一、綜述
垃圾焚燒可以實(shí)現(xiàn)垃圾處理的減量化、資源化、無害化，回收其熱量用于發(fā)電、供熱等。垃圾焚燒處理已成為一些發(fā)達(dá)國(guó)家處理垃圾的主要方式。某垃圾焚燒處理發(fā)電廠是某某市與加拿大建設(shè)的一座總投資4.1億元的垃圾焚燒發(fā)電廠，總占地面積３萬多平方米。設(shè)計(jì)有四臺(tái)垃圾焚燒爐、四臺(tái)余熱鍋爐、兩臺(tái)6MW汽輪發(fā)電機(jī)組。四條生產(chǎn)線共設(shè)計(jì)日處理垃圾600噸，年發(fā)電量為8797千瓦時(shí)，１噸垃圾可產(chǎn)生不少于300KWh的電能。
該工程的核心技術(shù)為世界第三代CAPS技術(shù)，即控氣型固體廢棄物熱分解處理技術(shù)，使用此技術(shù)建設(shè)了4臺(tái)CAPS熱解爐。4臺(tái)余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽供給兩臺(tái)6MW汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，真正實(shí)現(xiàn)了變廢物為資源。

某某垃圾焚燒電廠概貌
二、垃圾焚燒爐及相關(guān)設(shè)備
某垃圾焚燒電廠的垃圾焚燒爐采用加拿大制造的順推、多級(jí)機(jī)械爐排焚燒爐。焚燒爐應(yīng)用了世界第三代控氣型固體廢棄物熱分解處理技術(shù)(CAPS)，可有效減少焚燒產(chǎn)生的有毒氣體。
1.垃圾倉(cāng)結(jié)構(gòu)
垃圾由汽車運(yùn)到處理廠后倒入垃圾倉(cāng)內(nèi)。垃圾新入倉(cāng)的垃圾在倉(cāng)內(nèi)存放3天后就可入爐燃燒。垃圾在倉(cāng)內(nèi)存放時(shí)經(jīng)過發(fā)酵、排出滲濾水后可提高進(jìn)爐垃圾的熱值，又使垃圾容易著火燃燒。在倉(cāng)內(nèi)，用吊車的抓斗將垃圾送至爐前料斗。
2.一燃室及焚燒爐爐排結(jié)構(gòu)
垃圾焚燒爐為往復(fù)式、順推、多級(jí)機(jī)械爐排焚燒爐。焚燒爐內(nèi)有一個(gè)給料器和8個(gè)燃燒爐排單元組成，包括干燥段的兩級(jí)爐排、氣化燃燒段的四級(jí)爐排和燃盡段兩級(jí)爐排。焚燒爐內(nèi)溫度控制在700℃以內(nèi)。燃盡的垃圾從最后一級(jí)爐排離開焚燒爐落入灰槽中。
1)給料器和防火門
給料器通過給料器(Loading Ram)將落入料斗的垃圾從防火門前推入燃燒室。給料器只負(fù)責(zé)給料，不提供燃燒空氣，并通過防火門與燃燒區(qū)隔離。防火門在給料器收回時(shí)保持關(guān)閉狀態(tài)。關(guān)閉防火門可使?fàn)t膛與外界隔開，維持爐內(nèi)負(fù)壓。同時(shí)，燃燒室的入口處有溫度測(cè)點(diǎn)，當(dāng)燃燒室入口的垃圾溫度過高時(shí)，電磁閥將控制防火門后的噴霧器噴水以防止防火門打開時(shí)給料斜槽上的垃圾將料斗中的垃圾引燃。
2)燃燒爐排
八級(jí)燃燒爐排分為兩級(jí)干燥爐排、四級(jí)氣化燃燒爐排和兩級(jí)燃盡段爐排。每級(jí)爐排下面都有液壓驅(qū)動(dòng)的脈沖推動(dòng)裝置。8級(jí)推動(dòng)裝置(推床)按一定順序推動(dòng)垃圾，使進(jìn)入焚燒爐的垃圾依次被與各級(jí)爐排相配合的的推床推到下一級(jí)爐排上。爐排上有均勻分布的小孔，用于噴出燃燒所需一次風(fēng)。供燃的一次風(fēng)由爐排下的一次風(fēng)管供給。垃圾在爐排推送過程中受到燃燒器和爐內(nèi)的熱輻射以及一次風(fēng)的吹烘，水分迅速蒸發(fā)，著火燃燒。
3)燃燒器布置
一燃室有兩個(gè)主燃燒器，如圖二17，18所示。焚燒爐內(nèi)燃燒爐排上方有溫度測(cè)點(diǎn)，當(dāng)焚燒爐啟爐時(shí)和燃燒溫度低于要求時(shí)，燃燒器17投油助燃。燃燒器18位于爐膛出口，用于補(bǔ)燃未燃盡的垃圾。燃燒器所需的空氣由四臺(tái)焚燒爐公用的一臺(tái)燃燒風(fēng)機(jī)(如圖二7所示)提供，燃燒器燃燒所需空氣為由大氣吸入的潔凈空氣。當(dāng)燃燒風(fēng)機(jī)故障或供風(fēng)不足時(shí)，由旁路(圖二 6所示)取送風(fēng)機(jī)的部分送風(fēng)供給燃燒器。
3.二燃室煙道
二燃室主要部分為圓筒形煙道，沒有管道等造成的煙氣死角。設(shè)置二燃室的目的是為了使煙氣在120~130%的理論空氣量下，1000℃左右的條件下停留>2s，使有害氣體在爐內(nèi)分解。在二燃室入口有副燃燒器，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到二燃室出口煙溫小于一定值時(shí)將點(diǎn)火補(bǔ)燃。二次風(fēng)在二燃室入口處進(jìn)入二燃室。二燃室有上下兩個(gè)出口通至余熱鍋爐，兩個(gè)出口前各有一個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)的擋板控制煙氣的進(jìn)入。
4.一、二次風(fēng)系統(tǒng)
每臺(tái)焚燒爐都配有一臺(tái)送風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)從垃圾池吸入空氣，同時(shí)也吸入從一燃室推床下部泄露到焚燒爐外部的氣體。這樣安排送風(fēng)的來源是為了保證垃圾倉(cāng)為微負(fù)壓狀態(tài)，避免垃圾倉(cāng)的氣體外泄。送風(fēng)進(jìn)入余熱鍋爐，經(jīng)余熱鍋爐的兩級(jí)空氣預(yù)熱器后進(jìn)入一個(gè)大混合集箱(如圖二21)，然后分別作為一、二次風(fēng)進(jìn)入焚燒爐的一燃室、二燃室。集箱還可以接受從不經(jīng)過余熱鍋爐的送風(fēng)旁路返回的送風(fēng)。離開集箱的一次風(fēng)又分兩條管路：管路1(圖二 10-1)通至三條風(fēng)管，供風(fēng)給1~3級(jí)爐排；另一條管路2(圖二 10-2)通至五條風(fēng)管，供風(fēng)給4~8級(jí)爐排。供給爐排的一次風(fēng)可以烘干垃圾、冷卻爐排并供給燃燒所需的空氣。管路1上的風(fēng)量調(diào)節(jié)閥應(yīng)根據(jù)焚燒爐入口的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。管路2上的風(fēng)量調(diào)節(jié)閥則應(yīng)根據(jù)焚燒爐爐膛的溫度和氧量進(jìn)行調(diào)節(jié)。爐膛的空氣量應(yīng)該為理論空氣量的70~80%。二次風(fēng)則經(jīng)過管路(圖二 25)進(jìn)入二燃室。二次風(fēng)供應(yīng)量為理論空氣量的120~130%。
5.排灰系統(tǒng)
由焚燒爐排出的灰渣落入灰槽中。兩條相平行的灰槽的布置方向與焚燒爐的布置方向垂直，四臺(tái)焚燒爐的灰槽橫向貫通。液壓驅(qū)動(dòng)的分灰器(圖二 23所示)選擇將灰渣落入某個(gè)灰槽中?；也鄣撞坎贾糜谢覀魉蛶?，負(fù)責(zé)運(yùn)走四臺(tái)焚燒爐排出到灰槽中的灰渣?；也壑幸蟊ＷC有一定的水位來浸沒灰渣。。
6.煙氣處理設(shè)備
煙氣由余熱鍋爐排出后首先進(jìn)入半干式洗氣塔，塔中利用霧化器將熟石灰漿從塔頂噴入塔內(nèi)，與煙氣中酸性氣體中和，可有效清除HCl、HF、 等氣體。在洗氣塔出口管道上有活性炭噴嘴，活性炭用于吸附煙氣中的二噁英/呋喃類物質(zhì)。煙氣之后即進(jìn)入布袋除塵器，使煙氣中的顆粒物、重金屬被吸附去除。最后將煙氣從煙囪排入大氣。

垃圾焚燒電廠垃圾焚燒爐工藝示意圖
1.由垃圾倉(cāng)來的空氣 2.送風(fēng)機(jī)吸入的潔凈空氣 3.推床下泄漏出的的空氣 4.料斗 5.燃燒器的供燃空氣入口 6.由其他焚燒爐送風(fēng)機(jī)來的部分空氣 7.供給四臺(tái)鍋爐燃燒器燃燒空氣的風(fēng)機(jī) 8.送風(fēng)機(jī) 9.爐下小混合集箱及旁路風(fēng)門 10.爐排風(fēng)總管 10-1. 前總風(fēng)門1 10-2.后總風(fēng)門2 11.手動(dòng)閥 12.氣動(dòng)閥 13.送風(fēng)至余熱鍋爐的送風(fēng)管道 14.給料器 15.一燃室 16.二燃室 17.主燃燒器1 18.主燃燒器2 19.副燃燒器 20.煙氣出口液壓擋板 21.空氣大混合集箱 22.余熱鍋爐 23.洗氣塔 24.布袋除塵器 25.防火門 26.爐排冷卻水 27.出料冷卻裝置 A.冷卻水進(jìn)口 B.冷卻水出口 C.噴水 D.熟石灰供給 E.壓縮空氣
三、垃圾焚燒電廠垃圾焚燒爐在污染物控制上的優(yōu)點(diǎn)
生活垃圾焚燒煙氣中的二噁英是近幾年來世界各國(guó)所普遍關(guān)心的問題。二噁英類劇毒物質(zhì)對(duì)環(huán)境造成很大危害，有效控制二噁英類物質(zhì)的產(chǎn)生與擴(kuò)散，直接關(guān)系到垃圾焚燒及垃圾發(fā)電技術(shù)的推廣和應(yīng)用。
1.二噁英的結(jié)構(gòu)
二噁英的分子結(jié)構(gòu)為1個(gè)或2個(gè)氧原子連接2個(gè)被氯取代的苯環(huán)。兩個(gè)氧原子連結(jié)的稱為多氯二笨并二噁英(PCDD，Polycholoro diabenzo-p-dioxin)，一個(gè)氧原子的稱為多氯二笨并呋喃(PCDF，Plolycholoro dibenzo-furan)。統(tǒng)稱二噁英(dioxin)。毒性最強(qiáng)的2,3,7,8-PCDD的毒性為氰化鉀的1000倍。dioxin對(duì)哺乳動(dòng)物有極強(qiáng)的毒性，且易溶于水，熱穩(wěn)定性好。


2.垃圾焚燒爐內(nèi)二噁英的產(chǎn)生原理
二噁英在焚燒爐內(nèi)的生成的來源是石油產(chǎn)品、含氯塑料，他們是二噁英的前體。生成方式主要是燃燒生成。生活垃圾中含大量的NaCl、KCl、 等，而焚燒物中經(jīng)常會(huì)有S元素，從而產(chǎn)生 。 和含Cl元素的鹽在有氧氣存在時(shí)反應(yīng)生成HCl。HCl又和Cu被氧化生成的的CuO反應(yīng)生成 。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，致使二噁英產(chǎn)生的最終要的催化物就是 和C元素(以CO為標(biāo)準(zhǔn))。
3.采用的控氣型固體廢棄物熱分解處理技術(shù)的焚燒爐在抑制二噁英產(chǎn)生方面的優(yōu)勢(shì)
控氣型熱解焚燒爐將焚燒過程分為二級(jí)燃燒室，一燃室進(jìn)行垃圾熱分解溫度控制為700℃以內(nèi)，讓垃圾在缺氧狀態(tài)下低溫分解，這時(shí)金屬Cu、Fe、Al等金屬元素不會(huì)被氧化，因而不會(huì)有 的產(chǎn)生，會(huì)大大減少二噁英的量；同時(shí)，由于HCl的產(chǎn)生量受殘氧濃度的影響，因而缺氧燃燒會(huì)減少HCl的產(chǎn)生；并且 自還原氣氛下也難以大量生成。由于控氣型垃圾焚燒爐是固體床，所以不會(huì)產(chǎn)生煙塵，不會(huì)有未燃盡的殘?zhí)歼M(jìn)入二燃室。垃圾中的可燃成份分解為可燃?xì)怏w，并引入氧氣充足的二燃室燃燒。二燃室溫度在1000℃左右并且煙道長(zhǎng)度使煙氣能夠停留2s以上，保證了二噁英等有毒有機(jī)氣體在高溫下完全分解燃燒。
此外，使用布袋除塵器避免了使用靜電除塵時(shí)Cu，Ni，F(xiàn)e顆粒對(duì)二噁英生成的催化作用。
四、余熱鍋爐設(shè)備
垃圾焚燒電廠的余熱鍋爐為煙道式余熱鍋爐，煙氣流動(dòng)方向在鍋爐中進(jìn)行5次轉(zhuǎn)折。鍋爐壓力4MPa，蒸發(fā)量15t/h。余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)如下圖所示。在爐膛、煙道以及高溫?zé)煔馊肟诓贾糜兴浔?br />1.煙氣流程
如圖三所示，煙氣從焚燒爐的二燃室通過上部或下部煙道(煙氣從下部經(jīng)過時(shí)不經(jīng)過水冷壁K ) 進(jìn)入余熱鍋爐。先經(jīng)過第二級(jí)過熱器E、第一級(jí)過熱器F、第二級(jí)空氣預(yù)熱器G，然后從下部進(jìn)入主爐膛與水冷壁換熱。之后在爐膛上部出口改變角度后向下依次通過第一級(jí)省煤器I、第一級(jí)空氣預(yù)熱器H、第二級(jí)省煤器J，之后的煙氣由煙道N離開余熱鍋爐。
2.送風(fēng)流程
如圖三所示，送風(fēng)機(jī)來的風(fēng)經(jīng)過管路A進(jìn)入余熱鍋爐，在爐內(nèi)經(jīng)過兩級(jí)空氣預(yù)熱器H、G換熱，之后由管路離開鍋爐。
3.汽水流程
如圖三所示，145℃的給水經(jīng)過兩級(jí)省煤器J、I(省煤器設(shè)置有給水旁路)，進(jìn)入鍋爐汽包L、汽包中過冷水由下降管進(jìn)入下集箱，經(jīng)爐內(nèi)水冷壁在4MPa下定壓加熱，蒸汽進(jìn)入兩級(jí)過熱器F、E后達(dá)到400℃，離開鍋爐進(jìn)入蒸汽總管。

余熱鍋爐結(jié)構(gòu)圖
A.送風(fēng)入口管道 B.送風(fēng)出口管道 C.上部高溫?zé)煹? D.下部煙道 E.第二級(jí)過熱器 F.第一級(jí)過熱器 G.第二級(jí)空氣預(yù)熱器 H.第一級(jí)空氣預(yù)熱器 I.第二級(jí)省煤器 J.第一級(jí)省煤器 K.水冷壁 L.汽包 M.集箱
五、汽輪發(fā)電機(jī)組及輔機(jī)系統(tǒng)
某某垃圾焚燒電廠的四臺(tái)余熱鍋爐配有兩臺(tái)汽輪機(jī)。主蒸汽系統(tǒng)采用集中<