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高温干馏垃圾焚烧新技术

作者:余式正  来源:互联网  发布时间:2008-4-3 10:44:38

摘要:垃圾焚烧是实现垃圾无害化、减量化和资源化的有效方法。但过去引进的国外技术和设备都不适合我国的国情,为此我们开发出适合我国国情的高温干馏垃圾处理新技术。该文分析了目前垃圾处理方法存在的技术问题,特别是剖析了日本最先进焚烧技术存在的缺陷,论述了我国高温干馏垃圾焚烧在技术上的重大突破,并且从有害物质的排放、投资成本、运行成本、维修成本方面作了分析,说明这种处理技术适合我国的国情,具有更多的优点。
关键词:垃圾处理;垃圾焚烧;高温干馏
1垃圾处理是当今我国和世界亟待解决的问题
目前世界上垃圾产量逐年增加,全球每年约处理垃圾25~40亿t,超过全球粮食产量(20亿t)和钢铁产量(10亿t)。垃圾产量的增加,不仅占地,而且污染水土环境,其危害日益严重,特别是垃圾塑料制品长时间都不能降解,危害更加严重。此外,垃圾填埋除造成隐患外,还白白浪费可利用的资源,因此,垃圾处理成为我国和世界亟待解决的问题。
随着垃圾处理成本越来越高,垃圾处理逐渐成为一项高价值的全球产业。根据一项调查显示,单是经合组织(OECD)国家的城市垃圾市场,规模就高达1200亿美元,其中美国的城市垃圾市场规模最大,价值460亿美元,欧洲为360亿美元,日本约300亿美元。工业垃圾市场规模更大,全球主要发达国家工业垃圾市场的价值约为1470亿美元。过去我国生活垃圾一般采取填埋处理,近年来许多地方引进国外的垃圾焚烧技术,但都不适合我国的国情。从技术上讲,主要问题是垃圾焚烧不充分,需要添加助燃剂。垃圾焚烧发电一般要加煤1/3,变成了“小火电”。从经济上讲,就是投资成本贵、运行成本贵和维修成本贵。香港计划投资76亿港元引进日本的最先进技术,建设日处理5700t的垃圾焚烧发电厂,平均每处理1t垃圾投资超过130万港元,估计运行成本每t400~500港元。由此可见,垃圾处理确实已经成为一项高价值的全球产业。
垃圾处理之所以成为高价值的全球产业,原因在于垃圾处理的重要性、迫切性和垃圾处理技术的不相适应。过去已经成熟的垃圾焚烧技术是炉排炉。炉排炉的特征是把垃圾放在炉排上直接进行燃烧,我把它们称为第一代垃圾焚烧炉。随着第一代垃圾焚烧炉的推广应用,暴露出许多缺点,如垃圾燃烧不充分,需要添加助燃剂帮助垃圾燃烧,以及产生二恶英致癌物质等等,促使人们探索新的垃圾焚烧方法,于是出现热解、气化燃烧方式的垃圾焚烧炉,如循环流化床焚烧炉、控气式(CAO)焚烧炉和回转窑垃圾焚烧炉等,它们可被称为第二代垃圾焚烧炉。国内清华大学、浙江大学等研制的垃圾焚烧炉就属于流化床焚烧炉。垃圾在这种焚烧炉的一燃室生成热值高的可燃气体,再到二燃室进行高温燃烧,能更经济、有效地进行垃圾燃烧和综合利用,所以被认为是今后垃圾焚烧的发展方向,但存在着规模小,投资大、效率低、运行成本高、设备复杂等缺点,目前尚处于进一步完善阶段。
我们开发的垃圾焚烧新技术采用高温干馏的燃烧方式,可被称为第三代垃圾焚烧炉。2006年4月12日《人民日报》发表“节能环保型垃圾处理场(出访归来)”的报道,称由日立公司设计制造的可燃垃圾处理设施,其技术先进可谓世界之最,本地居民无不引以为自豪。把第三代垃圾焚烧炉和日本的最先进技术相比,就可以看出第三代垃圾焚烧炉具有更多的优点。
2高温干馏垃圾焚烧炉简介
为了说明高温干馏垃圾焚烧炉在技术上的突破,需要分析以往垃圾焚烧炉存在的问题。第1代焚烧炉不必多说,第2代垃圾焚烧炉的缺陷是:
(1)垃圾焚烧过程需要分为一燃室和二燃室,利用一燃室(或者瓦斯化炉)使垃圾热解、气化,这是造成设备复杂的直接原因;
(2)一燃室里的垃圾部分燃烧,部分热解、气化。一方面垃圾燃烧需要充足的氧气,而垃圾热解、气化则要隔绝氧气,两个互相矛盾的化学反应同时在一燃室进行,供氧的矛盾当然无法解决,这是造成第二代垃圾焚烧炉效率低下和燃烧不充分的原因
(3)垃圾热解、气化依靠部分垃圾自身燃烧提供的热量,本来垃圾燃烧温度就低,为了使垃圾能够热解、气化,还需要控制空气的供给量,所以提供垃圾热解、气化的热量受到限制,只能低温燃烧,不仅效率降低,甚至还是造成二恶英(PCDD)等有害物质产生的根源。第3代垃圾焚烧炉的基本结构如图1所示,它吸取以往垃圾焚烧炉的经验,采用高温干馏的燃烧方式。首先取消一燃室和二燃室,使设备大大简化;其次,采用隧道炉的结构,有助于垃圾

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