北京生活垃圾科学利用初探——琉璃河水泥厂调研有感

4、利用效率是生活垃圾处理的生命线。目前我市生活垃圾处理费（财政补贴）为60～70元/吨，远低于国外垃圾处理费用。因此，不论采用堆肥、催化热解、水泥回转窑焚烧，还是气化熔融焚烧，如果收益或热利用效益高，就可解决成本问题、维持垃圾处理工作的正常运转。建立一个炉排垃圾焚烧发电厂或循环流化床垃圾焚烧发电厂大约是一个垃圾填埋场投资的4～5倍，若采用水泥回转窑焚烧或气化熔融焚烧技术，不仅可以大大减少设备投资，还能实现热效率或发电效率的提高。另外，一项技术能够节约土地、减少长期的维护费用、减少温室气体排放，尽管当前的成本看起来高，最终成本可能还会低。而如果只看到部分成本，没有充分分析污染控制和环境保护的全部成本，往往会在项目执行以后带来额外的成本或者造成环境的二次污染。
二、技术方案比较
卫生填埋、焚烧和堆肥是世界各国垃圾处理的传统方法。由于卫生填埋和堆肥技术已经成熟，今后的工作只需创新完善，就不再介绍，只针对垃圾焚烧技术和催化热解技术进行分析。目前，国内外投入运行的垃圾焚烧炉燃烧方式主要有：机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转窑焚烧炉和气化熔融焚烧炉。
1、炉排型焚烧炉技术
炉排型焚烧炉的优势
1）垃圾进料和底渣排出系统比较简单，操作人员易于掌握操作的基本要素；
2）燃料适应性较广，飞灰量少。
炉排型焚烧炉的不足
1）由于垃圾燃料是堆放在炉排上以层燃方式燃烧，不能保证垃圾内层与燃烧空气的充分接触和受热。特别是应用到焚烧我国混合收集的高水分、低发热量垃圾时，常常导致垃圾燃烧不充分，排出的底渣甚至仍有恶臭，热灼减率一般偏高，容易造成二次污染；
2）我国混合收集的原生垃圾，含水率高，运到焚烧厂后，在垃圾储坑和焚烧炉排下方都会沥洒出垃圾沥出液，需要专门投资处理；
3）混合收集的原生垃圾，不仅水分高、热值低，而且所有有关组成和燃烧特性随时间和地段变化都很大。炉排上垃圾堆层的燃烧进程也总是偏离设计情况。炉排和它上方炉膛温度的分布和燃烧条件都更不稳定和不均匀，造成局部低温区的存在；
4）我国生活垃圾热值低，必须向焚烧炉膛大量喷入辅助燃料油，造成运行成本大幅度提高；
5）焚烧热能回收发电成本较高。通常生活垃圾中含氯化物较常用燃料高，焚烧烟气对生产蒸汽的锅炉管束金属材料具有更强的腐蚀性。为了避免过度腐蚀，保证设备安全，一般采用降低所生产的发电用蒸汽的温度和压力，或采用更加耐酸腐蚀的材料制造锅炉管束。前者会导致发电效率降低，后者提高了设备建造和维护费用，总之都使发电成本提高，降低了经济性。
6）烟气湍流度低，炉膛内温度分布比较不均匀，偏差超过400℃的情况很普遍。由此引起不完全燃烧和可能生成过量的二恶英类物质。同时由于炉排型焚烧炉内空气紊流度相对较低，使得部分生成的二恶英类物质随烟气通过低温区直接排放出焚烧炉，造成焚烧炉初始排放浓度过高，给后续消减处理带来很大困难。
2、循环流化床垃圾焚烧技术
循环流化床垃圾焚烧炉的优势
1）适于焚烧处理我国低热值、高水分的垃圾，燃烧后残渣中的未燃份（即炉渣热灼减率）＜1～2%；
2）不仅可以焚烧处置固形垃圾，同时也可燃烧处置其他形态、热值悬殊的燃料和废弃物，特别是可以焚烧处理垃圾堆放、储存过程中产生的垃圾渗沥液，解决了困扰焚烧处理厂垃圾渗出液的二次污染问题。
3）循环流化床焚烧炉因实现了均匀的燃烧温度，并采用了分级供风及炉内添加石灰石等措施，能大幅分解有毒有害物质，有效控制NOx、SOx等各类污染物的生成。
4）垃圾在循环流化床焚烧炉中能够得到充分燃烧，在高速流化造成的颗粒与烟气大滑移速度以及大的物料循环流率的共同作用下，紊流度高，沿炉膛高度和各个横截面内温度均匀，温差不大于100℃，可以有效遏制二恶英类物质产生。
5）燃烧效率高发电量大，经济效益好。循环流化床垃圾焚烧技术将发电量较同等蒸发量规模的炉排型焚烧炉提高了30%以上，提高了整体的经济效益，降低了设备投资并保证了安全运行。
循环流化床垃圾焚烧的不足
1）为避免不同季节、不同街区收集的垃圾品质差异对焚烧状态和效果的影响，在焚烧过程中需添加适量的辅助燃料，但可以掺烧燃料煤而不一定用燃料油；
2）由于炉膛高速流化烟气的夹带作用，飞灰比例较高，灰量较大。需按危险废弃物作专门处置；
3）炉膛燃烧温度低（一般在850℃左右），烟气停留时间短，在此区域容易导致二恶英类物质的产生，形成二次污染。
3、利用水泥回转窑焚烧城市生活垃圾筛上物技术
21世纪水泥工业的历史使命是转向绿色工业，“以治理环境为主，生产水泥为辅”的新观念正在被越来越多的水泥企业接受。利用水泥回转窑处理生活垃圾筛上物比专业焚烧炉在经济性、防止二次污染、无害化处理的彻底性方面都显示出一定的优势。