城市垃圾焚烧发电技术及污染物控制方法研究

　　随着我国经济的快速发展，城市化的进程也越来越快。但随着城市人口的增加，如何处理日渐增多的城市生活垃圾是摆在我们面前的突出问题之一。目前，我国有三分之一的城市有垃圾围城之势，并且垃圾清运的数量还在以每年3%的速度在不断增长。如果对垃圾处理不当，会对我们生存的环境造成巨大的危害。如：空气质量恶化、地下水源和土壤受到污染、传播疾病、影响环境卫生和人身健康。目前城市垃圾处理方式有三种：填埋、焚烧发电和堆肥。焚烧法与填埋和堆肥相比，具有较大优势。主要体现在：可有效减少垃圾容量75%以上，节约土地，不会对土壤和地下水造成污染，垃圾焚烧产生的热量可以用来供热和发电。由于垃圾焚烧发电具有“无害化，减量化和资源化”的优势，有望逐渐成为未来垃圾处理的主要方式。
　　
　　1、垃圾焚烧发电工艺流程
　　
　　1.1垃圾储存
　　
　　对城市生活垃圾应剔除有毒有害的废弃物及不可燃烧物。进场过磅后，首先送进垃圾储池，垃圾储池可储存5~7d的垃圾处理量。在储池内对垃圾进行搅拌、混合和倒垛等处理，并收集垃圾渗滤液。
　　
　　1.2垃圾焚烧
　　
　　垃圾沿下料装置下落到给料装置平台，给料装置将垃圾推送至焚烧炉进行焚烧，垃圾在焚烧炉燃烧后排出炉渣。垃圾焚烧炉的种类主要分为循环流化床炉和炉排炉两大类。垃圾焚烧工艺也因炉型的不同而有所区别。
　　
　　1.3余热发电
　　
　　垃圾焚烧炉配套余热锅炉和汽轮发电机组。垃圾燃烧产生的热量通过余热锅炉产生蒸汽，蒸汽提供给汽轮机组发电。
　　
　　1.4烟气净化与处理
　　
　　生活垃圾焚烧过程中产生许多有害气体和物质，如烟尘、酸性气体、重金属及二恶英等污染物。如何对这些污染物进行无害化处理，以免对环境造成二次污染，是在垃圾焚烧中应该特别引起重视的一个问题。烟气净化与处理工艺一般分为半干式反应塔＋袋式除尘器、干式反应塔＋袋式除尘器、湿式反应塔＋袋式除尘器三种形式。湿式洗涤法虽然对酸性气体的去除好于其它两种形式，但是湿式洗涤法存在污水处理的问题，其系统设备的投资费用约为半干法的两倍。
　　
　　1.5垃圾渗滤液的处理
　　
　　放置于垃圾储池内的垃圾腐烂发酵以后，排出垃圾渗滤液。垃圾渗滤液的特点是臭味较重、氨氮和重金属含量高，有机物污染浓度高，水质变化大，渗滤液一般占垃圾重量的10%左右。在垃圾发电的厂区内建有污水处理站，通过对渗滤液处理达标后才能排放。目前，对垃圾渗滤液更严格的处理标准（GB16889-2008）的实施，将为以MBR（膜生物反应器）为代表的新兴技术带来增长契机。MBR装置由生化和超滤系统组成，采用膜生物反应器工艺处理垃圾焚烧发电厂渗滤液可有效的实现达标排放。
　　
　　1.6炉渣、炉灰的处理
　　
　　垃圾焚烧以后产生的炉渣约占垃圾总重量的15%左右。炉渣经过加工处理后进行再利用，可以作为制砖、道路的辅助材料。另外经过布袋除尘器回收下来的飞灰，约占垃圾总重量的3%左右，飞灰没有利用价值，要经过无害化处理后进行填埋。
　　
　　2、垃圾焚烧发电污染物控制与处理
　　
　　2.1从源头控制
　　
　　针对焚烧垃圾所产生的二次污染，首先要进行的就是分类与收集，增强资源利用率，再分选除去垃圾中的含氯成分高的物质及金属催化剂；其次垃圾储仓要全密封，在垃圾卸料口装电动卷帘门，加装气膜封闭，用风机将储仓内气体抽吸的气体送入锅炉中助燃、脱臭；储仓中垃圾渗沥水收集到污水坑内，用泵送到炉膛内焚烧、裂解。
　　
　　2.2恶臭的防治
　　
　　垃圾堆放会发出恶臭，应该避免其扩散到大气中造成空气污染。具体措施如下：建立全密闭的垃圾储仓；在垃圾卸料口装电动卷帘门，加装气幕密闭；用风机将储仓内抽成负压，把抽出的恶臭气体送到锅炉中助燃，进行燃烧脱臭。同时加强垃圾储坑的操作管理，利用抓斗不断地对垃圾进行搅拌翻动，不仅可以使进炉垃圾热值均匀，且可避免垃圾的厌氧发酵，减少恶臭的发生。
　　
　　2.3酸性废气的处理
　　
　　对垃圾焚烧尾气中SO2、HCl等酸性气体的处理方法，有干式、半干式和湿式洗气技术。
　　
　　2.4粉尘的处理
　　
　　粉尘的处理在当前得到普遍应用的是静电除尘器和布袋除尘器。一般CFB锅炉采用静电除尘器就可达到粉尘排放要求、垃圾焚烧CFB锅炉配备静电除尘器或布袋除尘器都能除小于1mm的细小粉尘，除尘效率静电除尘器可达99%，布袋除尘器超过99%。但对重金属物质，静电除尘器去除效率较差，因为尾气进入静电除尘器温度较高，重金属物质无法充分凝结，且其与飞灰间接触时间不足，无法充分发挥飞灰的吸附作用。当布袋除尘器与半干式洗气塔合并使用时，未*反应的Ca(OH)2粉尘附着于滤布袋上，当废气经过时，因增加表面接触时间，可提高废气中酸性气体的去除效率。
　　
　　2.5二噁英的控制技术
　　
　　垃圾焚烧过程能够产生二噁英，影响二噁英产生的原因是十分复杂的，主要有碳源、氯源、温度、催化剂、飞灰和氧源等。目前对于二噁英的控制技术主要是在垃圾焚烧过程中控制二噁英的生成，主要依据二噁英生成的影响因素来采取相应的措施。根据二噁英的生成机理，可以考虑从以下三个方面来控制二噁英的生成。
　　
　　(1)控制氯源
　　
　　垃圾焚烧时加入脱氯物质(如含钙化合物、氨等)。可在烟气中喷入NH3以控制前驱物的产生，或喷入CaO以吸收HCl，这两种方法已被证实去除二噁英有相当大的效能。在锅炉管束前喷入氨后，一方面氨与氯的结合能力比二噁英前驱物与氯的结合能力强，减少了前驱物与氯结合而生成二噁英；另一方面飞灰中的Cu等重金属是前驱物合成二噁英的催化剂，在前驱物合成中起决定作用，而胺和氨对Cu等重金属催化剂是zui有效的催化毒化物，可使Cu等重金属催化剂失去催化作用，从而减少二噁英的生成。
　　
　　(2)提高燃烧技术
　　
　　目前，关于二噁英分解普遍的看法是850℃左右、在炉膛中停留时间到达2s，或是1000℃左右在炉膛里停留1s，或是1200℃左右停留几微妙被认为二噁英可以*分解。若是温度控制在1200℃以上，生成物中将不包含二噁英前驱物，大大降低后期的重新合成几率。高温分解是我们控制二噁英排放的主要过程，由于在很多的垃圾中本身就含有二噁英，高温分解区域是除去原有的和产生的二噁英的一个比较理想的区域。
　　
　　(3)燃烧后合成的控制
　　
　　当排烟温度冷却到300～500℃时，在CuCl2、FeCl3催化下，C6H5Cl和C6H4ClOH类前驱物会重新组合生成二噁英。为了尽可能减少二噁英合成几率，一般采用控制烟气温度的办法。通常是当具有一定温度的(此时温度不低于500℃为宜)焚烧烟气从锅炉排出后采用急冷技术使烟气在内急速冷却到200℃以下(通常为100℃左右)，从而跃过二噁英易生成的温度区。
　　
　　2.6垃圾渗滤液的处理
　　
　　垃圾渗滤液主要产生在垃圾贮坑，成分十分复杂、污染物浓度较高。由于垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，不同的填埋场、同一填埋场的不同时间段，渗滤液的水量水质都有着不同的特点，处理难度较大。目前，渗滤液的处理方案可以分为场内处理和场外处理两大类，具体有4种方案：(1)直接排入城市污水处理厂合并处理；(2)预处理后汇入城市污水处理厂合并处理；(3)向填埋场的循环喷洒处理；(4)建设污水处理系统进行独立处理。垃圾渗滤液的处理方法包括物理化学法和生物法。
　　
　　3.结语
　　
　　总之，垃圾焚烧发电加快了城市垃圾处理的步伐，提高了垃圾处理的质量，改善了城市生态环境，促进了国民经济的持续、稳定、健康发展。随着城市燃气率的提高，特别是“西气东输”工程的建设，垃圾的热值普遍增加，城市经济实力的加强，垃圾焚烧发电的条件日趋成熟，从长远看，垃圾发电在我国具有广泛的发展前景。