城市垃圾產(chǎn)生的環(huán)境污染及其妥善治理是我國(guó)面臨的亟待解決的問題之一。從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略角度看，垃圾處理的目標(biāo)應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)無(wú)害化、資源化和減量化，特別是城市生活垃圾已被認(rèn)為是一種可提供能源的資源。目前比較普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為，焚燒法處理垃圾是實(shí)現(xiàn)減量化最快捷和最有效的技術(shù)方法。流化床具有燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬、污染物排放低、爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度高、適合燃用低熱值燃料等優(yōu)點(diǎn)，因此被認(rèn)為是一種綜合性能優(yōu)越的焚燒方式，尤其適合我國(guó)垃圾熱值低的國(guó)情。

在過(guò)去20年中，流化床焚燒技術(shù)(fluidized bedincineration，F(xiàn)BI)逐漸在日本、北美、歐洲(特別是在斯堪的納維亞國(guó)家)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)得到應(yīng)用。截止1995年，全世界己有164臺(tái)流化床焚燒爐建成投產(chǎn)，其中有151臺(tái)在日本，運(yùn)行的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，單臺(tái)焚燒爐垃圾處理能力增加到25t/h。流化床主要形式為鼓泡流化床(BFB，bubbling fluidized bed)、循環(huán)流化(CFB，circulating fluidizedbed)和內(nèi)旋流流化床(ICFB，inner circulating fluidized bed)等。鼓泡流化床和循環(huán)流化床焚燒爐的主要區(qū)別在于：鼓泡流化床傾向于小規(guī)模，循環(huán)流化床則傾向于廢料與煤混燒的大規(guī)模。這些技術(shù)在處理城市生活垃圾時(shí)，有利用復(fù)雜預(yù)處理系統(tǒng)預(yù)處理垃圾再焚燒[如制成廢物衍生燃料(RDF，refuse derived fuel)]，也有直接燃用原生垃圾。目前，日本一般采用鼓泡流化床焚燒技術(shù)，單機(jī)焚燒能力一般小于4t/h，而美國(guó)則傾向于建造大型循環(huán)流化床焚燒爐，單機(jī)處理能力在10-25t/h之間。

我國(guó)60年代即開展了燃煤流化床技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，80年代起陸續(xù)有一些科研單位如浙江大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院工程熱物理所、中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所等進(jìn)行了流化床垃圾焚燒技術(shù)的研究。浙江大學(xué)的技術(shù)于1998年成功應(yīng)用于150t/d城市生活垃圾焚燒爐中，中國(guó)科學(xué)院工程熱物理所的技術(shù)則應(yīng)用于一臺(tái)100t/d處理陳腐垃圾焚燒爐。

1國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家流化床焚燒技術(shù)的綜述分析

1.1美國(guó)的流化床焚燒技術(shù)及其應(yīng)用

美國(guó)的垃圾處理以填埋為主，但目前已有約25%的垃圾是通過(guò)焚燒技術(shù)來(lái)處理的。在流化床技術(shù)應(yīng)用的初期，主要是引進(jìn)一些歐洲的先進(jìn)鼓泡流化床焚燒技術(shù)，如位于北卡羅來(lái)納州的Fayetteville廢料回收垃圾發(fā)電廠，其鼓泡流化床焚燒爐便是由英國(guó)Kraerner Enviro Power AB公司制造的，焚燒爐熱功率為60MWt，100%焚燒城市固體廢棄物(MSW)，發(fā)電18MWe，用來(lái)供熱和發(fā)電。該技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)主要體現(xiàn)在它采用了由溫度來(lái)控制NOx的排放，爐膛內(nèi)加石灰石來(lái)控制SO2，在煙道中噴ca(OH)2來(lái)脫除HCl，尾部采用活性炭吸附裝置控制重金屬和痕量有毒有機(jī)污染物[如二惡英(dioxins)及多環(huán)芳烴類物質(zhì)(PAHs)]的排放。隨著流化床焚燒技術(shù)的發(fā)展，至1995年，美國(guó)已有3座鼓泡流化床焚燒設(shè)施混燒RDF與其它燃料。

循環(huán)流化床技術(shù)與鼓泡流化床技術(shù)相比，具有高效、低污染等優(yōu)點(diǎn)。美國(guó)一些大公司，如FW公司(Foster Wheeler Power Corporation)和B&W公司(Babcock&Wilcox Power Corporation)逐漸發(fā)展循環(huán)流化床焚燒技術(shù)。FW公司應(yīng)用CFB焚燒技術(shù)在伊利諾斯州Robbins村建成了一座廢物綜合焚燒處理廠，該廠于1997年1月建成并投入運(yùn)行，處理能力為1000tMSW/d，這是美國(guó)首次應(yīng)用CFB技術(shù)燃用RDF。該廠擁有兩套R(shí)DF生產(chǎn)線和兩套R(shí)DF循環(huán)流化床燃燒系統(tǒng)、兩套現(xiàn)代化空氣污染控制系統(tǒng)和一臺(tái)汽輪機(jī)，發(fā)電功率為55MW，年處理能力為50萬(wàn)t。單臺(tái)CFB焚燒爐參數(shù)如下：處理量為600tRDF/d，蒸汽流量為28.86kg/s，過(guò)熱蒸汽溫度為443℃，壓力為6.2MPa。該焚燒爐的特點(diǎn)為采用帶導(dǎo)向風(fēng)嘴的水冷布風(fēng)板和床料冷卻器來(lái)使床料返回爐內(nèi)。燃燒效率>99%，鍋爐的效率>81%。床溫控制在829-913℃，SO2及HCl采用尾部干法脫除。

1.2歐洲流化床焚燒技術(shù)及其應(yīng)用

在歐洲，流化床技術(shù)的代表是由英國(guó)Kraerner Enviro Power AB公司開發(fā)成功的焚燒技術(shù)。該公司設(shè)計(jì)的第一臺(tái)鼓泡流化床MSW焚燒爐1979年在瑞典建成，1984年建成第一臺(tái)循環(huán)流化床MSW焚燒爐。截止1995年，該公司已推出13臺(tái)流化床MSW焚燒爐。

Kraerner Enviro Power AB公司推出第一及第三代鼓泡流化床焚燒爐。第三代焚燒爐采用脈動(dòng)空氣給料噴射口，保證燃料在床內(nèi)均勻分布。運(yùn)用導(dǎo)向風(fēng)帽和爐膛底部合理的幾何結(jié)構(gòu)使得排灰和排出不可燃物極為方便?；以諝夥诌x機(jī)構(gòu)使得床料返回爐膛，并將灰渣潛熱帶回爐膛內(nèi)。在爐膛的雙拱結(jié)構(gòu)上布置對(duì)稱二次風(fēng)系統(tǒng)，保證懸浮段空氣均衡穩(wěn)定，湍流度大，有利于完全燃燒。同時(shí)在爐膛燃燒區(qū)域與爐膛頂部設(shè)置三次風(fēng)，使得頂部氣流呈塞狀流型。尾氣處理系統(tǒng)方面，利用爐膛底部區(qū)域保持的氧化性氣氛和均勻的煙氣組分，不僅可以使燃燒更完全，而且可以避免水冷壁遭受腐蝕。

為進(jìn)一步增大床內(nèi)流動(dòng)湍流度，降低NOx排放，第三代焚燒爐采用了煙氣再循環(huán)進(jìn)入床內(nèi)和雙拱結(jié)構(gòu)內(nèi)。在爐膛尾部設(shè)置輻射冷卻煙道，在煙氣進(jìn)入尾部對(duì)流受熱面之前設(shè)置一輻射冷卻煙道，可以避免過(guò)熱器腐蝕、局部高溫和結(jié)垢，確保煙氣處于一定氧化性氣氛下，使其組分均勻。