垃圾焚燒電廠陳腐垃圾焚燒試驗研究

摘要：為分析陳腐垃圾的焚燒特性，獲取陳腐垃圾焚燒的主要參數(shù)，為后續(xù)的陳腐垃圾資源化利用工作提供借鑒，在華南某垃圾焚燒發(fā)電廠進行了陳腐垃圾焚燒試驗。該次試驗為純燒，時間為期五天，陳腐垃圾為填埋時間（期齡）較短的淺層垃圾，與原生垃圾焚燒特性接近。各項關(guān)鍵指標(biāo)無重大異常，對生活垃圾焚燒電廠影響整體可控，初步表明陳腐垃圾的純燒或摻燒是可行的。

關(guān)鍵詞：陳腐垃圾；焚燒特性；垃圾焚燒發(fā)電廠

隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市化進程的加速，人均垃圾產(chǎn)量逐步提高。過去生活垃圾無害化的處理方式常見的是衛(wèi)生填埋，但是填埋處理占據(jù)大量的土地資源。垃圾焚燒發(fā)電廠的建立一直解決的是原生生活垃圾的無害化處理問題，焚燒處理能力通常采用的是整體規(guī)劃、分期實施，處理規(guī)模適度超前的實施模式。而高參數(shù)大爐型垃圾焚燒發(fā)電廠的出現(xiàn)為陳腐垃圾資源化利用提供了可靠的試驗條件，對延長填埋場的使用周期，充分發(fā)揮生活垃圾終端處理設(shè)施的綜合效益體提供了可能性。

為分析陳腐垃圾的焚燒特性，獲取陳腐垃圾焚燒的主要參數(shù)及排放特征，為后續(xù)的陳腐垃圾資源化利用工作提供借鑒，2020年3月華南某資源熱力電站在有權(quán)部門同意的前提下，開挖陳腐垃圾送至焚燒電廠進行資源化處理試驗。該次試驗為純燒，陳腐垃圾來源為短短期齡的淺層垃圾，與原生垃圾焚燒特性接近。各項關(guān)鍵指標(biāo)無重大異常，對生活垃圾焚燒電廠影響整體可控。

1、開挖情況

1.1開挖情況介紹

實驗前成立協(xié)調(diào)小組，協(xié)調(diào)從開挖轉(zhuǎn)運到焚燒試驗全鏈條過程的配合。確定華南某市的北部區(qū)域的填埋場作為開挖試驗點，通過試驗調(diào)整，采用兩臺挖掘機同時裝載垃圾放入自動壓縮式垃圾運輸車。根據(jù)開挖場地寬度（約500m2），一小時內(nèi)可同時裝滿5臺運輸車。填埋場至焚燒發(fā)電廠單程距離約30公里，往返約1.5小時，2車次/日。本次總共開挖短期領(lǐng)淺層陳腐垃圾3300.91噸，以華南某資源熱力電站#2焚燒爐作為焚燒試驗處理設(shè)施。開挖全過程，使用除臭風(fēng)炮對廠區(qū)進行除臭；用煙霧機對垃圾裸漏面和廠區(qū) 進行消殺；使用園林噴霧器對垃圾運輸車進行車身消毒。

1.2開挖成本

本次開挖試驗，共計20天（其中填埋場A區(qū)域6天，填埋場B區(qū)域14天）。開挖成本共計100.39萬元，具體成本計算匯總表詳見附件。

需要說明的是，該成本為垃圾開挖的直接成本，不包括道路及平臺的構(gòu)建費用、管理等費用，綜合下來運輸費用約為3元/公里/噸。

開挖過程存在的問題：本次試驗開挖規(guī)模較小，開挖效率較低，運營成本較高；垃圾經(jīng)填埋發(fā)酵后，臭味和沼氣量增加，開膜后對環(huán)境的影響較大；采用挖掘機抓斗裝載垃圾極易損壞自身設(shè)備及運輸車，且運輸車采用自動往復(fù)推板式裝載垃圾，耗時長；垃圾運輸車司機需全程站在車箱邊操作自動壓縮裝置；受天氣影響，夏季高溫情況下臭氣更濃烈，且開挖過程中可能存在氣體中毒風(fēng)險；雨天進行開挖作業(yè)，含水量將增加。

改進建議：進一步加大開挖區(qū)域的除臭力度，縮小裸露作業(yè)面，同時加大除臭劑的濃度與用量，降低臭氣對環(huán)境的影響；在開挖前，對開挖區(qū)域進行氣體濃度檢測；在開挖區(qū)域附近建立垃圾裝運臨時中轉(zhuǎn)站，將開挖區(qū)域的垃圾轉(zhuǎn)至中轉(zhuǎn)站后進行集中裝車，以提高垃圾的裝車效率；嚴(yán)禁超載垃圾，規(guī)避運輸過程的跑冒滴漏而導(dǎo)致交警罰款或居民投訴；提高垃圾運輸車的自動裝箱能力，縮短裝車時間。后期可以通過規(guī)?；倪\營，提升運營效率，降低運營成本。

2、焚燒試驗情況介紹

2.1基本情況

華南某垃圾焚燒電廠配備3x750t/d的焚燒線，日均處理量為2250噸。煙氣凈化系統(tǒng)采用“SNCR+半干法脫酸＋干法脫酸+煙道活性炭噴射＋布袋除塵器”組合式處理工藝，降低煙氣中的氮氧化物、酸性氣體和二噁英及重金屬等物質(zhì)。進廠燃料為該區(qū)域內(nèi)生活垃圾，平常摻燒有少量的工業(yè)垃圾和環(huán)衛(wèi)收運的餐廚垃圾。2020年3月，在做好安全、環(huán)保達標(biāo)預(yù)案的前提下，在該垃圾焚燒發(fā)電廠#2焚燒爐對陳腐垃圾進行了連續(xù)五天的焚燒試驗，以入爐量計，一共焚燒處理了3045.33噸短期齡陳腐垃圾。陳腐垃圾處理過程如圖1所示。

圖1 垃圾焚燒處理工藝圖

2.2工藝匹配性分析

陳腐垃圾來源是決定后續(xù)資源化利用純燒或摻燒的一個最重要情況，有些陳舊填埋場情況復(fù)雜，陳腐垃圾原始填埋時有覆土覆蓋，整體渣土含量較高，則開挖的陳腐垃圾垃圾必須要經(jīng)篩選機篩選。但是這個初步篩選只能去除一些體積較大的物質(zhì)，不能比較好的去除渣土含量，故要做到精細(xì)化處置則需增加多種分選手段。同時進廠焚燒的陳腐垃圾只是開挖垃圾的一小部分，因而具體的成分還是相對復(fù)雜多變，考慮到露天開挖受天氣影響很大，水分變化大，會對燃燒產(chǎn)生不利影響，需要根據(jù)長時間焚燒總結(jié)經(jīng)驗。

理論上，生活垃圾在填埋后，經(jīng)過多年的生物降解后逐步變?yōu)殛惛?。廚余類、紙類降解較快，所占比例逐漸降低，直至全部降解完成；木竹類和紡織類降解緩慢，屬于不易降解物質(zhì)；塑料橡膠類、金屬類、玻璃類、磚瓦陶瓷類等物理性態(tài)較為穩(wěn)定，屬于難降解物質(zhì)。剛?cè)雸鎏盥竦纳罾州^大，灰分含量少，隨著陳腐垃圾的易腐物質(zhì)的降解，可帶來含水率的降低、單位體積垃圾的可燃分和灰分比例的提高，進而陳腐垃圾的濕基低位熱值相對進場垃圾將會提高

表2-1進廠陳腐垃圾和原生垃圾主要焚燒特性對比

由表2-1可知，陳腐垃圾垃圾樣品干基高位熱值為19307kJ/kg，濕基低位熱值為7752kJ/kg，同時期在垃圾庫取樣的原生垃圾干基高位熱值為168624kJ/kg，濕基低位熱值為7752kJ/kg。電廠運行時考慮最惡劣工況故參考值的選取以低位濕基熱值為主。上述樣品在濕基高位熱值和濕基低位熱值表現(xiàn)差異不大，主要是因為開挖的為短期齡淺層陳腐垃垃圾，原生垃圾因為含水率稍高，廚余類成分尚未分解，含油脂較高，故干基高位熱值略高，這與理論推測一致。

但是需要注意的是，表2-1中陳腐垃圾和原生垃圾樣品含水率都在30%以上，含水率過高同時實際取樣由于隨機性，熱值的測試結(jié)果是有誤導(dǎo)性的，不能全面反應(yīng)進廠陳腐垃圾的情況。進廠的陳腐垃圾含水率過高，同時陳腐垃圾渣土含量較高，造成垃圾在重力作用下容易板結(jié)，故在堆料時要考慮盡可能濾掉水分。否則，水分過濾不充分，導(dǎo)致熱值較低，排上預(yù)熱時需要消耗更多熱能。

3.焚燒試驗數(shù)據(jù)分析

3.1 鍋爐

表1 短期齡陳腐垃圾焚燒鍋爐參數(shù)

因為第一天為啟爐試燒，焚燒線處于調(diào)整適應(yīng)期，故沒有直接大規(guī)模投料，為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性DAY1的焚燒參數(shù)不列入對比范圍，僅供參考。表1數(shù)據(jù)分析可知，爐膛溫度、省煤器入口氧量、一次風(fēng)溫度、一次風(fēng)量等參數(shù)與原生垃圾較接近。焚燒填埋垃圾與焚燒原生垃圾的鍋爐參數(shù)無重大變化，但一次風(fēng)壓提高19.38%?？赡苄栽蚍治觯禾盥窭?jīng)過發(fā)酵分解后含水率下降，容易燃燒，運行調(diào)整時垃圾料層較厚，需要較高的風(fēng)壓。

3.2 污染物排放及環(huán)保耗材

表2 填埋垃圾焚燒污染物排放及環(huán)保耗材表

通過表2數(shù)據(jù)對比可知，填埋垃圾焚燒污染物排放濃度與原生垃圾焚燒相比：1）SO2排放濃度較低，且基本接近，分別為3.65 mg/m3和4.25 mg/m3；2）HCL排放濃度提高38.76%，可能性原因分析：填埋垃圾中含有塑橡類比例上升，垃圾焚燒產(chǎn)生的氯化氫氣體有所增加；3）NOX排放濃度上升26.29%，可能性原因分析：填埋垃圾含有的塑橡類比例上升，氨水耗量下降25.6%。4）環(huán)保耗材整體有所下降，石灰耗量基本相近，分別為12.48kg/T垃圾和12.29kg/T垃圾。

綜合分析污染物排放和環(huán)保耗材，填埋垃圾焚燒總體上污染物排放濃度雖然有所上升，但是環(huán)保耗材下降，這主要是廚余類垃圾經(jīng)過填埋發(fā)酵分解造成的，所有的污染物排放濃度在環(huán)評要求范圍內(nèi)，證明短期齡陳腐垃圾的焚燒在工藝上和排放特征上對煙氣凈化系統(tǒng)的影響總體可控，具備大規(guī)模資源化利用的可能性。

3.3 灰渣產(chǎn)生情況

表 3 填埋垃圾焚燒灰渣產(chǎn)生情況

根據(jù)表3數(shù)據(jù)分析對比可知：焚燒填埋垃圾飛灰產(chǎn)率為1.402%，較原生垃圾下降46.07%；焚燒填埋垃圾爐渣產(chǎn)率與原生垃圾相比，提高48.81%。這表明填埋垃圾中土渣比例高于原生垃圾，垃圾焚燒后爐渣較多，灰分較少，所以飛灰產(chǎn)率降低，這與工藝匹配性的分析以及上述焚燒參數(shù)的數(shù)據(jù)契合。

3.4產(chǎn)汽量及風(fēng)機用電量

表 4 填埋垃圾焚燒產(chǎn)汽量及風(fēng)機用電量

產(chǎn)汽量和風(fēng)機用電量是表明陳腐垃圾經(jīng)濟性的指標(biāo)。產(chǎn)汽量是通過垃圾得熱量焚燒后轉(zhuǎn)化成蒸汽產(chǎn)量，進而轉(zhuǎn)化成發(fā)電量來體現(xiàn);而風(fēng)機耗電量則是垃圾好不好燒，歸并到廠用電這個電廠指標(biāo)中。根據(jù)表4數(shù)據(jù)分析可知：陳腐垃圾焚燒噸垃圾產(chǎn)汽量比原生垃圾（2019年平均量）下降10.16%。填埋垃圾焚燒引風(fēng)機噸垃圾用電量為7.73 度/噸，比原生垃圾增加了20.76%。可能性原因分析：一方面陳腐垃圾焚燒導(dǎo)致煙囪出口煙氣流量較原生垃圾提高了6.41%，增加了引風(fēng)機耗電量；另一方面是由于陳腐中塑料比例上升，塑料含有較多的氯元素，在垃圾焚燒過程中會產(chǎn)生氯化物。由于氯化物的熔沸點一般比氧化物低，氯元素促進重金屬的揮發(fā)，降低飛灰的熔點，導(dǎo)致焚燒后煙氣飛灰易粘附在金屬管壁上，加重鍋爐受熱面積灰及增加煙道阻力，提高了引風(fēng)機電耗。

四、試驗結(jié)論

綜上，本次垃圾焚燒發(fā)電廠陳腐垃圾試驗研究可以得出以下結(jié)論：

（1）短期齡填埋垃圾與原生垃圾的焚燒特性接近，（2）較于原生垃圾，填埋垃圾經(jīng)過充分發(fā)酵后含水率下降，燃燒更為充分，（3）短期陳腐垃圾焚燒其各項煙氣排放關(guān)鍵指標(biāo)無重大異常，對生活垃圾焚燒電廠影響整體可控，（4）短期齡的填埋垃圾進行焚燒資源化處理可行，經(jīng)濟性上是不具備優(yōu)勢的，需要市場化的價格補貼。（5從技術(shù)角度可以探索摻燒工藝，而非僅采用純燒。