用的几种生活垃圾气化熔融炉工艺，以及该工艺在二恶英和重金属控制方面的优点；指出了该工艺在上海市规模化应用存在的问题，并提出了今后研发的方向。关键词：生活垃圾；气化熔融炉；二恶英；重金属前言至2010年底，上海市人口已达2300万，城市规模日益扩大，生活垃圾年产生总量达到了730万吨，并以每年5%的幅度增长。城市生活垃圾的处理处置已经成为上海市环境卫生和环境治理方面

2、亟须解决的问题。目前，世界各发达国家都在积极开发先进的生活垃圾处理技术，其中，气化熔融技术以其优异的环保性能和显著的垃圾减量化效果，成为各国竞相开发的前沿技术[1,2]。一、目前生活垃圾处理现状目前，上海市生活垃圾处理处置方式主要为填埋、焚烧、堆肥等，其中填埋量所占比例最大，超过了50%，其次是焚烧和堆肥[3,4]。三种处理方式的比较见表1。9表1三种垃圾处理方式的特点比较目前垃圾填埋场的污染问题已在全国普遍出现，而所造成的危害也日趋严重。垃圾填埋场大部分温室气体都直接排放到空气中，成为重要的温室气体排放源。同时，垃圾填埋场的臭气问题是居民投诉的重点问题。为节约用地和垃圾减量，人们

3、不得不把目光转向垃圾焚烧。对垃圾焚烧发电存在的最大争议在于二恶英，它具有致癌、致突变及生殖毒性。2001年3月，由英国埃可塞特大学的国际绿色和平组织研究实验室发表的《焚化炉与人类健康》的长篇报告揭示，即便是经过改良的新型焚化设施烟气排放的二恶英及重金属数量已大为减低，但在灰烬中的二恶英及重金属含量却相应提高。焚化并不能完全消除废物中的有毒物质，只是改变了它们的形态，部分物质的毒性甚至较原来更高。21世纪的城市生活垃圾处理技术应高效综合回收资源、低污染物排放，最大限度地减容、减量。因此，生活垃圾气化熔融焚烧技术被认为是近年来世界各国尤其是发达国家为解决垃圾焚烧过程产生二恶英而开发出的

4、新一代垃圾焚烧工艺。二、气化熔融炉的技术特点9生活垃圾气化熔融技术是指将生活垃圾中的有机成份气化和无机成份熔融相结合，完全燃烧垃圾中可燃成份的同时熔融焚烧后的无机灰渣，并回收灰渣中的有价金属、熔融渣等有用物质的一种垃圾处理技术[5,6]。目前比较成熟的生活垃圾气化熔融焚烧技术有回转窑式和流化床式。（一）回转窑式生活垃圾气化熔融焚烧技术垃圾破碎后由螺旋给料器加入到由高温空气加热的回转窑内，一边接受由回转形成的搅拌作用，一边进行热分解气化。生活垃圾在回转窑的前端先被干燥，到了回转窑的中部后垃圾被部分燃烧和热分解气化，气化残留物在回转窑的后端进行熔融焚烧。从回转窑排出的可燃气直接进入回旋

5、式熔融炉内，生产的半焦和不燃物从回转窑后部排出，经冷却器冷却后由分离装置将粗大的不可燃物和细小的半焦分离，然后将粉碎后的半焦输送至回旋式熔融炉，与自回转窑排出的可燃气一并在1300℃下进行高温焚烧[7]。因高温形成的熔融状态炉渣和金属从炉底排出，然后被水急速冷却，被冷却的熔融炉渣和金属经分选机分选出金属和无机残渣，炉渣可以作为建筑材料，金属可以回收利用。高温烟气经余热锅炉回收余热用于发电或供热。为防止二恶英重新合成，从余热锅炉中排出的烟气经急冷塔急速冷却至200℃以下，然后经烟气净化处理后通过烟囱排放。该技术目前最大的处理能力可以达到300t/d[8]。（二）流化床式生活垃圾气化熔

6、融焚烧技术9由于目前流化床式生活垃圾焚烧技术较为成熟，因此可以采用不同的流化床气化炉与熔融炉衔接，形成多种形式的流化床式气化熔融炉。经预处理的生活垃圾通过加料器送入流化床气化炉中，在500～600℃的流化床内气化；流化床的空气过剩系数保持在0.1～0.3之间，流化床气体产物包括不燃物、飞灰和砂子，一并从气化炉底排出。采用分离装置将砂子与其他物质分离，砂子重新送入气化炉内，其他物质送入熔融炉内，在约1300℃以上的高温下进行熔融燃烧。该技术主要包括气化和熔融两个阶段，垃圾在气化炉中气化，产生可燃气体；飞灰和炉渣在熔融炉中熔融，二恶英可以被彻底分解，高挥发点的重金属被固化在熔渣中，低挥

7、发点的重金属一部分转移至熔渣中，一部分发生气化现象转移至熔融飞灰和废气中，再通过后续工艺进行进一步处理，从而可有效防止重金属的转移。三、目前气化熔融炉的主要应用情况及优势9当前，气化熔融技术在各发达国家发展较为迅速，其最早于二十世纪70～80年代出现在美国和西欧，80～90年代以后传入日本，并在日本迅速发展和推广，目前日本已经成为应用气化熔融技术最多的国家，新日本制铁所至少在16个地方建造了25座垃圾气化熔融处理厂；90年代以后，韩国、中国台湾、澳大利亚、东欧、南美等