流化床焚烧处理城市生活垃圾工艺设计

摘要：随着社会经济的发展，城市垃圾的产量在不断的增长。焚烧法处理城市垃圾是目前国内外一种比较切实可行的方法，焚烧法可以实现垃圾的减量化、无害化、资源化处理目的。根据我国目前城市垃圾热值偏低的实际情况，本设计提出以煤为辅助燃料，采用流化床焚烧炉处理城市垃圾，可大幅度降低运行成本，符合国情。本设计主要介绍了垃圾焚烧利用的主要工艺流程及各系统的工艺设计，从流化床焚烧炉到废热利用系统，再从烟气净化到最终烟气达到大气环境质量排放标准的工艺设计。除尘系统选用适应性强、除尘效率高的袋式除尘器，烟气净化塔选用湿式填料塔，去除效果较好，结构简单，以及废热锅炉和凝汽式汽轮机的设计与选型，还有灰渣的处理利用。通过垃圾焚烧利用整个工艺过程的设计，城市垃圾达到了“三化”的处理目的，并建议采用流化床焚烧炉。
关键词 城市垃圾 垃圾焚烧 流化床焚烧炉 烟气净化 废热锅炉 凝汽式汽轮机

1.绪论
1.1前言
随着经济的发展和城市化的进程，城市生活垃圾的产量、有机组分含量以及热值也日益增加。大量的城市生活垃圾对人们生活环境和城市发展造成了巨大的压力和危害，如何实现城市生活垃圾无害化、减量化和资源化的“三化”处理已成为研究的焦点。城市垃圾通常的处理方法有填埋、堆肥和焚烧等，实践证明，填埋和堆肥两种方法不仅占用大量土地，耗用时间长，而且垃圾的渗滤液对填埋场及堆肥场附近环境会造成严重影响，破坏生态环境。采用焚烧方法处理城市生活垃圾是目前国内外一种比较先进的垃圾处理方法，它能使垃圾处理有效无害化、减量化和资源化，并可将其产生的能量用于发电，因而成为当今处理城市生活垃圾的主流。目前日本、美国、德国、瑞士和加拿大发达国家广泛采用焚烧法处理城市生活垃圾，部分国家和地区的城市生活垃圾焚烧率已经达到90%以上；国内垃圾焚烧产业正在兴起，除深圳垃圾焚烧厂已经运行，珠海、上海、北京、浙江和广东等地正在积极兴建垃圾焚烧厂。
二十世纪以来，固体废弃物的排放急剧增加，造成的大气污染、地下水污染、土壤污芽土地占用、自然景观破坏等问题日趋严重。固体废弃物分为工业垃圾和城市垃圾两种，城市垃圾的产量是惊人的，据统计，中国1990年城市垃圾总产量为6900万吨，北京市每年的城市权产量超过200万吨。 生活垃圾是人们日常生活中产生的废弃物，随着人民生活水平的提高，其数量正在逐年增加。目前城市生活垃圾的处理已成为各国面临的一大难题。美国每年产生生活垃圾约为2亿t，日本每年的生活垃圾总量约为5120万t。目前我国城市生活垃圾年产量约为1.5亿t，并按8%—10%的年增长速度增长。历年堆存量累计超过50亿t，而无害化处理率很低，大量垃圾运到城郊裸露堆放。如何有效地处理这些城市垃圾，使之资源化、减量化和无害化（即"三化"），成为当前世界各国十分关注的课题。

1.2城市垃圾处理的三种基本方法
目前世界各国城市垃圾的处理方式主要有堆肥、填埋和焚烧三种。
堆肥法是将垃圾中的可降解的有机成分经无害化处理转变成肥料。堆肥处理对垃圾要进行分拣、分类、要求垃圾的有机含量要高。垃圾分类筛选，高温发酵，恶臭排放物控制等工艺水平还不够高，所得肥料质量随着城市垃圾纸张、塑料等不腐物成分上升而下降，且处理垃圾量大，劳动强度大，与化肥相比不占优势，市场正变得越来越小。该处理方法很难在大中城市推广应用。
填埋法，也是越来越显露了许多弊端。首先填埋要耗用大片土地资源；第二是环境保护要求填埋技术条件十分严格，处理难度和成本必然增加；第三是填埋后的垃圾经长期发酵，会产生可然、有害气体，引发爆炸事故等，并加剧地球温室效应；第四，垃圾中的重金属和化学毒物渗入地下后污染地下水并造成永久性积聚。同时垃圾中有害成分对大气、土壤及水源造成严重污染。不仅破坏了生态环境，而且也严重危害人体健康。采用卫生填埋方式要重点解决填埋工艺、渗沥液处理和填埋气体输导利用等关键技术。
焚烧法处理，从目前世界各国使用的情况来看，这是一种比较切实可行的方法。尤其是采用流化床焚烧技术有很多优点：1.能做到有效而快速的减量化，是垃圾体积减少90%以上，焚烧后残留的灰渣很少，还可以综合利用；2.可以实现无害化处理。垃圾中的微生物、有害气体与有害液体，经过燃烧后可变成无害，通过组织低污染燃烧工况与焚烧炉的正确设计，可是排放的污染物控制在规定标准之内，做到不污染环境；3.可以实现垃圾资源化利用。垃圾中的有机物、有害气体、液体经燃烧后产生的热能可以将它回收用于发电和供热；4.可以就地焚烧，无需长距离运输，也不需占用土地专建堆场长期贮存，节约土地资源和处理成本。

1.3城市垃圾焚烧技术

1.3.1概述
焚烧法是一种高温热解处理技术，即以一定量的过量空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有害有毒物质在800~1200℃的高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。
焚烧的目的是尽可能焚毁废物，是被焚烧的物质变为无害和最大限度地减容，并尽可能减少新的污染物质产生，避免造成二次污染。对于大、中型的废物焚烧厂，能同时实现使废物减量、彻底焚毁废物中的毒性物质，以及回收利用焚烧产生的废热这三个目的。目前在工业发达国家焚烧法已被作为城市垃圾处理的主要方法之一，得到广泛应用，我国也在加快开发研究的速度，以推进城市垃圾的综合利用。