1 前 言

　　當(dāng)今世界，環(huán)境污染日益加劇，環(huán)境保護(hù)已成為國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。臨沂 市是魯西南重要的商貿(mào)樞紐，近幾年來，隨著商貿(mào)批發(fā)市場(chǎng)規(guī)模的發(fā) 展，城市人口迅速增加。相應(yīng)的城市生活垃圾的數(shù)量也在急劇增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在每天產(chǎn)生 城市生活垃圾約600噸左右，并以每年平均10%增長率遞增。臨沂市政府把垃圾處理列為99年 度市政府“為民十大工程”之一，決定投資5000萬元，在臨沂市城西北36公里處征地1500畝 ，用于城市生活垃圾的填埋。一期工程先征地500畝，現(xiàn)在正在進(jìn)行勘探、水文調(diào)查、基礎(chǔ) 處理等前期工作。 城市生活垃圾的處理方法主要有填埋、堆肥、焚燒等。填埋法方便易行，處理量大 ，是現(xiàn)在城市垃圾處理的一種主要方法，但是易造成二次污染，特別是垃圾中的一些 有毒有害物質(zhì)填埋腐爛后，滲透到地下，引起地下水的污染；同時(shí)產(chǎn)生的一些有害氣體 造成環(huán)境的二次污染，并且需占用大量的土地。焚燒法是最有效 的方法，使城市垃圾處理基本上達(dá)到了減容化、無害化和能源化的目的。垃圾焚燒后，一般 體積可減少90%以上，重量減輕80%以上；高溫焚燒后還能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物 質(zhì)，可有效地控制二次污染。垃圾焚燒后產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電供熱，實(shí)現(xiàn)了能源的綜合利 用。

　　2 垃圾發(fā)電供熱技術(shù)的可行性分析 城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在國外已有四十多年的歷史，最先利用垃圾發(fā)電的是德國和法國 ，近幾十年來，美國和日本在垃圾發(fā)電方面的發(fā)展也相當(dāng)迅速。目前，日本擁有垃圾發(fā)電廠 一百多座，發(fā)電總?cè)萘吭?20MW以上，單臺(tái)設(shè)備最大處理垃圾能力為552噸/日。 我國垃圾焚燒發(fā)電供熱技術(shù)起步較晚，現(xiàn)在還處于研究開發(fā)階段?，F(xiàn)已建立的部分垃圾發(fā)電 站，基本上是引進(jìn)國外的設(shè)備和技術(shù)。我國第一座垃圾發(fā)電站是在深圳，引進(jìn)的是日本三菱 重 工生產(chǎn)的兩臺(tái)爐排式垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置500kW的汽輪發(fā)電機(jī)組來發(fā)電供熱 。1992年又上了一臺(tái)杭州鍋爐廠(引進(jìn)日本三菱重工技術(shù))制造的垃圾焚燒爐，日處理垃圾15 0噸，配置1500kW汽輪發(fā)電機(jī)組。在上海、天津等城市也相繼與法國、澳大利亞等國家合作 建設(shè)垃圾發(fā)電廠。引進(jìn)的這些垃圾鍋爐基本上都是爐排爐，價(jià)格昂貴，而且在燃用低熱值、 高水份的垃圾時(shí)，為了保證鍋爐的正常燃燒，達(dá)到需要的工藝參數(shù)，必須添加燃料油，運(yùn)行 成本較高，經(jīng)濟(jì)效益差。發(fā)展適合我國國情的垃圾焚燒爐，實(shí)現(xiàn)設(shè)備國產(chǎn)化，達(dá)到低污染和 高效燃燒是眾多科研單位和生產(chǎn)廠家正在研究開發(fā)的課題。 流化床燃燒技術(shù)是本世紀(jì)六十年代迅速發(fā)展起來的一種新型清潔燃燒技術(shù)。他利用爐內(nèi)燃料 的充分流動(dòng)、混合，達(dá)到高效燃燒。我國在利用流化床燃燒技術(shù)燃用低熱值燃料方面處于國 際領(lǐng)先水平。特別是浙江大學(xué)熱能工程研究所多年來進(jìn)行廢棄物(如洗煤泥、煤矸石、城市 生活垃圾等)的研究開發(fā)和應(yīng)用。成功開發(fā)出異重流化床城市生活垃圾焚燒技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)高 效清潔燃燒。采用流化燃燒技術(shù)焚燒垃圾的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　a 操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定。由于流化床床料為石英沙或爐渣，蓄熱量大，因而避免了床的急 冷急熱現(xiàn)象，燃燒穩(wěn)定。垃圾的干燥、著火、燃燒幾乎同時(shí)進(jìn)行，無需復(fù)雜的調(diào)整，燃燒控 制容易，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和連續(xù)燃燒。
 

　　b 設(shè)備壽命長。爐內(nèi)沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，使用壽命長。

　　c 可采用全面的防二次污染的措施。對(duì)焚燒時(shí)產(chǎn)生的有害物質(zhì)進(jìn)行處理，在不增加太多投 資的前提下，可將NOX、SO2等氣體排放控制在國家標(biāo)準(zhǔn)以下，爐渣呈干態(tài)排出，便于爐 渣的綜合利用。

　　d 流化床焚燒爐由于爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度和傳熱強(qiáng)度高，相同垃圾處理量的流化床焚燒爐和爐排 爐相比體積要小，故而投資小，適應(yīng)于大型化發(fā)展。

　　e 燃料適應(yīng)性廣，可燃燒高水分、低熱值、高灰分的垃圾，床內(nèi)混合均勻，燃盡度高，使 垃圾容積大大減少，特別適應(yīng)于垃圾熱值隨季節(jié)變化很大的特點(diǎn)。

　　因此，流化床垃圾焚燒是一種綜合性能優(yōu)越的焚燒方式，尤其適合我國垃圾熱值低、成分比 較復(fù)雜的國情。隨著我國人民生活水平的提高，城市生活垃圾中無機(jī)物含量將大幅度下降， 有機(jī)物、紙、塑料等高熱值廢棄物成份逐漸上升，使之具備了能源化利用的可能。當(dāng)城市生 活垃圾隨著季節(jié)變化或影響過低時(shí)，為保證供電或供熱，可將垃圾與輔助燃料(如原煤、廢 油等)在同一爐內(nèi)混燒。 　目前，城市生活垃圾流化床焚燒發(fā)電新技術(shù)已應(yīng)用到商業(yè)化運(yùn)營的熱電項(xiàng)目上。1998年浙江 大學(xué)熱能研究所與杭州錦江集團(tuán)將聯(lián)合開發(fā)的此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到余杭熱電廠，把余杭熱電廠原 有的一臺(tái)35t/h鏈條鍋爐改造為垃圾流化床焚燒爐，燃用杭州市部分地區(qū)的城市生活垃圾。 鍋爐經(jīng)改造后，單臺(tái)爐日處理垃圾150～250噸，同時(shí)補(bǔ)充部分輔助燃料--原煤，以保證熱 電廠的正常供熱和發(fā)電。 余杭熱電廠的垃圾焚燒爐至今已運(yùn)行十個(gè)月，運(yùn)行狀況良好。其運(yùn)行情況如下：垃圾焚燒爐 運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，保證了發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行；最長連續(xù) 運(yùn)行 時(shí)間超過一個(gè)月；平均每小時(shí)焚燒垃圾約7噸，最大量可達(dá)到11噸/小時(shí)；對(duì)垃圾成分、熱值 隨季節(jié)性變化和適應(yīng)性好。 通過以上的分析說明，在我國發(fā)展垃圾發(fā)電，在技術(shù)上已經(jīng)有了很大的突破，特別是近幾年 來循環(huán)流化床燃燒技術(shù)發(fā)展迅速，為垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。目前，我國各 地?zé)犭姀S循環(huán)流化床鍋爐的數(shù)量正在大幅度上升，并向大型化發(fā)展，運(yùn)行操作和管理水平在 不斷提高，并趨于成熟，對(duì)垃圾流化床焚燒爐的推廣應(yīng)用又創(chuàng)造了較好的環(huán)境。

　　3 方案的選擇  垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)方案的確定，應(yīng)從本地的實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合城市發(fā)展水平而定。國 外的技術(shù)比較成熟，但設(shè)備的價(jià)格昂貴，投資太大，一般中小城市難以承受。采用國內(nèi)的技 術(shù)和設(shè)備，投資小，很適合我國的國情。一般來說，在一個(gè)城市是新建一座垃圾焚燒發(fā)電廠 ，還是利用現(xiàn)有的熱電廠進(jìn)行改造，應(yīng)進(jìn)行可靠的分析和研究。筆者認(rèn)為，利用現(xiàn)有的小熱 電廠進(jìn)行改造將比新建一座更有利，分析如下：　 王云翠等：開發(fā)垃圾發(fā)電技術(shù) 實(shí)現(xiàn)熱電持續(xù)發(fā)展 熱電技術(shù) 2000年第1期(總第65期)

　　 a 新建一座垃圾發(fā)電廠，在整體布局和結(jié)構(gòu)上可能合理些，但投資較大，如新建一座日處 理垃圾300～500噸中型垃圾發(fā)電廠，要建3×35t/h鍋爐+2×6MW汽輪發(fā)電機(jī)組，需投資1.4～ 1.5億元。投資大，產(chǎn)出低，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益低下。

　　 b 熱電廠在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，可以利用原有的生活辦公設(shè)施及生產(chǎn)廠區(qū)和配套設(shè)備 ，節(jié)省投資，見效快。同時(shí)，進(jìn)行改造也可以有兩個(gè)方案；一是在熱電廠廠地允許的情況下 ，建新的垃圾焚燒爐和發(fā)電機(jī)組，那樣機(jī)組分布較合理，但在目前電力需求趨于飽和的情況 下 ，新機(jī)組發(fā)電并網(wǎng)比較困難；原有的鍋爐進(jìn)行改造，配套熱電廠現(xiàn)有的機(jī)組，比較容易操作 ，可以節(jié)省大量的投資，實(shí)施容易，能起到事半功倍的效果。 臨沂熱電廠位于臨沂市西南部的工業(yè)區(qū)內(nèi)。現(xiàn)有3×35t/h鏈條鍋爐+1×75t/h循環(huán)流化床鍋 爐和1×C6+1×B6+1×C12中溫中壓汽輪發(fā)電機(jī)組。供熱主管線長20余公里，主要為50余家工 業(yè) 生產(chǎn)用戶和機(jī)關(guān)賓館居民采暖供熱?，F(xiàn)有的兩臺(tái)35t/h鏈條爐需要燃用優(yōu)質(zhì)煙煤，雖 經(jīng) 幾次改造，但是效果不大。鍋爐效率低，經(jīng)測(cè)試鍋爐熱效率為78%，面臨著被淘汰的可能。 如果把鏈條爐改造成流化床垃圾焚燒爐，可以解決臨沂市的垃圾處理問題，同時(shí)提高鍋爐的 熱效率，適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，對(duì)我廠經(jīng)濟(jì)效益將有很大的改觀。因此，我們選擇了利用原有鍋 爐進(jìn)行改造的方案。

　　 4 鍋爐改造方案 　

　　 4.1 鍋爐本體改造 鍋爐改造維持原爐膛中上部及尾部煙道不變，將爐膛下部爐排及渣斗拆除，使?fàn)t下部改為流 化床密相燃燒區(qū)，密相區(qū)內(nèi)布置傾斜埋管。埋管采用加裝鰭片和噴涂方式防止磨損。爐體水 冷壁內(nèi)側(cè)敷有耐火層，防止磨損。鍋爐本體外部的汽水管道系統(tǒng)不變。增加了流化風(fēng)室及布 風(fēng)板、風(fēng)帽，阻力大大增加，原有風(fēng)機(jī)壓頭不能滿足要求，所以選用高壓頭送風(fēng)機(jī)。引風(fēng)機(jī) 也需改型。在爐膛出口設(shè)置分離器和返料器，經(jīng)分離器分離下的顆粒可實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)循環(huán)，增加 其停留時(shí)間，這樣大大提高燃燒效率，且尾部受熱面的磨損程序大大減輕。

　　4.2 垃圾處理系統(tǒng) 生活垃圾由汽車運(yùn)至廠內(nèi)垃圾儲(chǔ)存?zhèn)}，在廠內(nèi)渣場(chǎng)位置建一座半地下的全密封的垃圾庫。 與現(xiàn)在的輸煤棧橋并行建一條密封的耐腐蝕的垃圾輸送皮帶。垃圾儲(chǔ)存?zhèn)}內(nèi)設(shè)有破碎機(jī)， 單梁吊車。并設(shè)有電磁去鐵器、污水泵等。垃圾運(yùn)至庫內(nèi)，經(jīng)垃圾爐前處理系統(tǒng)送入爐內(nèi)。 預(yù)處理系統(tǒng)一方面可打碎特大垃圾及塑料袋、木板、玻璃瓶、磚塊石塊等雜物，同時(shí)也可使 垃圾均勻入爐，破碎后的垃圾用吊車抓到輸送帶上，送到爐前，經(jīng)往復(fù)式給料機(jī)送入爐內(nèi)。  采用吸風(fēng)管將垃圾坑內(nèi)散發(fā)的臭氣吸至爐內(nèi)，進(jìn)行燃燒脫臭，不讓垃圾臭氣彌散。垃圾中的 污水收集在坑底廢液池內(nèi)，然后經(jīng)泵噴射至爐內(nèi)流化床段上方焚燒，使其充分裂解，減少污 染。

　　4.3 焚燒系統(tǒng) 因垃圾焚燒爐是鏈條爐改造的，用石英砂或爐渣作床料。每小時(shí)燃燒垃圾6～9噸。垃圾進(jìn)入 焚燒爐后，與熾熱的床料混合焚燒，由于流化床良好的橫向混合特性，可確保床內(nèi)焚燒能保 持穩(wěn)定運(yùn)行。焚燒爐內(nèi)設(shè)計(jì)溫度和煙氣停留時(shí)間分別為850℃和3秒左右，并保持強(qiáng)烈混合 ， 使有害成分在爐膛內(nèi)充分裂解和破壞。高溫?zé)煔鈴臓t膛出口至過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱 器、煙氣處理裝置和電除塵器，最后經(jīng)煙囪排入大氣。 由于垃圾熱值受來源、氣候、季節(jié)等因素的影響很大，為達(dá)到高效低污染焚燒的 目的，用煤充當(dāng)輔助燃料。 點(diǎn)火采用床下自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)，經(jīng)預(yù)燃室進(jìn)入風(fēng)室，關(guān)入爐膛。 整個(gè)除灰系統(tǒng)處于干式密封狀態(tài)，因此避免了廠區(qū)內(nèi)粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜 合利用。

　　4.4 熱工控制系統(tǒng) 焚燒爐采集了較全面的運(yùn)行參數(shù)，供垃圾焚燒爐運(yùn)行調(diào)節(jié)、操作與檢測(cè)，主要參數(shù)有各主 要部分的溫度顯示與記錄，各主要部分的壓力顯示，主要管路的流量，爐膛含氧量。另外控 制系統(tǒng)除含有常規(guī)溫度、壓力、流量、遠(yuǎn)控、報(bào)警等功能外，還配套垃圾預(yù)處理及焚燒爐內(nèi) 重要部位的實(shí)時(shí)工業(yè)電視監(jiān)視?？紤]到垃圾的臟臭等特殊性，絕大多數(shù)的調(diào)節(jié)手段均集中 于主控室內(nèi)，使運(yùn)行人員工作強(qiáng)度降低，提高了工作效率。