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关键词:二段式;垃圾焚烧炉;安装调整;液压系统;给料平台;落料槽 文献标识码:A
中图分类号:X705 文章编号:1009-2374(2016)35-0116-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.35.056
1 工程概况
黄石市生活垃圾焚烧发电厂二期工程的锅炉型号为SLC400-6.4/485垃圾焚烧余热锅炉,详细设计是建立在类似垃圾焚烧锅炉的基础上进行变型设计。本方案使用于二段式垃圾焚烧装置安装,该垃圾焚烧装置是原二段式垃圾焚烧装置的改进型,适用于焚烧处理我国城市的低热值、高水分生活垃圾。整套炉排焚烧装置采用液压驱动,所有炉排部件的动作均由一套液压系统各执行元完成。
2 二段式垃圾焚烧炉的组成
二段式垃圾焚烧装置主要由给料平台、落料槽、炉排本体、出渣通道、风室和放灰通道、出渣通道、炉排密封装置、液压除渣机、气动除灰装置、结合部、二次风喷嘴、风室保温及金属件、炉排自动控制系统、炉排电液控制系统、落料槽破桥装置、逆推调节装置冷却等构成。在垃圾焚烧炉安装过程中,炉排是非常关键的部分,对炉排的加工精确度以及炉排使用的材料均有比较高的要求,排和排之间的缝隙要求非常小,为了保证炉排运行的安全性和稳定性,需要做好焚烧炉的安装和调试工作。
3 二段式垃圾焚烧炉的安装调整
3.1 安装给料平台
在安装给料平台时,首先按照锅炉中心线对给料平台进行调整,保证锅炉中心线和给料平台中心线保持在同一垂直面上,参考厂家提供的给料平台对照线尺寸和平台开档尺寸使用水平仪对给料平台的水平对进行检查和调整,调整完成后连接好左右件给料平台螺栓,待炉排就位完成后和钢架焊接到一起。然后安装料斗后罩,并按照设计要求将料斗后罩角度调整好后和给料平台焊接到一起。
3.2 安装落料槽
在安装落料槽前,首先将水夹套和落料槽中间部位固定好,然后将落料槽的后壁板、前壁板、侧壁板分别吊装到位,并使用螺栓将壁板连接起来,根据炉排中心线对落料槽位置进行调整,调整完成后将落料槽中部和上部连接到一起。调整好落料槽后即可安装落料槽支腿,在安装落料槽关闭门液压系统时,要保证关闭门处于完全关闭的状态下,并且要保证液压缸行程处于5mm时焊接关闭支撑转轴和关闭门。
3.3 逆推炉排吊装
3.3.1 受力计算。
二段式炉排本体大件重量明细:逆推炉排组件24460.4kg、逆推炉排支架22507kg、顺推炉排支架11332kg、顺推炉排组件7156kg、给料平台31435kg(分三段)、出渣机9136kg、风室及放灰通道16952kg。
焚烧炉排吊装以逆推炉排组件重量最大,受力计算以逆推炉排吊装进行。
逆推炉排组件24460.4kg,吊装构架总重合计24.5T,吊装重量Q=24.5×1.1=27T。
逆推炉排采用4台手拉葫芦吊装,每台手拉葫芦受力F1=27/4=6.75T,10T手拉葫芦满足吊装要求。
手拉葫芦采用Φ32(6×37+1,σ=1700MPa)钢丝绳捆绑,钢丝绳破断力P=66.65T,安全系数取K=8。
捆绑手拉葫芦钢丝绳受力:F2=6.75/2=3.38T。
允许破断拉力P许=66.65/8=8.3T。
F2
炉排采用Φ24(6×37+1,σ=1700MPa)钢丝绳捆绑,钢丝绳破断拉力P=35.8,安全系数取K=8;捆绑炉排钢丝绳受力:F2=6.75/2=3.38T。
允许破断拉力PW=35.8/8=4.5T。
F2
3.3.2 逆推炉排吊装。首先使用在3-4轴井字形钢架四角设置的10T手拉链条葫芦将组合好的逆推炉排支架提升至离地面1m高度,然后使用自制的L形钩将炉排支撑斜梁临挂在逆推炉排两侧构架下,以便支承梁安装时进行调整。使用四台20T手拉链条葫芦将支撑梁和逆推炉排吊装到安装的位置,然后使用布置在炉前的两条10t链条葫芦缓慢将炉排拉至给料平台,并调整20T手拉葫芦的位置,使给料平台和逆推炉排对接,调整好左侧逆推排炉和右侧逆推排炉后,安装Z型和中间炉排固定梁,并使用石棉橡胶板填充在给料平台和逆推炉排结合处,保证密封性。安装好逆推炉排后,核对逆推炉排尺寸,无误后以锅炉中心线为基准对给料平台和逆推炉排之间的关系进行调整,达到设计要求后对螺栓进行紧固。
3.3.3 顺推炉排的安装。顺推炉排运输到安装位置后,使锅炉中心线和炉排中心线保持在同一垂直平面,然后将逆推炉排支撑梁和顺推炉排连接好,逆推炉排和顺推炉排之间保持40mm的热膨胀间隙,然后将支撑梁段和顺推炉排焊接到一起。
3.4 结合部安装
首先安装好搁架,然后安装盖板,保证盖板和搁架之间可以自由滑动。装焊δ=12,50×431和δ=12,75×380,且保证不得与盖板及耐磨板焊接,必须保证顺推炉排框架与逆推炉排框架之间约40mm的热膨胀间隙。
3.5 安装炉排片
首先将首级炉排片安装好并使用螺栓进行连接,炉排片主要分为活动炉排片和固定炉排片两种,横向先将中部固定端侧安装好,然后向补偿侧进行安装,纵向从收级炉排片、支撑件开展向后逐步安装,炉排片之间使用螺栓连接。将每级炉排片按顺序安放到支撑圆钢上,底部用M16×60的螺栓连接。
3.6 风室、放灰通道组装
风室主要由顺推风室和逆推风室构成,风室进行焊接时当间隙比较大时可以使用垫板进行封焊,逆推炉排侧梁和逆推风室焊接只可以在内部进行焊接,外部不宜进行焊接,其他位置可以同时进行焊接,焊接过程必须保证其密封性。在对顺推风室进行焊接时,要在顺推炉排就位以后使用葫芦拉倒设计位置,然后装至顺推炉排的底座处并进行焊接,在焊接顺推炉排侧梁和顺推风室时,只允许对风室内部进行焊接,其他位置不能进行焊接,避免出现漏风的情况。将风室和逆推放灰通道连接好以后,使用膨胀节和顺推放灰通道加石棉绳使用螺栓进行连接。顺推的放灰通道与顺推风室的法兰口加石棉绳用螺栓连接。
3.7 安装风门调节系统
首先将安装尺寸确定好,并保证轴1、轴2、轴3的同轴度。安装调节风门时,要在闭合的状态下进行安装,保证两端的缝隙控制在1mm。利用螺钉将调节风门固定到短轴上,安装好执行机构后进行调试,达到设计要求后进行焊接。
3.8 液压油站安装及配管
3.8.1 在安装过程中,要先安排液压站本体就位,一台用来控制推料平台、自闭门和逆推炉排液压阀台,另一台用来控制出渣机和顺推炉排液压阀台。
3.8.2 油管配置时,要先将管口的灰尘和毛刺清理干净,橡胶软管连接位置也要进行除尘,并保证无毛刺,主要连接管道可以自由伸缩。
3.8.3 配管完成后和制造厂家一起进行油管管路循环和试压,试压之前要检查管接头是否出现了松动。
3.9 炉排调试
炉排系统整体调试前应先进行系统内电气调试、分系统调试,进行的调试还需要进行记录。调试的主要目的是为了检查炉排各部件的协调动作,特别是检查液压系统是否正常工作。在此基础上检查炉排自控系统与机械、液压部件的连接问题。具体的试验措施如下:
3.9.1 在进行试验之前,首先将试验现场所有会对炉排运行造成影响的杂物清理干净,然后检查各部件和液压管路阀门安装的完好情况。在炉排程控柜上将间隔时间初始值、油缸速度等设置好,检测信号线和电源线是否连接准确。将液压站的油泵启动,然后查看启闭门、推料平台、逆推炉排、顺推炉排、出渣机油缸的运动状态,重点检查逆推炉排和推料平台的同步运行情况,保证各个转动部件都可以平衡运转、灵活转动,并且没有异常声音,无起拱、跑偏和卡住等现象。
3.9.2 经检测后,如果炉排运作过程中,各个部件都可以正常运转,液压站油箱中温度
4 结语
综上所述,二段式垃圾焚烧炉安装完成后,由监理单位、建设单位、安装单位、制造厂家对逆推炉排、顺推炉排进行检查,检测证明炉排运行过程中各个转动部件均可以平稳运转,运转过程中未出现异常声音,没有出现起拱、跑偏、卡涩等情况,达到了设计要求,为类似工程施工积累了参考经验。
参考文献
[1] 汪玉林.垃圾发电技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2003.
[2] 张衍国,李清海,康建.垃圾清洁焚烧发电技术[M].北京:中国水利水电出版社,2004.
关键词:垃圾焚烧发电厂;烟气污染;污染控制;防治措施;生活垃圾;环境污染 文献标识码:A
中图分类号:X773 文章编号:1009-2374(2017)11-0151-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2017.11.077
垃圾焚烧发电厂往往面临着烟气污染问题,焚烧垃圾会产生SO2、HCl等酸性气体及重金属、二f英等剧毒的污染气体,不仅会破坏生态环境,还会对人体健康产生严重危害。当前,垃圾焚烧发电厂的烟气污染问题还没有完全彻底有效的解决措施,这使得社会各界目前对垃圾焚发电的方式还没有予以足够的认可与支持。本文针对垃圾焚烧发电厂的工作原理进行分析,对烟气污染问题进行了进一步的解读。
1 垃圾焚烧炉控制问题
垃圾焚烧过程是烟气污染问题产生的主要阶段,在垃圾焚烧的过程中对污染气体的控制是非常重要的。垃圾在焚烧炉内焚烧时所产生的二f英、酸性气体和重金属物质等,会引起焚烧炉内壁的腐蚀,加速焚烧炉的损坏。因此,为了减少焚烧烟气对焚烧炉的腐蚀,在垃圾焚烧前应该在垃圾上喷洒一层石灰以及在焚烧炉内部涂上CaO防护膜,以减少高温条件下酸性气体的腐蚀作用。同时,考虑到二f英的化学性质,应该选择性能良好的炉排炉或循环流化床焚烧炉,并在垃圾燃烧的过程中出现燃烧工况恶化时加入煤或天然气保证燃烧工况良好进行。在焚烧炉内温度达到一定的标准之后,垃圾能够进行充分燃烧有效减少二f英的产生,并且通过保证污染烟气在焚烧炉内能够停滞至少3秒钟,可以保证焚烧过程中产生的二f英能够得到充分降解,然后再进行燃气的排放,这样能够极大减少焚烧烟气中二f英的含量。在重金属物质的控制方面,要注重控制焚烧炉中的排气装置,把握好氧气的供给量,保证有氧燃烧充分,这样可以有效地减少金属氧化物的产生,相应的酸性气体的产生也会大大减少。
2 抑制烟气污染物的产生
要想做好垃圾焚烧发电厂烟气污染的治理问题,无非要从两个方面入手:一方面改进技术和设备,减少烟气污染物的生成;另一方面就是要加大治理措施,有效治理烟气的污染问题。在抑制烟气污染物的产生方面,要注重的是做好垃圾焚烧炉的选择和燃烧调整管理工作。
首先,在垃圾焚烧炉的选择方面,我国目前应用最为广泛的焚烧炉主要有两种,分别是机械炉排炉和循环流化床锅炉。当前,机械炉排炉相关的技术和实际运行经验都比较成熟和完备,相比其他焚烧炉而言具备更高的燃烧效率,满足焚烧热值比较大的垃圾焚烧发电厂的需求。同时也因为具备良好的减容效果,机械炉排炉在一些大型的垃圾焚烧发电厂中使用得比较广泛。但是这一焚烧炉也存在一定的缺陷,因其规模比较大并且技术要求比较高,在施工前期的资本投入比较大,会给垃圾焚烧发电单位带来比较大的经济压力。同时,在垃圾焚烧的过程中工作人员难以进行有效的干预,难以对垃圾焚烧的条件进行有效的控制,进而使得一旦焚烧炉内垃圾的热值发生了变化,焚烧炉的温度也会随之发生变化,且变化的幅度比较大,这就使得二f英分解的充分性得不到有效的保证。在这种情况下,发电单位为了保证烟气污染问题的治理情况,必须配以完善的烟气净化措施。相比之下,循环流化床焚烧炉具备更好的适应性。循环流化床焚烧的调节区间比较大,流化床内的颗粒扰动比较剧烈,传热的效果优良,这样有利于低热值高水分垃圾的充分燃烧。同时,通过延长垃圾在循环流化床内停留的时间,可以实现垃圾的充分燃烧,进而有效减少污染烟气的形成。但是,循环流化床对颗粒的要求比较高,并且要求工作人员要严格控制入炉垃圾的质量,不仅要对入炉垃圾进行一定的预处理,使之更加符合充分燃烧的条件,还要根据不同垃圾的性状和发电单位所追求的焚烧环保目标来选择一定的辅助燃料,通过垃圾与燃料的充分掺和来进一步提升焚烧效果,但是这样就会增加垃圾焚烧发电厂的成本。目前,因我国垃圾分类情况不佳,炉排炉在许多大中型的垃圾焚烧发电厂得到广泛应用,循环流化床焚烧炉在一些中型的垃圾焚烧发电厂中使用得比较广泛。
经过上述分析,可以认识到这两种常见的垃圾焚烧炉都存在着一定的局限性,不仅无法实行在对垃圾进行充分燃烧的基础上最大限度减少污染烟气的产生的要求,而且经济性不够突出,会给发电单位带来更多的成本耗费。在这样的背景下,一种新型的焚烧炉逐渐成熟和完善起来,这就是控气型焚烧炉。控气型焚烧炉充分借助了控制燃烧的原理,即当燃烧环境为中温厌氧时,垃圾虽然没有被充分燃烧,但是能够被分解,然后产生大量的可燃性气体。这样就可以在高温时垃圾被完全燃烧的基础之上,利用焚烧炉的余热并借助垃圾分解过程中生成的可燃性气体实现剩余垃圾的充分燃烧,有效回收利用了剩余的热量。当焚烧炉内的温度达到1000℃以上时,在保证一定焚烧时间的基础上,可以将二f英进行充分的燃烧和分解,有效杜绝二f英排放到空气中的可能性。同时,控气型焚烧炉中垃圾焚烧和分解过程的实现,需要借助第二燃烧室,这样就可以有效降低烟尘的产生和排放量,发电单位也不用再增加成本耗费专门用于除尘净化设备的建设,就可以保证焚烧炉所排放出来的烟尘气体直接达到国家规定的排放标准。
目前,控气型焚烧炉在我国使用的还比较少,仍然处于研究和试用阶段,还没有得到大规模的推广和使用。因此,要积极加大研究和开发力度,并且不断改善当前我国垃圾的处理和分类工作,逐步发掘应用控气型焚烧炉的巨大潜力。垃圾焚烧发电厂在选择垃圾焚烧炉时,要注重结合自身的经济情况和发电规模,选择合适的垃圾焚烧设备和方式,并根据相关设备的优势和不足及时采取相应的配套设施和技术来进行完善,比如加强焚烧炉质量的控制和管理工作、合理控制焚烧炉内的风速和氧含量以及焚烧混合材料的选择等,不断改善垃圾焚烧炉的性能,保证在垃圾得到充分燃烧的基础上,实现对污染烟气排放的有效控制。
3 烟气净化工作控制分析
烟气净化工作处于垃圾焚烧发电厂烟气排放之后,是对烟气污染进行有效控制和科学治理的关键措施。在当前我国垃圾发电厂的烟气净化工作方面,最常用的是“烟气冷却+石灰中和+活性炭吸附+袋式除尘器”的组合工艺,通过这一系列工序的连续处理来实现对焚烧排放烟气的有效处理,下面针对不同的净化工艺展开具体的原理分析。
烟气冷却。烟气冷却在减温塔中进行,是对从垃圾焚烧炉中排放出来的烟尘气体进行的第一步的净化处理。借助减温塔的作用,从垃圾焚烧炉中排放出来的高温烟气能够迅速降温至160℃~180℃,而二f英再次形成的温度条件是250℃~300℃,这样就能够有效避开二f英形成的温度区间,有效减少烟气排放中二f英的
含量。
石灰中和。在减温塔进行烟气冷却的同时,可以添加脱酸,比如CaO等,能够有效中和二氧化硫、氯化氢等酸性气体,降低排放烟气中酸性气体的含量。
活性炭吸附。在实际的净化过程中,活性炭吸附装置应位于减温塔和除尘器之间,专门用于对经过降温处理的烟尘气体进行进一步的净化处理。活性炭吸附装置用来吸附烟尘气体中所含的重金属物质,并且其强大的吸附能力能够对经过降温处理的烟气中所残留的二f英进行二次处理,也包括在减温塔中又重新生成的二f英物质,活性炭吸附装置能够有效将其吸附,进一步保证了排放烟尘的质量安全。
袋式除尘器。经过焚烧炉燃烧的垃圾所产生的烟气含沙量比较大,尤其是对于炉排炉、循环流化床焚烧炉而言,如果不能对烟气中的烟尘进行有效的处理,就会引起严重的烟尘污染。袋式除尘器也是焚烧气体净化的最后一个阶段的装置,是一种非常有效的除尘装置。借助袋式除尘器不仅使一般直径大小的颗粒物能够得到有效的吸附,已经挥发的重金属物质和一些酸化物、氧化物等可以直接凝结成气溶z的形式,被袋式除尘器吸捕,并且袋式除尘器能够有效吸捕附着在灰分上的和之前在活性炭吸附环节附着在活性炭颗粒上的二f英物质,进而实现对整个垃圾焚烧排放烟气的最终净化过程。在袋式除尘阶段,要注重控制好除尘的温度不能超过200℃,否则将达到二f英生成的温度条件,也不利于有机类和重金属污染物的吸除。
虽然这一套烟气净化处理技术能够实现对垃圾焚烧烟气的充分有效的净化,但是这一组合技术的应用也存在着一些问题。首先,整个过程面临着二次污染物重复产生的风险,为了保证烟气能够达到排放的标准,发电单位必须加大资金投入,建立完备的尾气处理装置,这就大大增加了垃圾焚烧发电厂的成本,进一步加剧了发电厂投资高、运营成本高的局面;其次,整个净化过程需要耗费大量的石灰、活性炭,且这些石灰、活性炭无法循环再生,也会对环境造成一定的影响。
4 结语
综上所述,垃圾焚烧发电厂烟气污染的治理需要完善的配套设施和技术作为支撑,才能充分抑制污染烟气的产生,并且实现对烟气污染的有效治理。但是在实际运行过程中仍然有很多亟待突破的技术难题,仍然需要不断推进净化工艺与设备的优化与改进。
参考文献
[1] 陈享莉.生活垃圾焚烧发电厂大气环境影响及污染控制措施[J].低碳世界,2016,(31).
目前我国城市生活垃圾处理各种工艺所占的比例大约是:焚烧1%、堆肥占2%、卫生填埋占30%、简易填埋占66%,我国目前对于城市生活垃圾的处理仍然是以卫生填埋技术为主,提倡有条件的城市特别是沿海经济发达地区发展焚烧技术。
2 城市垃圾处理现状分析
2.1 主要技术介绍
国内垃圾处理方法多种多样,主要有:填埋、堆肥、焚烧三种方法。
2.1.1 填埋
填埋技术作为生活垃圾的传统和最终处理方法,根据环保措施(主要有场底防渗、分层压实、每天覆盖、填埋气导排、渗沥液处理、虫害防治等)是否齐全、环保标准能否满足来判断,填埋场大致可分为简易填埋场、受控填埋场和卫生填埋场三个等级。
1)、简易填埋场(临时堆场)
基本上没有考虑环保措施,或仅有部分环保措施,也谈不上执行什么环保标准。
2)、受控填埋场(准卫生填埋场)
有部分环保措施,但不齐全;或者是虽然有比较齐全的环保措施,但不能全部达标。
3)、卫生填埋场(无害化处理场)
既有完善的环保措施,又能满足环保标准,为封闭型或生态型的填埋场。这是我国积极发展的生活垃圾无害化处理方式之一。
2.1.2 焚烧
我国生活垃圾焚烧计数的研究和应用起步于八十年代中后期,全国现有各类生活垃圾焚烧厂50多座,综合目前我国生活垃圾焚烧技术应用的现状,大致可分为简易焚烧炉、国产化焚烧设施和综合型焚烧设施三类。
1)、简易焚烧炉
简易焚烧炉工程规模较小,主要利用原有的煤窑或砖窑等改造而成,工艺简单、价格低廉,往往缺乏基本的供风和烟气处理系统,工作条件差,生活垃圾无法得以充分燃烧、污染物也不能达标排放。这类焚烧炉在我国还有一定的市场,主要在一些中小城镇应用,由于不能满足环保标准和燃烧条件,正逐步予以取缔。
2)、国产化焚烧设施
工程规模中等,生产及配套设施相对比较简单,主要设备为流化床焚烧炉,建设及运行成本相对较低。
3)、综合型焚烧设施
综合型焚烧技术设备,是指把引进技术设备与国产技术设备有机结合起来的垃圾焚烧系统。其关键技术和设备从国外引进,工程规模较大,生产及配套设施比较完整,建设及运行成本较高。
2.1.3 堆肥
生活垃圾堆肥在我国具有悠久历史,但堆肥处理率并不高,目前全国共有各类生活垃圾堆肥厂约70多座。在我国常用的生活垃圾堆肥技术大致可分为简易堆肥、好氧堆肥和厌氧堆肥三类。
1)、简易堆肥
工程规模较小、机械化程度低、主要采用静态发酵工艺、环保措施不齐全、投资及运行费用均较低。简易高温堆肥技术一般在中小型城市应用较多。
2)、好氧堆肥
工程规模相对较大、机械化程度较高、一般采用动态或半动态好氧发酵工艺、有较齐全的环保措施、投资及运行费用均高于简易高温堆肥技术。
3)、厌氧堆肥
工程规模普遍较大,机械化程度相当高,一般采用湿式或干式厌氧发酵工艺,发酵周期可缩短至15~20天后,沼气收集后可用于发电等,生活垃圾资源化利用率较高,投资及运行费用高于好氧堆肥,占地面积少于好氧堆肥。
2.2 应用情况
近年来生活垃圾处理已引起越来越多的重视,但迄今为止应用最广泛的仍是填埋、焚烧、堆肥三种方法,其中填埋法是我国城市生活垃圾处理的最主要方法,无论是大城市还是中、小城市都普遍采用;中、小城市采用堆肥技术较多,但处理规模较小,因堆肥销路等原因,有的已关闭;焚烧技术这几年在经济发达城市得到了迅速发展。
2.3 存在的问题分析
2.3.1 填埋场问题分析
填埋气体处理与利用系统刚刚开始发展,现有填埋场多为敞开式排放或通过竖井排放,简易填埋场的填埋气仍处于无组织排放状态,不仅引起了温室效应,造成安全隐患,而且也是产生恶臭的主要原因;(5)填埋场的封场一般都未进行生态恢复,由于缺乏封场和后续管理标准,缺乏相应的政策和法规,已经终场的生活垃圾堆体不能够合理地安全封场和持续维护。
2.3.2 焚烧问题分析
(1)对热值低、水分高、成分复杂的生活垃圾适应性不好。引进的炉排炉一般适应处理国外成份相对简单、低位热值高(一般都在1600kcal/kg以上),水分含量低的生活垃圾;(2)工程投资大。据统计,目前国内利用国外先进焚烧技术建造的焚烧厂普遍建设工程投资大,折合吨工程投资约50~75万元,而引进技术,关键设备国内生产的吨工程投资约35~45万元,技术和设备全国产化的吨工程投资只要25~30万元;(3)运行成本高。据统计,我国目前运转基本正常的国外技术建造的焚烧厂的运行费用为180~300元/吨;(4)飞灰没得到安全处置。除个别高水平建设和管理的焚烧厂外,其余焚烧厂飞灰处置没得到足够重视,大多填埋处理或作为建筑材料利用,安全隐患大。
2.3.3 堆肥问题分析
阻碍我国生活垃圾堆肥化发展的主要因素不是技术因素,而是非技术的经济因素,这表现在:(1)混合收集的生活垃圾杂质含量高,为保证产品质量而采用复杂的分离过程导致产品成本高,没有政府的补贴,是很难运行下去的;(2)一般堆肥厂的粗堆肥产品只能作为土壤改良剂,其销路取决于堆肥厂所在地区封条件的适宜性,在粘性土壤地区,特别是南方的红黄粘土、砖红粘土、紫色土地区有较好的销路;(3)堆肥厂产品的经济服务半径一般较小。质量较差的粗堆肥产品一般只能就近销售,利用粗堆肥产品制造的复合肥,其销售也面临一般化肥和复合肥的竞争;(4)生活垃圾处理的连续性和堆肥产品销售季节性之间存在的固有盾,也会增加生活垃圾的处理成本和堆肥产品的生产成本。
因此,虽然个别大型生活垃圾堆肥处理厂和一些不定期地运行的、简易小型生活垃圾堆肥厂产品有销路,近几年国内建成的大多数堆肥厂,实际上均不能正常运行。
3 生活垃圾处理技术发展方向
根据我国实际情况,现实的生活垃圾处理技术发展方向必须面对混合收集的、可回收物质含量和热值低、垃圾含水率和可生物降解的有机物含量高的生活垃圾。远期(2015年后)可考虑实现了分类收集基础上的垃圾处理技术。
1)、发展生活垃圾综合处理技术
我国生活垃圾的特性决定了很难有一种垃圾处理技术能对其进行有效的处理,必须采取多种技术对其进行综合处理才能达到减量化、无害化和资源化。
2)、生活垃圾填埋技术标准化
近年来,卫生填埋技术发展十分迅速,如防渗、渗滤液处理、填埋气导排技术在生活垃圾填埋场得以普遍采用并不断完善,相应的规范、制度已经完善,对卫生填埋有了更高的建设和管理要求。
3)、生活垃圾焚烧技术国产化、环保化、资源化发展
主要表现在以下方面:(1)城市生活垃圾的低位热值稳步提高,低热值生活垃圾焚烧技术的工艺进一步完善;(2)生活垃圾焚烧厂的二次污染特别是尾气的净化技术取得突破,同时人们对二恶英等污染物的关注程度愈加提高;(3)生活垃圾焚烧余热的综合利用技术得到提高,焚烧发电将继续得到政府在政策和税收方面的支持;(4)生活垃圾焚烧厂将向大型化方向发展。
4)、分类收集、分类处理逐步推行
生活垃圾分类收集、分类处理方式将逐步推行,主要途径(1)对一次性物品的限制使用初见成效,同时产品包装行为进一步规范,过度包装逐步减少;(2)净菜进城工作逐步被市民认可,生活垃圾中易腐有机物的比例逐步下降;(3)有关生活垃圾减量化、资源化的地方性法规将陆续出台,生活垃圾回收利用工作将纳入依法管理的轨道。生活垃圾中回收利用的比例将逐步增加,并带动废品回收业和相关产业的发展。
关键词:垃圾焚烧;烟气污染;治理措施
中图分类号: R124.3 文献标识码: A 文章编号:
垃圾焚烧对环境的二次污染物主要源于焚烧过程中产生的烟气,以及贮料坑产生的垃圾渗滤液。焚烧烟气中含有大量酸性气体(HCl、SO2、HF、HBr、NOx等)、有机类污染物(PCDDs、PCDFs等)、颗粒物及重金属等。本文通过对焚烧过程中各种污染物产生及排放过程的介绍,提出了控制垃圾焚烧产生的二次污染应采取的措施。
一、垃圾焚烧烟气污染物的形成及危害
1、酸性气体
焚烧烟气中的酸性气体主要由SOX、NOX、HCl、HF组成,均来源于相应垃圾组分的燃烧。SOX主要由SO2构成,产生于含硫化合物焚烧氧化所致。NOX包括NO、NO2、N2O3等,主要由垃圾中含氮化合物分解转换或由空气中的氮在燃烧过程中高温氧化生成。
2、有机类污染物
有机类污染物主要是指在环境中浓度虽然很低,但毒性很大,直接危害人类健康的二恶英类化合物,其主要成分为多氯二苯并二恶英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs)。
3、颗粒物及重金属
垃圾焚烧过程中会产生大量的细小颗粒物。同时,垃圾中原有的颗粒物在炉膛内被气流扬起并随焚烧气排出。垃圾中可燃组分因燃烧不完全会形成黑烟,黑烟中含有大量的碳粒子。
颗粒物的粒径越小越容易进入肺泡,危害也就越大。细小颗粒物中会含有Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Mn、Sb、Cd、Se等重金属,其中对人体危害大的重金属如Cr、Cd、Ni、Pb、Se等主要集中于小于3μm的颗粒物中。因此,在去除颗粒物的同时,也就在一定程度上削减了重金属的危害。
二、垃圾焚烧烟气污染控制
垃圾焚烧生成的污染物来源于垃圾组分,其存在形式及数量与焚烧条件和净化系统密切相关。从污染物的产生及其排放过程看,控制垃圾焚烧产生的二次污染可以采取以下措施。
1、控制烟气污染物的产生
根据烟气污染物的形成机理,控制垃圾焚烧条件,使燃烧处于良好状态,从而减少有害物质的生成。运用合适的炉膛和炉排结构,使垃圾在焚烧炉得以充分燃烧。烟气中CO的浓度是衡量垃圾充分燃烧的指标之一,CO浓度越低说明燃烧越充分,比较理想的CO浓度指标是低于60mg/m3。
焚烧炉内烟气出口温度不低于850℃,烟气在炉膛及二次燃烧室内的停留时间不小于2S,O2的浓度不少于6%,并合理控制助燃空气的风量、温度和注入位置。在炉内喷入固硫固氯剂CaCO3或CaO可降低氯化物和硫化物对高温受热面的高温腐蚀及对大气的二次污染。
燃烧过程中NOX与二恶英的控制条件矛盾,一般在燃烧实际运行中保证在垃圾可燃组分充分燃烧的基础上再兼顾NOX的产生。国外的处理措施是在烟气处理系统中增加脱硝装置。
2、烟气净化处理
烟气净化系统是城市生活垃圾焚烧污染控制的关键,烟气净化后各种污染物的排放浓度应达到国标GWKB3-2000的规定。
烟气净化一般主要有由脱酸,除尘,活性炭吸附三个部分组成。国内外普遍采用的工艺主要是半干法/干法+布袋除尘器,其中脱酸技术是垃圾焚烧烟气净化系统的核心。
2.1脱酸
酸性气体HCl、SOx、HF主要通过湿法、干法或半干法中Ca(OH)2、NaOH等碱性物质中和吸收来去除。其中,湿法技术效率高,可达97%以上,但有大量污水排出,容易造成二次污染。干法技术无污水排放,但脱除效率仅达60%~70%。半干法技术有较高的脱除效率(可90%左右),药品用量少,且无污水排放,因此为烟气脱酸的主要适用技术。半干法脱酸装置一般设置在除尘器之前,主要包括给料系统、混合系统和反应系统。脱酸剂CaO在给料系统生成粉状Ca(OH)2,再进入混合系统与烟气及少量的水充分混合,最后以喷雾状进入反应系统。HCl、SOx、HF等酸性成分被吸收,生成中性、干燥的细小固体颗粒,随烟气进入下一步净化系统。主要反应有:
2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O (1)
SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O (2)
2.2除尘
除尘器是烟气净化系统的末端设备,国标GB18485-2001中规定生活垃圾焚烧炉除尘装置必须采用袋式除尘器。袋式除尘器不仅收捕一般颗粒物,而且能收捕挥发性重金属或其氯化物、硫酸盐或氧化物所凝结成直径≤0.5μm的气溶胶,还能收捕吸附在灰分或活性炭颗粒上的二恶英等有机类污染物。
袋式除尘系统中的布袋是由不同材料的纤维制成滤布,对尾气进行过滤,达到除尘及吸附二恶英的目的。烟尘颗粒在滤布表面堆积形成致密的薄层,因此布袋式除尘器对粉尘去除率一般都很高。受布袋材料的耐热强度限制,尾气温度一般须控制在250℃左右,低于二恶英的再合成温度。
2.3活性炭吸附
目前国内外垃圾焚烧烟气处理中,对二恶英的处理主要采用活性炭吸附。活性炭不仅可以吸附二恶英还能有效去除重金属等物质。由灰的比表面积很大,对二恶英有很强的吸附作用,导致飞灰中二恶英浓度很高,通常占焚烧过程二恶英总排放量的70%左右。而大部分的重金属(>70%)都仍留存于炉渣中,仅Hg和Cd在高温下挥发,进入飞灰随焚烧烟气排放。为提高烟气中二恶英类和重金属污染物的去除率,可以采取以下方法:(1)减少烟气在200~350℃温度域的停留时间,有利于减少二恶英类污染物再次生成,控制除尘器入口烟气温度低于200℃,有利于有机类及重金属污染物的脱除,即在设计和运行中采用“温度控制”;(2)在反应塔和除尘器之间,通过混粉器在烟气中喷入活性炭或多孔性吸附剂,可吸附二恶英类和重金属污染物,再用布袋除尘器捕集。
三、结语
垃圾焚烧能够最大限度地实现生活垃圾的减量化、无害化、资源化,具有很好的应用前景,但焚烧不可避免带来二次污染,尤其是由飞灰、酸性气体、二恶英、重金属等组成的焚烧烟气的污染。垃圾焚烧烟气二次污染的防治是垃圾焚烧系统不可缺少的组成部分。要采用适当的烟气净化处理技术,对污染物的排放进行有效的控制。
参考文献:
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关键词:城市生活;垃圾焚烧;发电二 英
目前,我国许多城市陷入了垃圾包围的状态。垃圾不仅污染环境,威胁人类健康,庞大数量的垃圾更侵占了大量的土地。资料显示,全世界垃圾年均增长速度为8.42%,中国垃圾增长率达10%以上,中国已成为垃圾包围城市最严重的国家之一。垃圾数量日益增长,危害人类健康,压缩人们生活的空间。垃圾减量化、无害化、资源化处理,使“放错地方的资源”合理利用已经成为当务之急。
1 垃圾处理途径和特点概述
填埋、堆肥和焚烧是垃圾处理的主要途径:垃圾填埋方式需占用大量的土地资源,填埋产生的恶臭气体(甲烷、二氧化碳)和渗滤液,直接污染大气、地表水源和地下水源。随着我国社会经济发展,垃圾填埋和城市化进程矛盾不断加深,城市生活垃圾填埋已经难以为继。堆肥是处理与利用垃圾的一种方法。利用垃圾或土壤中的微生物,使垃圾中的有机物降解,形成一种类似腐蚀质土壤的物质,常用作肥料改善土质。其优点是投资较低、技术简单、垃圾分解后作为肥料再利用;缺点是对垃圾分类要求高、分解中会产生气体污染环境。该方法适用于垃圾分类系统较完善、可降解有机物含量较高的城市垃圾处理。2013年欧盟人均产生481公斤垃圾,其中有43%被分类回收或堆肥。焚烧是垃圾处理“三化”的有效方式。焚烧后垃圾的质量、体积约为原来1/10和1/20,约2.5吨垃圾的热值和1t烟煤的热值相当,如将这些垃圾合理应用,我国每年可节煤约5000万吨,与填埋、堆肥方式相比有巨大的优势。西方发达国家在上世纪七十年代就投产了一批焚烧垃圾发电站。我国在深圳、杭州、珠海等城市也投建了多座垃圾焚烧发电站,并取得了良好的效果。近年我国出台了很多政策,例如垃圾处置补贴,垃圾焚烧发电电价补贴、税费减免等政策方针推动垃圾的资源化发展。在良好的政策引导和技术支持下,垃圾焚烧发电供热已发展成为我国城市垃圾“三化”处理的主要发展方向。
2 垃圾焚烧的条件和方式
从燃料角度来说,燃烧热值达一定值时,才能从设备、能量的投入中获得收益。当垃圾发热值>5000kj/kg时燃烧稳定,燃烧效果较好;而发热值≤3344kj/kg时,燃烧不稳定,此时需投燃油助燃。垃圾中含水量较大,需要在焚烧前进行干燥处理,一些垃圾处理过程产生有害的剧毒物质,需进行分类,这些预处理和分类会加大设备和运行的投入。垃圾焚烧技术主要有三大类:层状燃烧技术,主要是炉排炉燃烧;旋转燃烧技术,主要是回转窑燃烧;流化床燃烧技术,主要是循环流化床燃烧。
2.1 层状燃炉技术
炉排炉从上往下分为几层炉排,炉排由传动装置带动,上下各层炉排运动方向相反。垃圾燃料通过进料装置进入炉排随炉排依次由上往下移动、燃烧;燃烧产生的高温烟气经辐射和对流的方式传热给锅内给水产生高温高压蒸汽带动汽轮机发电机,低温烟气经除尘、脱硫脱销等设备达标后由烟囱排出。在炉排移动过程中,垃圾燃料依次通过干燥区、燃烧区和燃尽区。在干燥区完成垃圾燃料的干燥和加热,挥发出可燃气体等过程,是燃烧的准备阶段,需要的空气量少;在燃烧区完成垃圾燃料和可燃气体的燃烧,需要鼓入大量空气;燃尽阶段是燃料燃尽排渣阶段。垃圾组分不同,各阶段所需时间和空气量也同,合理控制炉排运转速度、给料层厚度和风量配比,才能获得更好的焚烧效果。这种燃烧方式对入炉垃圾要求不是很高,不需进行严格的预处理。但焚烧垃圾的炉排的材质规格和加工精度很高,传动机械的结构也较复杂,故设备的投入、运行和维护成本也较高。西方发达国家普遍采用这种燃烧技术,且已发展得较为成熟。
2.2 回转炉技术
炉体为倾斜的圆筒形,内壁采用耐火砖砌筑或水冷壁敷设。炉筒由电机带动旋转,内壁上有挡板,垃圾燃料由筒体旋转从下部反复带到上部,靠自重落下,与鼓入的空气和高温烟气进行充分接触,因而燃烧比较完全。调节筒体转动速度和风量即可控制燃烧,操作简单,焚烧均匀、速度快,运行和维护成本较低。回转炉的热效率较低,燃烧中会伴随着臭味,需加装脱臭装置或导入高温后焚烧。国内外一般用于医用垃圾的焚烧。
2.3 流化床技术
循环流化床的原理是燃料在流化状态下燃烧。一定颗粒燃料和脱硫用的石灰石经给料器进入炉床,空气通过炉床以一定速度向上吹入炉膛,粒状燃料在炉床上翻滚和燃烧,与空气和高温烟气充分接触,呈流化状。粗粒在下部燃烧,细粒在上部燃烧,吹出炉膛的粒子进入旋风分离器分离后,再进入炉膛中循环燃烧,燃尽后的灰渣经冷渣器后排出炉外。循环流化床着火稳定性很好,低负荷时燃烧稳定性也很好;燃料适用性广,对焚烧热值低、水份高的城市生活垃圾有很好的适用性;负荷调节范围较大,炉效率可达95%以上。循环流化床独特的燃烧方式和机理,其有害物质如氮氧化物、二 英等的产生和排放量少于其他方式,循环流化床锅炉被公认是垃圾焚烧产生二 英最少的锅炉。
3 垃圾焚烧技术中的问题
3.1 二 英
二 英是垃圾焚烧中含氯化合物产生的一种强致癌、毒性物质。目前抑制二 英产生的主要技术措施是“3T”原则:温度控制,提高炉膛温度;过程时间控制,提高高温区停留时间;过程扰动控制,提高扰动强度。另外控制燃烧的过量空气系数,采用活性炭吸附等措施也可减少二 英的产生和排放。
3.2 二氧化硫和氮氧化物
和化学燃料一样,垃圾焚烧会产生硫、氮的氧化物。垃圾焚烧电厂主要采用传统的脱硫脱硝工艺,使得烟气达到排放标准。
3.3 焚烧的灰渣
垃圾焚烧会产生飞灰和炉灰渣。这些灰渣中不仅含有二 英,还富含重金属元素(如铅、镉、铬、锌等),对人们健康的危害极大,须将垃圾焚烧后的灰渣作为危险固体废物进行处理。目前国内外主要采用飞灰固化和飞灰稳定化进行处理,如采用水泥固化填埋、密封填埋、和化学稳定后填埋等方式处理垃圾焚烧后灰渣。
3.4 渗滤液
垃圾堆放和处理会产生大量成分复杂、危害较大的渗滤液,其COD>8000mg/L,BOD>5000mg/L,会污染地表水和地下水,必须进行无害化处理。采用垃圾渗滤液回喷燃烧装置将其送入炉中燃烧是焚烧垃圾发电站的一种做法。目前对垃圾渗滤液尚无成熟的处理工艺,各研究和科研机构的研究方向主要集中在电解、催化湿式氧化、膜生物反应器等。
4 结束语
城市垃圾“三化”处理,不仅能缓解垃圾给大气、水源、土地带来的压力,还能充分利用再生能源,产生经济效益。随着社会进步和经济发展需要,越来越多的城市生活垃圾焚烧供电供热站将陆续投入运行,随之也带来了二 英、重金属,等二次污染问题。我们只有不断深入学习和探索,不断研究和发展,完善垃圾焚烧技术并使之成熟,才能使社会生活、经济效益和环境保护和谐统一,才能促进社会经济环境资源的可持续发展。
参考文献
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【关键词】城市垃圾;焚烧烟气;废气污染;防治措施
1、概述
随着我国经济水平的快速发展,城市规模迅速扩大,人们的消费水平不断提高,生活垃圾产量也随之逐年递增,对生活垃圾处理的要求也越来越高。填埋、堆肥和焚烧是生活垃圾处理的几种主要方式,其中垃圾焚烧处理占地面积小,能迅速而大幅度地减少可燃废弃物的容积,彻底消除有害细菌和病毒,破坏毒性有机结构,并可能回收热能,尾气经处理后,无害化程度非常高,因此,垃圾焚烧技术是目前世界上较常用的现代化大规模处理生活垃圾的技术之一。但是,垃圾焚烧处理投资及运行管理费用高,且如果系统设计不完善、运行管理不当,生活垃圾焚烧后排放的尾气很容易对周围环境造成二次污染,严重伤害人体健康。生活垃圾焚烧尾气排放的主要污染物有:酸性气体、烟尘颗粒物、重金属尘粒、有机类污染物等,另外,我国生活垃圾又具有水分含量高、热值低、组分随季节变化大等特点,因此,研究生活垃圾焚烧所产生的二次污染物的控制与治理,使其能够达到标准安全排放,是发展生活垃圾焚烧技术亟待需要解决的问题[1,2]。
2、生活垃圾焚烧产生二次污染物 [3]
城市生活垃圾焚烧与其他固体物质的燃烧过程不一样,由于高温热分解、氧化的作用,生活垃圾在焚烧过程中,燃烧物及其产物的体积和粒度减小,其中不可燃物大部分滞留在炉排上以炉渣的形式排出,一小部分质小体轻的物质在气流携带及热泳力的作用下,与焚烧产生的高温气体一起在炉膛内上升,经过与锅炉的热交换后从锅炉出口排出,形成含有颗粒物即飞灰的烟气流。由此可见,城市生活垃圾焚烧的过程中产生的二次污染物主要是焚烧烟气中的有害成分及灰渣(或烟尘)中的重金属。
2.1 酸性气体
生活垃圾焚烧产生的酸性气体主要以氯化氢(HCl)、硫化物(SOX)、氮氧化物(NOX)、一氧化碳(CO)为主。
2.1.1氯化氢(HCl)
氯化氢主要来源于生活垃圾中含氯废物的分解,以聚氯乙烯(塑料的一种,常用PVC表示)为例,产生氯化氢的反应式如下所示:
另外,厨余垃圾中的无机氯化物(如食盐NaCl)、纸、布等成分在焚烧过程中也能产生部分HCl气体。
2.1.2硫化物(SOX)
二氧化硫通常由生活垃圾中含硫化合物焚烧时高温氧化过程产生,其中大部分是SO2。以含硫有机物为例,SOX产生机理如下所示:
2.1.3氮氧化物(NOX)
氮氧化物包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、一氧化二氮(N2O)、三氧化二氮(N2O3)等,但主要成分是NO,其在NOX中所占比例高达95%,NO2仅仅占很少的一小部分。NOX的产生,主要由空气中的氮气(N2)在生活垃圾焚烧过程中高温氧化而产生,另外,垃圾中含氮有机物的燃烧也可以生成NOX,其反应机理可用下式表示:
影响NOX中成分含量的主要因素是焚烧的火焰温度和焚烧区域中氧的含量,当焚烧的火焰温度为1300℃,焚烧区域氧浓度(体积比)≥2%时,生成NO的趋势增加。
2.1.4一氧化碳(CO)
生活垃圾中的有机可燃物在焚烧过程中,绝大部分的碳元素被氧化成二氧化碳,但如果局部焚烧区域中的氧含量不足及温度偏低,一部分碳元素会被氧化生成一氧化碳。由此可见,CO是由生活垃圾中的有机可燃物不完全燃烧而产生的,其产生涉及几种不同的反应式如下:
2.2 烟尘颗粒物及重金属类污染物
重金属类污染物源于焚烧过程中生活垃圾所含重金属及其化合物的蒸发,主要以铅(Pb)、汞(Hg)及镉(Cd)为主。生活垃圾中所含的重金属及其化合物在高温下由固态变成气态,一部分以气相的形式存在于烟气中;一部分以分子形式进入烟气后被氧化,并凝结成很细小的颗粒物;一部分蒸发后又附着在焚烧烟气中的颗粒物上,以固相的形式存在于焚烧烟气中。生活垃圾在焚烧过程中产生烟尘颗粒物的量随焚烧炉型的不同会有所不同,但其来源及主要特性基本上是相似的,详见表1所示[4]。
颗粒物的来源 颗粒物的特性
A 垃圾中的不熔氧化物、纸和塑料中的填充物、泥土、无机色素的油漆和染料、不挥发金属 通常为金属过氧化物、或钙、镁氧化物,颗粒直径一般为0.8μm左右,颗粒密度较大,一般为Fe、Ca、Ti和Al的氧化物
B 垃圾中的无机盐及溶解在废液中的盐 大部分为NaCl、NaSO4、KCl、和CaCl2,通常浓度很低且颗粒直径很小,一般≤0.5μm
C 垃圾中的硫、硫酸、磷和硅或其盐 通常称为气溶胶,颗粒直径非常小(
D 垃圾中的挥发性金属,如Hg、Zn、Ca及Pb等 金属或其氯化物、硫酸盐或氧化物凝结成的气溶胶,其浓度取决于气体的温度,通常颗粒直径较小,一般≤0.5μm
E 不完全燃烧的有机物 从气溶胶中冷凝的沥青(焦油)和高分子量的有机物,颗粒直径通常
2.3 有机污染物
生活垃圾焚烧所排放的废气中有很多种因燃烧不完全而产生的有机污染物,这些产物中毒性比较强的有多氯二苯并二恶英(polychlorinated dibenzo-p-dioxin,简称PCDDs)、多氯二苯并呋喃(polychlorinated dibenzofuran,简称PCDFs)、多环芳香烃化合物(polycyclic aromatic hydrocarbon,简称PAHs)等[5]。有机污染物产生的机理非常复杂,伴随有多重化学反应,如分解、合成、取代等,首先形成反应产物的中间体即前驱物质,最后形成终产物。以二恶英为例,其主要来源于两个方面:一是在燃烧过程中生成。在垃圾的干燥、燃烧、燃尽的过程中,除水分外,还有低沸点的烃类挥发,这些挥发烃燃烧生成CO2和H2O,如果在此过程中局部供氧不足,含氯有机物就会生成易于生成二恶英类物质的前驱物,这种前驱物和HCl、O2反应就可能生成剧毒的二恶英类物质;二是燃烧以后生成,因不完全燃烧而产生的剩余部分前驱物质和废气中的HCl、O2等,在烟尘中的Ca、Ni、Fe等物质的催化作用下,在300℃作用可能生成二恶英类物质。对于二恶英类物质的形成机理,目前还没有成熟的理论,有待进一步研究[6]。
3、生活垃圾焚烧烟气的污染治理
生活垃圾焚烧烟气中的有毒有害气体成分比较复杂,如果采取单一的治理方法只能对其中某一种或几种有毒有害物质有效,由此,对生活垃圾焚烧产生的二次污染烟气宜采用综合的治理技术,一般采用在焚烧过程中实施控制和焚烧烟气处理相结合的办法。
生活垃圾焚烧烟气中的酸性气体(HCl、SOX等)通常采用碱性介质吸收法,最常用的吸收剂为消石灰,最常用的方法有湿法、干法及半干法,其中湿法的净化效率明显高于干法。其吸收反应方程式如下:
生活垃圾焚烧烟气中的NOX主要以NO为主,其反应惰性和难溶性决定了NOX的净化非常困难,最合理的方法是通过合理的燃烧控制从根本上抑制NOX的生成。而烟气中CO的去除主要是通过控制燃烧条件,提高燃烧效率的方法来实现。
处理生活垃圾在焚烧过程中产生的烟尘颗粒物常用的治理设备有袋式除尘器和静电除尘器。静电除尘器可以使颗粒物的浓度控制在45mg/Nm3,除尘效率可高达99.5%以上,而布袋除尘器可使颗粒物的浓度控制在更低水平,对粒径1μm以下的颗粒物除尘效果优于静电除尘器,同时对重金属、PCDD/Fs类等污染物均有较好的去除能力。另外,控制重金属排放浓度的首要前提是做好生活垃圾分类工作,将含有重金属的生活垃圾,如电池、日光灯管、杀虫剂、印刷油墨等回收后集中处理。
针对二恶英类物质的生成主要分两个阶段这一特点,抑制二恶英产生的最有效方法是“3T”措施:(1)炉内温度(Temperature)保持在800℃以上(最好在900℃以上),将二恶英完全分解;(2)保证足够的烟气高温提留时间(Time);(3)优化炉型和二次空气喷入方法,使其形成涡流(Turbulence),充分混合搅拌以达到完全燃烧。与控制重金属污染物一样,对于二恶英类污染物我们也需要积极提倡垃圾分类和处理,对含氯化合物垃圾有的可用填满处理,从源头避免含氯物质进入焚烧炉燃烧,加强废物(尤其如聚氯乙烯塑料袋等、焚烧后易产生二恶英的废物)的回收再利用,限制焚烧垃圾量,限制二恶英的排放量,确定允许排放的最高浓度限量标准[7]。
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随着经济的发展、人口的不断增多以及人民生活水平的日益提高,城市垃圾的产生量也日渐增多。在当今世界,大量的垃圾已成为城市中一个长期存在的污染源。对垃圾的处理不当,可能会造成严重的大气污染、水污染和土壤污染,并将占用大量的土地。垃圾对环境的污染已经成为日益严重的问题。如何经济、有效地进行垃圾处理。垃圾焚烧是目前固体废弃物处理的有效途径之一。
垃圾焚烧处理是目前国外应用最普遍的垃圾处理方法,此方法的最大优点是垃圾资源化和减量化处理程度高。垃圾焚烧厂建立在城市周围,运送垃圾方便,并且可以向城市提供电能或热能,产生很好的经济效益。垃圾焚烧发电已成为发达国家处理生活垃圾的主要途径和电力行业的重要组成部分。应用计算机控制使焚烧炉运行在最佳运行工况,并且有先进的尾气处理设备和严格的排放监测手段,使得垃圾焚烧对大气造成的二次污染降到最低点。
1垃圾焚烧在国内的现状
我国属于发展中国家,经济发展迅速、城市化速度加快、居民生活水平不断提高,导致了城市垃圾量的不断增加。我国目前已有600多座城市,城市垃圾量以每年7%~8%的速度增长。而垃圾的处理不到1/3,真正达到无害化处理和能源利用的比例更低。随着经济的高速发展,城市化水平的提高,在城市周边很难寻找适宜的垃圾填埋的场地,因此,造成我国城市垃圾处理问题相当严重。目前我国城市生活垃圾90%采用填埋处理,但是如不是严格意义上的填埋,产生的高浓度渗出液,会造成地下水以及地表水的严重污染,对水资源造成严重威胁。
垃圾的焚烧是使垃圾无害化、减容化、资源化较为有效的方法。我国在垃圾焚烧方面虽然已经取得不少进步,但仍处于摸索与研究的阶段。目前,在各大城市以及沿海城市地区开始重视垃圾焚烧技术的应用,但由于焚烧技术、烟气处理技术引进的步伐不能跟上,投资控制不下来,一直未能有实质性的进展。有些地方由于难于寻找合适的垃圾填埋厂以及受资金方面的约束,只注重把垃圾烧掉,没有考虑好如何烧好、烧透以及如何作好环境保护与能源利用。尽管如此,由于近几年的不断探索,垃圾焚烧技术已经取得不少进步。
2垃圾焚烧处理面临的问题
垃圾分类收集是实现垃圾综合处理的一个重要步骤。通过分类收集和相应采取不同的处理方式,既可以保证有用资源的循环再利用,又可以大大减少垃圾的最终处理费用。目前我国各城市还没有普遍实行垃圾分类收集,有的处于试点运行阶段,而这与我们即将采用的垃圾处理方式不相适应。垃圾分类收集后,最终处置的垃圾量及垃圾成分都会发生变化,由于分类使有用的资源得以循环再利用,处置的垃圾量将减少,同时降低了垃圾运输费及处置费。垃圾的分类还可以减轻机械磨损及腐蚀,延长焚烧炉的寿命,减少维护管理费用。
3焚烧炉的除尘
除尘器有旋风除尘器、洗涤器、颗粒层除尘器、电除尘器、袋除尘器等各种方法,现主要以电除尘器和袋除尘器为中心,简要进行介绍。
3.1电除尘器
电除尘器因为捕集率高,压力损失低,维护管理容易,适于大型装置,所以火力发电等方面占据大型除尘装置的中心、重心。在垃圾焚烧工程中,到现在为止,仍较多地被采用,但是在300℃左右运行时,在电除尘器内有产生二恶英的可能。
3.2袋除尘器
将织布、毡等圆筒状的滤布的一端塞住,从外面或里面把含尘的气体过滤,在滤布上形成粉尘层,由于这个层可以高效地捕尘,在滤布上堆积的粉尘层,通过反吹振动或脉动喷吹被适当抖落,据了解,在国内十年前南方城市已把长袋低压脉冲除尘器作为垃圾焚烧排尘的除尘装置,不足之处,是滤袋的寿命问题。
4环境保护措施
垃圾焚烧处理的主要目的是为了节约土地资源、环境保护及实现可持续发展道路。垃圾的资源发电可以实现垃圾的无害化、减容化、资源化。但由于垃圾的特性,在垃圾焚烧的整个过程中难免出现一些对环境不利的影响物质,因此必须采取相应的环保措施以达到垃圾焚烧的真正目的。垃圾焚烧处理的主要污染物有:臭气、烟气中的有害物质、垃圾渗出液、飞灰及反应物。目前烟气的排放标准已经制定和实施。对于垃圾渗出液的处理方法,国内一般采用喷入焚烧炉内处理,但最好采用污水处理方法。对于垃圾堆放过程中产生的臭气,也应根据相关标准进行处理排放。
5焚烧技术发展的动向及前景
5.1焚烧技术发展的动向
垃圾焚烧厂尾气净化技术,特别是二恶英等污染物的消除越来越受到重视。垃圾焚烧余热综合利用技术将进一步完善。为满足日益严格的环保要求,焚烧技术向着烟气净化、残渣与废水处理以及废热回收等设备整体化方向发展。
5.2焚烧技术发展的前景
目前,国家将全面贯彻经济可持续发展的战略,更加注重经济、环境、资源的协调发展,加大环境保护和污染治理的力度。在加强城市垃圾污染治理方面积极引进、消化、吸收国外的先进适用技术和科学管理经验,提高城市生活垃圾污染治理的管理水平,努力推进垃圾污染从末端治理向源头抓起的全过程治理转变。
【关键词】 循环流化床燃烧技术 城市生活垃圾处理 焚烧
城市垃圾的处理是每个城市发展所必须面对的问题,改革开放几十年来,我国城市经济迅速发展,工业化进程和现代化的生活为城市制造了规模巨大的垃圾,人们逐渐生活在一个被垃圾包围的环境之中,对于垃圾的处理,已经成为现代城市急需解决的难题,以往对城市垃圾的处理,多采用填埋的方式,但是填埋的垃圾处理方式相对适用于一些规模较小的城市,对比当前我国的各类大型城市,填埋方式显而易见地不再适用于当前的城市垃圾处理。相比之下,焚烧处理城市垃圾的优势就体现了出来,利用循环硫化床燃烧技术的垃圾焚烧处理:占地面积小、垃圾处理的周期更短、燃烧后的排放物符合环境要求、燃烧带来的热能可以二次利用并且在燃烧后的灰渣可以用于建筑材料制作,下文就焚烧技术的重点循环流化床垃圾焚烧炉谈起。
1 应对城市综合垃圾的焚烧处理
对于垃圾的焚烧处理,因为其组成复杂,包含有废纸、废布、塑料、金属、玻璃、动植物残体以及建筑废弃物等,而由于我国垃圾分类制度不完善、环保要求较低,导致目前我国城市垃圾成分复杂、含热值低、水分较高,而循环流化床锅炉是采用热风将一定大小的垃圾燃料扬起,在锅炉膛中不断地做沸腾、翻滚和搅动,被吹出锅炉膛的灰料经过安装在锅炉膛出口的高效高温旋风分离装置分离后再由锅炉内的反料装置送回锅炉膛中进行反复循环的燃烧,流化床内气固混合强烈,传热传质速率高,新加入的垃圾燃料可以迅速的被锅炉膛内大量的灼热床料包围,因此具备很好的加热和着火条件,可以使燃烧更加充分,更加适用于我国目前城市垃圾的复杂条件。
此外,循环流化床燃烧技术是专门针对低热值燃料而开发的,流化床焚烧低热值的垃圾有较高的效率,燃烧效率可高达95%以上,而且对燃料成分变化不敏感;当热值不足,需投入辅助燃料以维持热平衡时,只需用价格较为便宜的煤来助燃。而且通过实验证明,循环流化床锅炉完全实现了焚烧的充分性、可靠性,而且由于循环流化床独特的燃烧方式,其气体有害物的排放量少于其它焚烧方式。
2 垃圾分类焚烧的积极作用
国外所推行的垃圾分类制度证明了其效果的显著性,经过垃圾分类处理后,首先在焚烧的过程中可以有效的减少各类燃烧废物和燃烧过程中的废气的产生,而且垃圾经过分类后,既可以实现对焚烧技术的大规模应用,同时可以实现资源的再利用,回收1吨废纸可以再造纸850公斤,能够节省300公斤木材,比等量生产减少污染74%;日常的厨房垃圾,包括残羹剩饭、骨头、菜根菜叶等,经过生物技术就地处理堆肥后,每吨也可以生产0.3吨有机肥料。由此可见,城市垃圾通过分类收集后,其经济、环境和社会效益都是相当可观的。在循环流化床锅炉的应用上,其并非是万能的,只是尽其最大可能减少垃圾的二次污染,分类处理后的垃圾应用于循环流化床锅炉上,就可以更加充分的发挥其作用,更大程度上减少废气废物的二次污染。
3 结渣的处理及应对措施
循环流化床锅炉中的结渣现象多是因为操作温度超过了灰渣的熔点,灰渣的熔点一般在1250到1350摄氏度左右,其具体数值的大小与灰渣的特性、成分以及燃烧的气氛有关,所以说,如果将控制运行温度低于灰渣的熔点200到300摄氏度左右,就可以保持锅炉内良好的流化状态和床料的正常流动,更不会导致床料与灰渣的结渣现象。总结来看在燃烧室内的结渣有高温结渣与低温结渣两种:
(1)高温结渣。全床完全流化和全床燃烧温度超过灰渣熔点,进而导致全床发生灰渣的熔融和结块。处理方法为,小型流化床锅炉打开炉门扒出渣块,然后重新启动。但当渣块盖满大半个或几乎整个床时,必须停炉排渣。如果及时发现高温结渣,也可全开风机,用大风将炉子吹灭,停止燃烧清渣。
(2)低温结渣。低温结渣是由于全床温度较低,流化作用不明显,个别地方由于燃料堆积,受热过大,使局部床料温度超过灰渣熔点,造成结渣。处理方法为,及时采取措施进行消渣,小型炉子可人工将渣块打碎,继续点火,大型流化床锅炉就要求加大风量,将渣块,尽快打散,形成流化。
4 循环流化床垃圾焚烧炉运行中需要注意的问题
(1)循环流化床燃烧熄火。层燃不容易发生熄火事故;煤粉悬浮燃烧容易产生燃烧熄火事故,只要停止给粉,马上就有熄火的危险。流化床燃烧发生熄火的危险处于层燃燃烧和煤粉燃烧之间,断煤是引起循环流化床熄火的主要原因,当循环流化床燃烧发生短时断煤时,床料中的5%左右的可燃物质还能维持3~5分钟的燃烧。
(2)循环流动床燃烧爆炸事故。燃烧爆炸多发生在点火启动和燃烧操作、调整过程中,在正常运行过程中很少发生燃烧爆炸事故。发生燃烧爆炸需要具备四个条件,即有大量的可燃气体,如H2、CO、HxHy等;有氧气存在;有明火;在比较密或者流通不好的容器内。而在点火启动过程中,燃烧爆炸的四要素具备有三个,所以只要第四个爆炸因素产生,就有发生爆炸的可能,这就要求操作人员必须做好预防燃烧爆炸的措施,充分了解燃烧爆炸的四要素,严格遵守规程来操作,并且在锅炉设计上要在燃烧室设计防爆门,减轻燃烧爆炸对设备的损毁,同样的风室也要设计安装防爆门,在点火时要牢记安全第一,宁可点火时间长一些也要杜绝燃烧爆炸的可能,最后,若有事故发生,操作人员要做到冷静正确的处理,防止事态进一步恶化。
参考文献
[1]张雪川.垃圾焚烧循环流化床锅炉设备治理与运行优化[D].华北电力大学,2012.
[2]党文达,姜玲玲,钟红春,张成波,朱柱民.某循环流化床垃圾焚烧炉的工业测试与分析[J].工业锅炉,2013(3):38-40.
日本举全国之力减少垃圾量,增加循环利用,大城市、小城镇、办公楼和住宅区都实行垃圾分类回收,其分类数量和执行措施,几乎到了惊人的程度。
很多初到日本的游客,对日本环境的干净整洁留下深刻印象。有人说,日本没有垃圾,这当然是夸张的说法,但说明日本处理垃圾有方。由于土地资源匮乏,日本始终是垃圾处理问题上的先行者和进取者。从大举建设垃圾焚烧炉到发起垃圾分类运动,今日“零垃圾”的美誉绝非一蹴而就。
二恶英叫停焚烧炉
上世纪 80年代,日本对垃圾焚烧的依赖程度居全球之首,焚烧厂的数量占全球的70%,全国超过 1/3的城市固体废弃物通过焚烧处理,这导致大气中的二恶英含量严重超标,成为“二恶英大国”。
被列为一级致癌物的二恶英是多氯甲苯、多氯乙苯等有毒化学品的俗称,被称为“毒中之毒”。二恶英是工业化社会产生的恶果之一,焚烧有毒的生活垃圾(特别是含有大量废旧聚氯乙烯塑料制品的垃圾)时,会产生大量二恶英。
“历史上二恶英不是一个与焚烧炉有关的问题,”国立环境研究所主管、著名的二恶英专家森田昌敏表示,“1940年代到 1970年代,二恶英主要来源于化学药品和杀虫剂。”
直到 1976年,荷兰的焚烧炉里发现了这一物质,垃圾焚烧产生的二恶英污染才开始为人所知。7年之后,时任高知大学校长的立川凉教授,发现日本也有同样的现象。“从那时开始,人们意识到二恶英不仅仅是个化学物品问题,还是个垃圾处理问题。”森田说。
20世纪 90年代,日本大气中测得的二恶英水平竟然是其它工业国家的 10倍,焚烧炉每年释放约 5千克的二恶英。5千克可能听起来不太多,但动物实验已经表示,1克的二恶英就足以杀死 1万人。
为了减少二恶英,日本政府制定了更为严格的垃圾焚烧排放标准,进行大型焚烧炉的建造,并给予财政补贴。这种大型的焚烧炉可以在高温下持续运作,有助于减少二恶英排放。
东京环境研究中心主席矢泽龙也质疑政府公布的二恶英年排放数据,他认为政府的调查方法有缺陷。“焚烧垃圾排放的二恶英,有一半是在焚烧炉加热和冷却的过程中释放的。但是政府的调查是在焚烧炉运行最充分的时候,记录下的排放数据有偏差。 ”他解释道。他估计真实的数字接近每年 15至 20千克。
不少环保人士认为政府是在认真对待二恶英问题,但是他们担心政府处理的方式不当。虽然严格限制二恶英的排放,但是焚烧炉残留物还是没有好的解决办法,众所周知这些残留物含有大量的毒素。
另外,政府计划合并焚烧炉,建设大规模的高温焚烧炉也是有问题的。焚烧达到很高的温度 ――超过800摄氏度 ――才能减少二恶英的排 类。”65岁的内木须美所在的小区在 放,但是一系列问题随之而来,例如 从 2004年 10月起就开始实行这种垃 增加了温室气体和重金属。并且,农 圾分类回收的新方法。 村地区可能没有那么大的垃圾量需要 与横滨相比,面积 110平方公里、 大焚烧炉运转,这在今后会成为财政 人口总数仅有 2200人的上胜却早在负担。此外,大焚烧炉的建造位置也 2000年前就把垃圾回收的种类提高到会引发争议,毕竟,哪个地方政府愿 34种。然而,为了减少垃圾、扩大再意为邻居处理垃圾呢? 回收范围,这个小镇在最近几年中又矢泽龙也表示,二恶英排放增加 逐步把回收种类提升到现在的 44种。
的原因是聚氯乙烯生产和消费,也就 环境专家们表示,以更清洁的是说,工业生产模式和社会消费模式 方式分拣和回收垃圾也许比倾倒更昂是有效减少二恶英排放的主要障碍。 贵,但是和焚烧垃圾的成本不相上下。
很明显二恶英问题与生活方式密 日本研究院紧急战略中心的垃圾处理切相关。市民和政府都在担心,但只 研究员三田秀喜说:“垃圾分类回收有两方面的通力合作,才能解决这个 不一定比焚烧垃圾昂贵。尤其是在日环境难题。由此,绕过与焚烧炉相关 本这样的国家,分类和回收垃圾将会的种种手段,改道从垃圾的源头着手, 产生更大的好处。”
政府发起了大规模的垃圾分类和回收 横滨的目标是到 2010年,将垃运动。 圾焚烧率降低30%。但上胜的目标似乎更加雄心勃勃,它们计划在 2020惊人的垃圾分类 年彻底结束垃圾焚烧的历史。
日本举全国之力来减少垃圾,增 76岁的时元雅治熟练地把各种加循环利用。在大城市、小城镇、办 垃圾准确的放在了属于它们的垃圾箱公楼,住宅区都实行垃圾分类,几乎 里。他仔细查看每个罐子上的标签,到了惊人的程度。 然后嘴里念念有词地把铝制罐头和钢一只袜子属于可燃烧物品,一 制罐头分别放到两个不同的垃圾箱双袜子则是旧衣物;口红的外壳属 里。15分钟后,时元雅治便搞定了于小金属,口红条属于可燃烧物; 一切。这样的镜头每天早上你都可以领带是旧衣服,但一定要是洗过和 在上胜的街头看到。在新的垃圾分类被烘干过的。 法的规定下,整个城镇显得比过去更拥有 350万人口的横滨市积极 干净了。尽管时元认为这样做很麻烦,响应,在全市范围内将现有的垃圾 但他仍表示不能将垃圾扔在山上,因分类数量从过去的 5类增加到 10类。 为这是违法行为。
为了让市民们能更好地了解市政府 据该市官员说,在过去 4年里,的新措施,横滨市有关方面近日还 上胜的垃圾焚烧率减少了一半,而垃向当地居民分发了一本 27页的小册 圾回收率提高了80%。从豆腐包装盒子,罗列了 518项回收常见垃圾的 到鸡蛋壳,从塑料瓶盖到一次性筷子,详细指南。 从荧光棒到蒲扇,上胜的居民们必须对此,居民似乎不太习惯。“一 把垃圾分门别类的放在 44种垃圾箱开始觉得十分困难,我甚至要戴着老 中。正是在这些新制度的规定下,上花眼镜才能分辨什么垃圾属于什么种 胜逐渐成为通过垃圾分类实现“零垃圾”的典范城市。
在城镇和村庄,那里的人们彼此认识,垃圾不分类是难以想象的。然而在城市,不是每个人都遵从规定。比起其它行为,遵守垃圾分类被认为是一个人作为成熟、理性公民的基础。房东不愿意把房出租给外国人,经常是因为外国人不能或者根本不愿意把垃圾分类。
比起上胜,生活在大城市横滨的市民却没有分类回收垃圾的意识。自从去年横滨市开始在某些街区试点垃圾 10项分类后,一些居民便不再把垃圾扔在自家小区的垃圾箱里,而公园和小区附近便利店的垃圾箱里却不断出现神秘的未经分类的垃圾袋。
为此,横滨市负责家庭垃圾分类监督工作的部门已经停止在公园放置垃圾箱。有着鹰一般尖锐眼睛的志愿者们,每天穿梭在城市的大街小巷,随时对那些违反垃圾分类的人进行劝告。
在这些志愿者中,60岁的谷山光晴是其中最具有“责任心”的一个了。作为一家小型保险公司的老板,每天早晚他都会开着自己的车子到那些街区垃圾分类点严格检查人们是否按照规定将自家的垃圾进行准确的分类。一旦发现错误,他便会在回收站的告示栏里贴上这样的布告:“某某先生,您的垃圾分类方法是错误的,请您改正。 ”
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