垃圾焚烧炉炉型应用概况

高文彬

摘 要：目前我国处理生活垃圾应用最广的为直接焚烧的机械炉排炉，其次为直接焚烧的流化床炉，热解气化焚烧所占比例较小，主要用于处理工业垃圾。介绍了垃圾焚烧炉的几种类型，以及现在垃圾焚烧的技术方向及成果。通过对几种垃圾焚烧的处理方法提出了对垃圾处理的建议性方向。

关键词：垃圾焚烧；无害处理；环境；处理能力

1 概况

随着经济的发展，垃圾处理问题日益引起人们的关注。对于垃圾处理，通常有卫生填埋、焚烧和堆肥化三种方法。根据我国国情，国家环境保护委员会于1985年提出了“城市垃圾处理应减量化、资源化、无害化”的方针，同时提倡有条件的城市，特别是沿海经济发达地区发展焚烧及综合利用技术。20世纪90年代期间，适逢我国小火电厂限期关、停、并、转的政策颁布，有不少小火电厂为了生计，纷纷改造走垃圾焚烧发电厂之路。由于炉型的特点，客观上促进了循环流化床焚烧垃圾技术的发展。后来，为了加强管理，行业专门召开了研讨会，制订出掺煤量不得大于燃料总重量20%的规定，从而制止了“以煤为主，掺烧垃圾”这种“假环保”的不正常现象。作为循环流化床的垃圾焚烧炉的炉型在不断研制改进过程中越来越显示出其应有的优点，尤其在燃煤电厂改造为垃圾电厂的领域中取得了不可替代的地位。有的学者甚至提出了“循环流化床的垃圾焚烧炉将取代机械炉排炉”的说法。

2 机械炉排炉

20世纪90年代，当我国将垃圾处理作为重要的环保项目提到议事日程之后，首先是开始对国外的垃圾处理事业进行考察。然后与中国的工程设计单位相结合，将使用了近百年比较成熟的机械炉排炉向中国推销。炉排炉虽然比较原始，但如没有一点基础的话，一般锅炉厂是无法仿造的。因此在早期建设的垃圾焚烧炉中大都是全套引进或关键设备引进的。这当中主要有比利时西格斯多级炉排、德国马丁公司逆推炉排等。由于技术确实比较成熟，因此对炉排炉的反应普遍是稳定可靠。其主要问题是价格昂贵。但是近年来，国产化工作进展很快。国产化的炉排炉已在中、小城市垃圾处理中发挥了巨大的作用。

3 循环流化床

循环流化床燃烧是上世纪八十年代发展起来的一种新型燃烧技术，它的工作原理是燃料和循环物料在炉膛内流化风的作用下呈流化状态，采用较高的流化速度使物料在流化状态时没有明显的床面，燃料在流化状态下燃烧，大量物料被烟气带到炉膛上部，经过布置在炉膛出口的分离器，将物料与烟气分开，并经过一种非机械回送阀将物料回送至床内。循环流化床具有很大的热容量和良好的物料混合，由于床内强烈的湍流和物料循环，增加了燃烧的停留时间，因此能使燃烧充分、彻底、燃烧效率高。这些都同样适用于垃圾焚烧，并取得了相当的效果。与机械炉排炉相比，循环流化床垃圾焚烧炉更有如下特点：

3.1 循环流化床垃圾焚烧炉以一定粒度范围的石英砂或炉渣作为热载体，因此作为燃料的入炉垃圾必须分拣和破碎（长度以不超过300mm为宜），才能满足燃烧的稳定和连续性。

3.2 根据有关资料分析，燃垃圾电站，当蒸汽温度低于300℃时，发电效率为10～15%；当蒸汽过热到400℃时，发电效率可达到21%。

3.3 从工艺特性上来说，循环流化床锅炉炉膛运行温度通常控制在850～950℃，这是一个理想的脱硫温度区间，在床中加入石灰石和脱硫剂，实现干法脱硫，可降低脱硫成本。对比分析现取各类垃圾焚烧发电厂的有关数据如表1。

根據各自的特点和运行情况，我们再作进一步的分析：

3.3.1 垃圾预处理

对入炉垃圾进行分拣和破碎等预处理，这是循环流化床工艺所必需的流程。虽然在预处理设备和场地方面要花费一些投资，但总体来看还是合算的。它确保了工艺的连续性和运行的稳定性。反过来看，机械炉排炉虽然前面省去了分拣机和破碎机，但焚烧后的磁选和出渣出灰机械十分复杂。

3.3.2 辅助燃料消耗

对机械炉排炉来说，除了启停炉以外，在低位热值低于允许范围以下时，靠垃圾本身燃烧所产生的热量已不能维持850℃以上的炉膛温度，这时必须增加辅助燃烧器的燃烧。其所消耗的辅助燃料就成为维持正常生产所必需的（也可说是最大的）运行成本。

3.3.3 锅炉受热面积灰

由于炉排炉的烟气流速较低，锅炉受热面上容易积灰。因为中国垃圾水份高、热值低，垃圾焚烧后的飞灰粘性大，积灰情况相当严重。相比之下，循环流化床就不存在这个问题，也少了许多麻烦。

4 秸杆锅炉

借鉴垃圾焚烧技术开创新的课题-秸杆锅炉。随着农村经济的发展，这种过去的主要燃料，现在已变成了垃圾。野外烧荒将对大气产生极大的污染。为此需要考虑对秸杆锅炉的开发。秸杆的低位发热值为16285kj/kg（相当于3890大卡/公斤），与城市生活垃圾相比，秸杆要好烧得多了，它对钢管几乎没有腐蚀，可以采用机械炉排炉，也可以采用循环流化床的炉型。对于烟气处理系统也相对简单。垃圾焚烧发电厂的经验和教训都可以借鉴。我公司曾为江苏宿迁中节能宿迁生物质能热电厂作过的二期扩建科研，该项目考虑了50公里收购半径内的生物质资源可获得量：有秸秆、稻壳、树皮、桑根等。共计约150万吨的生物质资源可获得量。项目在原有2台75t/h循环流化床秸秆锅炉，配置1台12MW抽凝式汽轮发电机组和1台12MW凝汽式汽轮发电机组的基础上，选用扩建一台90t/h中温中压循环流化床锅炉。来满足宿迁经济开发区集中供热的增长需求，不但经济效果显著，而且为宿迁市提供了良好的招商引资环境。实行热电联产，全年可节约标准煤5.34万吨，减少了小锅炉的使用，提高了热能利用率，改善区域环境，加速了宿迁市的经济发展。更为重要的是开拓了利用生物质能的渠道，这种开发新能源和保护环境的措施对其他地区都有一定的示范和指导意义。

5 结束语

在国内推行垃圾焚烧的方式来减量化垃圾，采用秸秆锅炉对秸秆再利用是目前处理垃圾和秸秆最有效和最有实际意义的方法。提高能源再利用效益的同时，也改善我们的环境，是利国利民的一件大事，对于国家能源的发展也是有很大意义的。