一、綜述
垃圾焚燒可以實(shí)現(xiàn)垃圾處理的減量化、資源化、無害化，回收其熱量用于發(fā)電、供熱等。垃圾焚燒處理已成為一些發(fā)達(dá)國家處理垃圾的主要方式。某垃圾焚燒處理發(fā)電廠是某某市與加拿大建設(shè)的一座總投資4.1億元的垃圾焚燒發(fā)電廠，總占地面積３萬多平方米。設(shè)計(jì)有四臺垃圾焚燒爐、四臺余熱鍋爐、兩臺6MW汽輪發(fā)電機(jī)組。四條生產(chǎn)線共設(shè)計(jì)日處理垃圾600噸，年發(fā)電量為8797千瓦時，１噸垃圾可產(chǎn)生不少于300KWh的電能。
該工程的核心技術(shù)為世界第三代CAPS技術(shù)，即控氣型固體廢棄物熱分解處理技術(shù)，使用此技術(shù)建設(shè)了4臺CAPS熱解爐。4臺余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽供給兩臺6MW汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，真正實(shí)現(xiàn)了變廢物為資源。

某某垃圾焚燒電廠概貌
二、垃圾焚燒爐及相關(guān)設(shè)備
某垃圾焚燒電廠的垃圾焚燒爐采用加拿大制造的順推、多級機(jī)械爐排焚燒爐。焚燒爐應(yīng)用了世界第三代控氣型固體廢棄物熱分解處理技術(shù)(CAPS)，可有效減少焚燒產(chǎn)生的有毒氣體。
1.垃圾倉結(jié)構(gòu)
垃圾由汽車運(yùn)到處理廠后倒入垃圾倉內(nèi)。垃圾新入倉的垃圾在倉內(nèi)存放3天后就可入爐燃燒。垃圾在倉內(nèi)存放時經(jīng)過發(fā)酵、排出滲濾水后可提高進(jìn)爐垃圾的熱值，又使垃圾容易著火燃燒。在倉內(nèi)，用吊車的抓斗將垃圾送至爐前料斗。
2.一燃室及焚燒爐爐排結(jié)構(gòu)
垃圾焚燒爐為往復(fù)式、順推、多級機(jī)械爐排焚燒爐。焚燒爐內(nèi)有一個給料器和8個燃燒爐排單元組成，包括干燥段的兩級爐排、氣化燃燒段的四級爐排和燃盡段兩級爐排。焚燒爐內(nèi)溫度控制在700℃以內(nèi)。燃盡的垃圾從最后一級爐排離開焚燒爐落入灰槽中。
1)給料器和防火門
給料器通過給料器(Loading Ram)將落入料斗的垃圾從防火門前推入燃燒室。給料器只負(fù)責(zé)給料，不提供燃燒空氣，并通過防火門與燃燒區(qū)隔離。防火門在給料器收回時保持關(guān)閉狀態(tài)。關(guān)閉防火門可使?fàn)t膛與外界隔開，維持爐內(nèi)負(fù)壓。同時，燃燒室的入口處有溫度測點(diǎn)，當(dāng)燃燒室入口的垃圾溫度過高時，電磁閥將控制防火門后的噴霧器噴水以防止防火門打開時給料斜槽上的垃圾將料斗中的垃圾引燃。
2)燃燒爐排
八級燃燒爐排分為兩級干燥爐排、四級氣化燃燒爐排和兩級燃盡段爐排。每級爐排下面都有液壓驅(qū)動的脈沖推動裝置。8級推動裝置(推床)按一定順序推動垃圾，使進(jìn)入焚燒爐的垃圾依次被與各級爐排相配合的的推床推到下一級爐排上。爐排上有均勻分布的小孔，用于噴出燃燒所需一次風(fēng)。供燃的一次風(fēng)由爐排下的一次風(fēng)管供給。垃圾在爐排推送過程中受到燃燒器和爐內(nèi)的熱輻射以及一次風(fēng)的吹烘，水分迅速蒸發(fā)，著火燃燒。
3)燃燒器布置
一燃室有兩個主燃燒器，如圖二17，18所示。焚燒爐內(nèi)燃燒爐排上方有溫度測點(diǎn)，當(dāng)焚燒爐啟爐時和燃燒溫度低于要求時，燃燒器17投油助燃。燃燒器18位于爐膛出口，用于補(bǔ)燃未燃盡的垃圾。燃燒器所需的空氣由四臺焚燒爐公用的一臺燃燒風(fēng)機(jī)(如圖二7所示)提供，燃燒器燃燒所需空氣為由大氣吸入的潔凈空氣。當(dāng)燃燒風(fēng)機(jī)故障或供風(fēng)不足時，由旁路(圖二 6所示)取送風(fēng)機(jī)的部分送風(fēng)供給燃燒器。
3.二燃室煙道
二燃室主要部分為圓筒形煙道，沒有管道等造成的煙氣死角。設(shè)置二燃室的目的是為了使煙氣在120~130%的理論空氣量下，1000℃左右的條件下停留>2s，使有害氣體在爐內(nèi)分解。在二燃室入口有副燃燒器，當(dāng)系統(tǒng)檢測到二燃室出口煙溫小于一定值時將點(diǎn)火補(bǔ)燃。二次風(fēng)在二燃室入口處進(jìn)入二燃室。二燃室有上下兩個出口通至余熱鍋爐，兩個出口前各有一個液壓驅(qū)動的擋板控制煙氣的進(jìn)入。
4.一、二次風(fēng)系統(tǒng)
每臺焚燒爐都配有一臺送風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)從垃圾池吸入空氣，同時也吸入從一燃室推床下部泄露到焚燒爐外部的氣體。這樣安排送風(fēng)的來源是為了保證垃圾倉為微負(fù)壓狀態(tài)，避免垃圾倉的氣體外泄。送風(fēng)進(jìn)入余熱鍋爐，經(jīng)余熱鍋爐的兩級空氣預(yù)熱器后進(jìn)入一個大混合集箱(如圖二21)，然后分別作為一、二次風(fēng)進(jìn)入焚燒爐的一燃室、二燃室。集箱還可以接受從不經(jīng)過余熱鍋爐的送風(fēng)旁路返回的送風(fēng)。離開集箱的一次風(fēng)又分兩條管路：管路1(圖二 10-1)通至三條風(fēng)管，供風(fēng)給1~3級爐排；另一條管路2(圖二 10-2)通至五條風(fēng)管，供風(fēng)給4~8級爐排。供給爐排的一次風(fēng)可以烘干垃圾、冷卻爐排并供給燃燒所需的空氣。管路1上的風(fēng)量調(diào)節(jié)閥應(yīng)根據(jù)焚燒爐入口的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。管路2上的風(fēng)量調(diào)節(jié)閥則應(yīng)根據(jù)焚燒爐爐膛的溫度和氧量進(jìn)行調(diào)節(jié)。爐膛的空氣量應(yīng)該為理論空氣量的70~80%。二次風(fēng)則經(jīng)過管路(圖二 25)進(jìn)入二燃室。二次風(fēng)供應(yīng)量為理論空氣量的120~130%。
5.排灰系統(tǒng)
由焚燒爐排出的灰渣落入灰槽中。兩條相平行的灰槽的布置方向與焚燒爐的布置方向垂直，四臺焚燒爐的灰槽橫向貫通。液壓驅(qū)動的分灰器(圖二 23所示)選擇將灰渣落入某個灰槽中?；也鄣撞坎贾糜谢覀魉蛶?，負(fù)責(zé)運(yùn)走四臺焚燒爐排出到灰槽中的灰渣。灰槽中要求保證有一定的水位來浸沒灰渣。。
6.煙氣處理設(shè)備
煙氣由余熱鍋爐排出后首先進(jìn)入半干式洗氣塔，塔中利用霧化器將熟石灰漿從塔頂噴入塔內(nèi)，與煙氣中酸性氣體中和，可有效清除HCl、HF、 等氣體。在洗氣塔出口管道上有活性炭噴嘴，活性炭用于吸附煙氣中的二噁英/呋喃類物質(zhì)。煙氣之后即進(jìn)入布袋除塵器，使煙氣中的顆粒物、重金屬被吸附去除。最后將煙氣從煙囪排入大氣。

垃圾焚燒電廠垃圾焚燒爐工藝示意圖
1.由垃圾倉來的空氣 2.送風(fēng)機(jī)吸入的潔凈空氣 3.推床下泄漏出的的空氣 4.料斗 5.燃燒器的供燃空氣入口 6.由其他焚燒爐送風(fēng)機(jī)來的部分空氣 7.供給四臺鍋爐燃燒器燃燒空氣的風(fēng)機(jī) 8.送風(fēng)機(jī) 9.爐下小混合集箱及旁路風(fēng)門 10.爐排風(fēng)總管 10-1. 前總風(fēng)門1 10-2.后總風(fēng)門2 11.手動閥 12.氣動閥 13.送風(fēng)至余熱鍋爐的送風(fēng)管道 14.給料器 15.一燃室 16.二燃室 17.主燃燒器1 18.主燃燒器2 19.副燃燒器 20.煙氣出口液壓擋板 21.空氣大混合集箱 22.余熱鍋爐 23.洗氣塔 24.布袋除塵器 25.防火門 26.爐排冷卻水 27.出料冷卻裝置 A.冷卻水進(jìn)口 B.冷卻水出口 C.噴水 D.熟石灰供給 E.壓縮空氣
三、垃圾焚燒電廠垃圾焚燒爐在污染物控制上的優(yōu)點(diǎn)
生活垃圾焚燒煙氣中的二噁英是近幾年來世界各國所普遍關(guān)心的問題。二噁英類劇毒物質(zhì)對環(huán)境造成很大危害，有效控制二噁英類物質(zhì)的產(chǎn)生與擴(kuò)散，直接關(guān)系到垃圾焚燒及垃圾發(fā)電技術(shù)的推廣和應(yīng)用。
1.二噁英的結(jié)構(gòu)
二噁英的分子結(jié)構(gòu)為1個或2個氧原子連接2個被氯取代的苯環(huán)。兩個氧原子連結(jié)的稱為多氯二笨并二噁英(PCDD，Polycholoro diabenzo-p-dioxin)，一個氧原子的稱為多氯二笨并呋喃(PCDF，Plolycholoro dibenzo-furan)。統(tǒng)稱二噁英(dioxin)。毒性最強(qiáng)的2,3,7,8-PCDD的毒性為氰化鉀的1000倍。dioxin對哺乳動物有極強(qiáng)的毒性，且易溶于水，熱穩(wěn)定性好。


2.垃圾焚燒爐內(nèi)二噁英的產(chǎn)生原理
二噁英在焚燒爐內(nèi)的生成的來源是石油產(chǎn)品、含氯塑料，他們是二噁英的前體。生成方式主要是燃燒生成。生活垃圾中含大量的NaCl、KCl、 等，而焚燒物中經(jīng)常會有S元素，從而產(chǎn)生 。 和含Cl元素的鹽在有氧氣存在時反應(yīng)生成HCl。HCl又和Cu被氧化生成的的CuO反應(yīng)生成 。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，致使二噁英產(chǎn)生的最終要的催化物就是 和C元素(以CO為標(biāo)準(zhǔn))。
3.采用的控氣型固體廢棄物熱分解處理技術(shù)的焚燒爐在抑制二噁英產(chǎn)生方面的優(yōu)勢
控氣型熱解焚燒爐將焚燒過程分為二級燃燒室，一燃室進(jìn)行垃圾熱分解溫度控制為700℃以內(nèi)，讓垃圾在缺氧狀態(tài)下低溫分解，這時金屬Cu、Fe、Al等金屬元素不會被氧化，因而不會有 的產(chǎn)生，會大大減少二噁英的量；同時，由于HCl的產(chǎn)生量受殘氧濃度的影響，因而缺氧燃燒會減少HCl的產(chǎn)生；并且 自還原氣氛下也難以大量生成。由于控氣型垃圾焚燒爐是固體床，所以不會產(chǎn)生煙塵，不會有未燃盡的殘?zhí)歼M(jìn)入二燃室。垃圾中的可燃成份分解為可燃?xì)怏w，并引入氧氣充足的二燃室燃燒。二燃室溫度在1000℃左右并且煙道長度使煙氣能夠停留2s以上，保證了二噁英等有毒有機(jī)氣體在高溫下完全分解燃燒。
此外，使用布袋除塵器避免了使用靜電除塵時Cu，Ni，F(xiàn)e顆粒對二噁英生成的催化作用。
四、余熱鍋爐設(shè)備
垃圾焚燒電廠的余熱鍋爐為煙道式余熱鍋爐，煙氣流動方向在鍋爐中進(jìn)行5次轉(zhuǎn)折。鍋爐壓力4MPa，蒸發(fā)量15t/h。余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)如下圖所示。在爐膛、煙道以及高溫?zé)煔馊肟诓贾糜兴浔?br />1.煙氣流程
如圖三所示，煙氣從焚燒爐的二燃室通過上部或下部煙道(煙氣從下部經(jīng)過時不經(jīng)過水冷壁K ) 進(jìn)入余熱鍋爐。先經(jīng)過第二級過熱器E、第一級過熱器F、第二級空氣預(yù)熱器G，然后從下部進(jìn)入主爐膛與水冷壁換熱。之后在爐膛上部出口改變角度后向下依次通過第一級省煤器I、第一級空氣預(yù)熱器H、第二級省煤器J，之后的煙氣由煙道N離開余熱鍋爐。
2.送風(fēng)流程
如圖三所示，送風(fēng)機(jī)來的風(fēng)經(jīng)過管路A進(jìn)入余熱鍋爐，在爐內(nèi)經(jīng)過兩級空氣預(yù)熱器H、G換熱，之后由管路離開鍋爐。
3.汽水流程
如圖三所示，145℃的給水經(jīng)過兩級省煤器J、I(省煤器設(shè)置有給水旁路)，進(jìn)入鍋爐汽包L、汽包中過冷水由下降管進(jìn)入下集箱，經(jīng)爐內(nèi)水冷壁在4MPa下定壓加熱，蒸汽進(jìn)入兩級過熱器F、E后達(dá)到400℃，離開鍋爐進(jìn)入蒸汽總管。

余熱鍋爐結(jié)構(gòu)圖
A.送風(fēng)入口管道 B.送風(fēng)出口管道 C.上部高溫?zé)煹? D.下部煙道 E.第二級過熱器 F.第一級過熱器 G.第二級空氣預(yù)熱器 H.第一級空氣預(yù)熱器 I.第二級省煤器 J.第一級省煤器 K.水冷壁 L.汽包 M.集箱
五、汽輪發(fā)電機(jī)組及輔機(jī)系統(tǒng)
某某垃圾焚燒電廠的四臺余熱鍋爐配有兩臺汽輪機(jī)。主蒸汽系統(tǒng)采用集中<