張益陽

（中國城市建設(shè)研究院有限公司福建分院，福建 福州 350000）

1 熱解氣化爐優(yōu)勢

生活垃圾焚燒爐有四種爐型：機械爐排爐、流化床焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯爐和熱解氣化爐。機械爐排爐采用層狀燃燒技術(shù)，具有對垃圾的預(yù)處理要求不高，對垃圾熱值適應(yīng)范圍廣，運行及維護簡便等優(yōu)點。是目前世界最常用、處理量最大的城市生活垃圾焚燒爐。在歐美等先進國家得到廣泛使用，其單臺最大規(guī)模可達1200t/d，技術(shù)成熟可靠。流化床技術(shù)系70年前開發(fā)，在20世紀60年代用于焚燒工業(yè)污泥，70年代開始焚燒生活垃圾，80年代在日本得到一定的應(yīng)用，市場占有率達10%以上，但到90年代后期，由于煙氣排放標準的提高和自身存在的不足，焚燒生活垃圾的應(yīng)用范圍受限。近年來國內(nèi)流化床焚燒爐得到了一定程度的應(yīng)用。此外，國內(nèi)大部分流化床均需加煤才能焚燒，其技術(shù)存在一定的爭議。回轉(zhuǎn)窯焚燒爐的燃燒機理與水泥工業(yè)的回轉(zhuǎn)窯相類似，主要由一傾斜的鋼制圓筒組成，筒體內(nèi)壁采用耐火材料砌筑，也可采用管式水冷壁，用以保護滾筒。垃圾由入口進入筒體，并隨筒體的旋轉(zhuǎn)邊翻轉(zhuǎn)邊向前運動，垃圾的干燥、著火、燃燒、燃燼過程均在筒體內(nèi)完成。并可根據(jù)筒體轉(zhuǎn)速的改變調(diào)節(jié)垃圾在窯內(nèi)的停留時間。回轉(zhuǎn)窯常用于成分復雜、有毒有害的工業(yè)廢物和醫(yī)療垃圾，在生活垃圾焚燒中應(yīng)用較少。

熱解焚燒爐是指在缺氧或非氧化氣氛中以一定的溫度（500℃～600℃）分解有機物，有機物在熱裂解過程中，產(chǎn)生熱分解氣體（可燃混合氣體）；再將熱分解氣體引入燃燒室內(nèi)燃燒，從而分解有機污染物，余熱用于發(fā)電、供熱。熱解技術(shù)使用范圍廣，可用來處理多種垃圾。熱解氣化爐熱解過程分為干燥層、熱解層、氧化層和還原層[2]。

熱解氣化爐的優(yōu)點是焚燒過程便于控制，熱解焚燒系統(tǒng)的二次污染小，可簡化污染控制問題，對環(huán)境更加安全。熱解氣化爐采用不足量空氣（缺氧式）將垃圾中的有機物熱解成可燃氣體，把不完全焚燒過程轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w完全燃燒過程，使固體顆粒物排放量極少。

2 國內(nèi)工程應(yīng)用概況

駐馬店市生活垃圾無害化綜合處理再生利用項目，日處理垃圾總量達2000t。其中生活垃圾1200t/d，餐廚垃圾100t/d，污泥200t/d，建筑垃圾（基坑土及爐渣等）500t/d。生活垃圾采用“高熱值組分熱解氣化+余熱發(fā)電上網(wǎng)”的組合工藝，并預(yù)留300t/d的生產(chǎn)線位置作為后期的擴建容量。該項目生活垃圾處理板塊以熱解氣化工藝為核心，配套建設(shè)了垃圾焚燒主廠房、汽輪發(fā)電機房及主控樓、機力通風冷卻塔、煙囪、垃圾運輸棧橋等建構(gòu)筑物。項目的全廠鳥瞰圖和單體效果圖如圖1所示。

圖1 全廠鳥瞰圖和焚燒廠房單體效果圖

3 工藝上的優(yōu)化

目前國內(nèi)生活垃圾熱解氣化爐基本處在小型化，技術(shù)類別、技術(shù)性能發(fā)展參差不齊造成環(huán)保排放指標也大不相同。駐馬店垃圾處理工程，選用的立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化爐是國內(nèi)最早使用的設(shè)備。其焚燒技術(shù)采用二段式焚燒方式，一燃室為立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化焚燒爐，二燃室為可燃氣體燃燒室。采用立式旋轉(zhuǎn)設(shè)計，巧妙地解決了布料不均勻的技術(shù)難題；爐體和爐篦的相對轉(zhuǎn)動解決了連續(xù)排渣的技術(shù)難題，同時也起到了攪動垃圾的作用，更有利于垃圾的熱解氣化。垃圾進入一燃室通過旋轉(zhuǎn)進行有效的均勻布料，使其在燃燒過程中均勻燃燒和熱解，將垃圾在爐內(nèi)完全燃燒燃盡，通過不斷擠壓進行排渣，保證不出未燃盡垃圾。

該工程的熱解氣化爐內(nèi)部從上至下依次為空層、干燥層、熱解層、燃燒層、燃盡層、冷卻層和排渣層。氣化爐設(shè)計參數(shù)如下：

單臺爐處理能力：150t/d；

二燃室形式：我是；

二燃室數(shù)量：每兩臺熱解爐配一臺二燃室；

二燃室控制參數(shù)：≥850℃，且煙氣停留時間≥2s；

飛灰產(chǎn)生量：≤1%；

爐渣產(chǎn)生量：≈20%；

爐渣熱酌減率：≤5%；

一燃室熱解氣設(shè)計產(chǎn)氣量：1400Nm3/t；

一燃室熱解氣設(shè)計單位總熱值：857kcal/Nm3；

一燃室熱解氣壓力：-20Pa～-50Pa。

4 設(shè)備布置及優(yōu)化

駐馬店垃圾處理工程垃圾焚燒采用4條熱解氣化生產(chǎn)線（預(yù)留1條），每條生產(chǎn)線配2臺熱解氣化爐和1臺二燃室、一臺余熱鍋爐和1套獨立的煙氣凈化設(shè)施。工藝布置時，將二燃室布置于熱解爐煙氣出口層，節(jié)省占地空間，縮短熱解氣體的流程，減少沿途的散熱和動力損失。二燃室出口與余熱鍋爐入口緊密銜接，節(jié)省設(shè)備布置的空間，減少煙氣的流動損失。同時，該項目一次性建設(shè)8臺熱解氣化爐，使熱解氣化垃圾的規(guī)模一次性達到1200t/d，在國內(nèi)尚屬首次，是國內(nèi)同類工程的一項突破。設(shè)備布置簡圖和剖面圖見圖2。

同時，該項目為考慮減少入爐垃圾的雜質(zhì)，保證入爐垃圾的穩(wěn)定性，在卸料大廳、原生垃圾池的南側(cè)優(yōu)化設(shè)置了垃圾分選車間，見圖3。

圖2 駐馬店項目設(shè)備布置圖和剖面圖

圖3 垃圾分選車間的設(shè)備布置

5 總平面優(yōu)化布置

本項目綜合考慮用地條件、處理規(guī)模、工藝運輸要求及當?shù)貧庀髼l件，對廠區(qū)的總平面進行了優(yōu)化布置。整個廠區(qū)由南向北依次為生活管理區(qū)、餐廚垃圾處理區(qū)、生活垃圾綜合處理區(qū)、建材制造區(qū)及污水處理區(qū)。由于生活垃圾焚燒廠體量較大，地位較突出，作為整個廠區(qū)的能源中心，總圖布置時將其布置在廠區(qū)中央，便于與周邊其他各功能區(qū)之間的工藝聯(lián)系；且靠近進廠道路，便于物流運輸，工業(yè)水池、冷卻塔等輔助設(shè)施緊鄰綜合處理車間布置，以便工藝聯(lián)系，減少管線連接的距離，降低運營成本。煙囪布置在煙氣凈化間一端，縮短煙氣凈化后的排放管道。汽輪機房與焚燒車間平行布置，方便主蒸汽管道從余熱鍋爐穿墻到汽輪機間。主控樓作為焚燒發(fā)電的管理核心，可以方便對廠房內(nèi)進行運營管理?？偲矫娌贾靡妶D4。

圖4 總平面布置

6 煙氣凈化

本項目煙氣凈化采用“堿液脫酸+石灰粉噴射+活性炭噴射+布袋除塵器”的煙氣凈化工藝，即常用的用于機械爐排爐垃圾焚燒的煙氣凈化工藝也適用于熱解氣化爐工藝。該工藝的技術(shù)特點是操作彈性大，有害物去除率高，反應(yīng)劑消耗量較少，不產(chǎn)生廢水，系統(tǒng)操作易于控制，綜合成本較低。該系統(tǒng)處理后的煙氣排放濃度低于國內(nèi)現(xiàn)行標準，并為以后環(huán)保標準的提高留有富余的能力。該工藝中，在反應(yīng)塔和布袋除塵器連接煙道上配置一個活性炭混合器，活性炭粉末經(jīng)此噴口進入煙道，在混合器內(nèi)與煙氣充分混合，煙氣中的重金屬、二噁英等顆粒被活性炭吸附，并在布袋除塵器中被分離收集[3]。

7 結(jié)論

本文以駐馬店市生活垃圾無害化綜合處理再生利用項目為例，從熱解氣化爐在生活垃圾焚燒發(fā)電的優(yōu)點入手，分析了熱解氣化工藝在該項目中的應(yīng)用及其優(yōu)化設(shè)計，并且文中分四個章節(jié)闡述了該項目優(yōu)化設(shè)計的要點。通過以上的分析和闡述，可以得出結(jié)論，熱解氣化工藝應(yīng)用于未來的大規(guī)模的垃圾焚燒發(fā)電廠在工程上是繼續(xù)可行并具有案例參照的，國內(nèi)的同類生活垃圾焚燒工程可根據(jù)自身項目的特點，適時選擇熱解氣化工藝。