美国生活垃圾的焚烧综合处理

2006-10-20 转载 作者：王国刚 A+  A-
2001年3月，我们到美国参观考察生活垃圾焚烧厂，共考察了5个生活垃圾焚烧处理厂，2个灰渣处理厂及垃圾分选厂等，受益不小。现着重介绍美国几种生活垃圾焚烧综合处理炉型和灰渣厂。
美国以前由市运输公司运走的生活垃圾，大部分送到大型卫生填埋场填埋处理，小部分送焚烧发电厂焚烧处理。随着美国经济的发展，国力的强大，卫生填埋场越来越少，焚烧发电厂越来越多。因为卫生填埋场缺点是占地多，还污染大气、水源环境。焚烧发电综合处理之后，彻底实现生活垃圾的无害化、减量化、资源化。美国随着纽约市最后一个大型卫生填埋场于2001年3月26日的关闭，实现了全国生活垃圾全部焚烧综合处理。
一、焚烧处理的几种炉型
1?具有废物干燥区的旋转窑焚烧炉(见图1)
这种旋转窑可以用来处理夹带着任何液体的大体积的固体废物。在干燥区，水分和挥发性有机物被蒸发，蒸发物绕过转窑入二燃室。固体物质进入转窑之前，在通过燃烧炉排时被点燃。液体和气体废物送入转窑或二燃室。二燃室能使挥发性的有机物和由气体中悬浮颗粒所夹带的有机物完全燃烧。在设备中遗留下来的灰分主要为灰渣和其他不可燃烧的物质，如空罐和其他金属物质，这些灰分经冷却后排出系统。
厂内有3台日处理垃圾量为300t/d旋转窑焚烧炉，70年代建成投运，已运行20多年了。每台焚烧炉带1台余热锅炉，1套半干式尾气处理装置。
2?基本型式旋转窑焚烧炉(见图2)
一般的旋转窑是一个略微倾斜而内衬耐火砖的钢制空心圆筒，窑体通常很长。大多数废物物料是由燃烧过程中产生的气体及窑壁传输的热量加热的。固体废物可从前端送入窑中进行焚烧，以定速旋转来达到搅拌废物的目的。旋转时须保持适当倾斜度，以利固体废物下滑。此外，废液和废气可以从前端、中端、后端同时配合助燃空气送入，甚至整桶装的废物(如污泥)也可以送入旋转炉燃烧。
此厂建在美国约克镇，镇上有30多万人口，1985年为卫生填埋，1989年建成垃圾焚烧发电厂投运，由美国西屋公司设计，后来为法国公司接管运行。总投资1?3亿美元，运行设计寿命25年，全厂的垃圾处理量为1350t/d。3台旋转窑焚烧炉，每台容量为450t/d，每台焚烧炉带一台余热锅炉，每台炉蒸汽参数为：800磅/寸2(5?6MPa)，800?(427℃)，120t/h。此尾气进入洗涤塔→袋式除尘器→烟囱。每台余热锅炉后面配一台半干式尾气处理装置，达标后排放。3台余热锅炉产生的过热蒸汽进入一台42MW冷凝式汽轮发电机组发电，处理垃圾量为43万吨/年，年售电为2?25亿度。电价为7?25美分/kW·h。垃圾进厂时，经地磅过秤后，每吨垃圾收费56美元作为补助费，全厂每年维护设备费为1350万美元。本厂垃圾发电后的灰渣未作处理，送入附近的一个灰渣处理厂，每吨要付费20美元。全厂每年收入3500万美元才能维持财政收支平衡。
此旋转窑炉设计特别，垃圾抓斗5～8m3/次，2个推杆送料入回转窑。旋转窑内衬不是耐火砖，而是168根水管(?50)绕旋转窑圆周分布，以此提高水温，炉堂温度可达2800?(1537℃)。每根水管外焊耐磨软金属螺旋管，保护(水)管不被垃圾磨损。
这个垃圾焚烧发电厂每天24小时连续运行，10余年来，运行稳定。入厂垃圾不够部分由附近其他城镇运来。
3?炉排炉(见图3)
垃圾以垃圾车载入厂区，经地磅称量，进入倾斜平台，将垃圾倾入垃圾贮坑，由吊车操纵员操纵抓斗，将垃圾抓入进料斗，垃圾由滑槽进入炉内，从进料器推入炉床。由于炉排的机械运动，使垃圾在炉排上移动并翻搅，提高燃烧效率。垃圾首先被炉壁的辐射热干燥及气化，再被高温引燃，最后烧成灰烬，落入冷却设备，通过输送带经磁选回收废铁后，送入灰烬贮坑，再送往填埋场。燃烧所用的空气分为一次及二次空气，一次空气以蒸汽预热，自炉床下贯穿垃圾层助燃；二次空气由炉体颈部送入，以充分氧化废气，并控制炉温不致过高，以避免炉体损坏及氮氧化物的产生。炉内温度一般控制在850℃以上，以防未燃尽的气态有机物自烟囱逸出而造成臭味。垃圾发热值低时，需喷油助燃。高温废气经锅炉冷却，用引风机抽入酸性气体去除设备去除酸性气体，后进入布袋除尘器除尘，之后，排入烟囱到大气中扩散。
我们参观了3个炉排炉垃圾焚烧发电厂，以纽约市垃圾焚烧发电厂规模最大，为2500t/d，年处理垃圾90万吨，发电817MW。3台炉排炉焚烧炉，每台焚烧炉带一台余热锅炉和1台半干式尾气处理装置，3台余热锅炉产生的过热蒸汽进入一台汽轮发电机组，可发电817MW。炉排炉为德国制造马丁炉，1989年建成，全厂总投资4?11亿美元。
另一个在美国田纳西州市内，除生活垃圾焚烧用来发电外，余热锅炉的一部分热量还对市区供热，成为热电联供的热电厂。
在亚特兰大市附近的一个木材厂，利用废木料，建有一个250t/d木材垃圾的炉排炉焚烧热力厂，利用废热来对木材加工供热。炉热效率η=0?9，炉阻力250mmH2O柱，钢材70吨。
二、灰渣处理厂
美国70～80年代建设的生活垃圾焚烧厂，除热能利用来发电外，其余灰渣未采取措施利用，10余年后，这种灰渣堆积如山，大大小小小的灰渣山影响生态环境。为此，又开始建设处理利用这种灰渣的处理厂。
美国约克镇附近建有一个厂，年处理灰渣规模为18万吨/年，总投资680万美元，全厂共35人，分三班工作：二班生产，一班维修。每天运行16小时，维修8小时。从两个垃圾焚烧厂排出的炉渣运来，路程约1?5～2小时。灰渣经过一整套分选设备分选后，每月可分选出钢制美元(1美元以下的零钱)约1万美元；金属罐制品、黑色金属分大、中、小(售价不同)；非金属制品(约3％)，如整卷报纸等未烧透者，再送去焚烧厂烧，大部分为灰渣。此厂经济收入为焚烧厂每运来一吨灰渣收20美元，废金属可卖钱，灰渣作为筑路的材料，每吨卖10美元。另外还有政府补助费。
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