戴亚南

常州市三信环保设备有限公司

一、概述

城市生活垃圾焚烧处理技术，早在八十年代中期，在国外已经盛行，而我国则刚刚起步，九十年代仅有少数我国沿海经济发达城市，通过利用外资，引进国外技术和设备建设垃圾焚烧厂外，依靠自有技术生产的垃圾焚烧设备厂家凤毛麟角，充其量竟是利用国内较为成熟的机械链条炉排式焚烧炉来进行对生活垃圾进行焚烧处理，但由于技术不够成熟、垃圾含水率偏高，直接影响焚烧处理效果，炉温达不到850℃以上，烟气处理简单，问题较多，不能满足排放标准难以正常运行。其原因由于我国人口众多，综合国力、地方经济薄弱，缺乏资金后援，制约了生活垃圾焚烧综合处理技术的创新和产业化发展，能完全满足焚烧最佳工况的适宜炉型和工艺十分缺乏。

近几年来，随着城市生活垃圾焚烧处理技术的创新运用和提高，国内部分生活垃圾焚烧炉生产企业实现了国产化，如杭州锅炉厂、常州市三信环保设备有限公司等企业，后者不仅实现了全国产化还实现了智能自动控制模块化。

近几年来，地方经济得到长足发展，因城镇化建设发展需要，为改善投资环境和人居环境，各级政府把城市生活垃圾焚烧处理技术运用提到了议事日程。城市生活垃圾焚烧处理技术以其无害化程度高、减量化最大、资源化易实现为特点被业界及政府部门所看好。目前，国内己有较多城市采用引进生活垃圾焚烧处理技术，辅以焚烧发电、余热利用等实现再生资源的利用，如深圳、浙江、上海等城市，北京市顺义区生活垃圾综合处理厂在2003年就采用了常州市三信环保设备有限公司生产的全国产化全自动控制的SLC-100生活垃圾焚烧炉处理设备，结合前处理、堆肥、焚烧余热利用，不可燃物及炉渣经处理后少量填埋技术，运行效果良好。垃圾减量化达85%以，二噁英检出率仅为0.94ngTEQ/m3,上完全满足“三T”原则。该项目投资仅为引进设备的1/10；焚烧垃圾的直接生产成本仅为引进产品的1/4-1/6，适合中国国情和国内中小型城市生活垃圾处理的发展需求。

二、生活垃圾焚烧技术产业化发展前景

纵观我国生活垃圾处理技术发展运用过程，不难看到，在垃圾处理三大技术中，城市生活垃圾焚烧处理技术在国内正处于发展阶段，因其垃圾焚烧处理技术与其它垃圾处理技术相比具有占地面积少、投资小、场地易选择、处理时间短、减量化显著、无害化彻底及再生资源回收利用等特点，被业界广为关注，该设备还可用于一般工业废物（如水处理污泥、轻工业废物等），医院、纺织、造纸、机场、旅游区等产生的特种垃圾和工业危险废物处理。

目前，国内以机械炉排焚烧炉为代表的生活垃圾焚烧处理技术比较成熟，随着国内专业焚烧炉设备生产厂家在焚烧炉设备构造、运行方式、废气处理等新技术的创新运用，使生活垃圾焚烧设备制造产业向着高技术、智能化、运用实践再创新的自我完善方向发展。现代垃圾焚烧厂不仅具有焚烧功能，还具有发电、余热利用、废物回收等再生资源利用功能。少数国内生活垃圾焚烧炉生产厂家，整合可编程、图像解析技术、高效传感技术实现智能控制。使垃圾焚烧处理厂系统实现故障自我诊断，确保低故障率和高运载率，其应用前景十分广阔。

三、生活垃圾焚烧技术产业化的意义

城市生活垃圾处理从九十年代到二十世纪末采用填埋技术较为盛行，从初建设计消纳容量推算到2010年，有的甚至更长。但由于城镇化建设步伐进程较快、人民生活水平不断提高，垃圾产量也急剧上升，如北京朝阳区原设计每天消纳1000吨，设计年限23年，现在垃圾产量每天达3000吨，照现在垃圾增量7-8年就满了，还有北神村、安定地区也快用完了；广州李坑、狮子岭填埋场等。况且象广州兴丰利用沼气发电的为数不多，尽管国内较多城市采用了较为先进的防渗技术，但渗沥液的存在始终是个隐患，再加上我国土地资源紧缺，如北京、深圳、广州、上海等开放城市人口密集，寸土寸金，新建选址难度很大。

随着城镇化建设步伐加快，地方经济的发展和喜迎08奥运，营造良好社会环境，有效推动生活垃圾焚烧处理技术的运用，促进生活垃圾焚烧设备产业化发展，不管从宏观角度还是从微观角度看，通过实践运用进一步完善、进一步创新、进一步提高该产品的高科技含量，促进交流，增强国际竞争能力。最终实现垃圾无害化、减量化、资源化，服务社会，都有着深远的历史意义和现实意义。譬如：江苏省宜兴市生活垃圾处理场150t/d的以焚烧为主的综合处理项目；2003年建的北京顺义区垃圾综合处理厂处理能力为150t/d的生活垃圾焚烧、堆肥前处理、余热利用系统；均采用了常州三信公司自主知识产权的焚烧炉主体及其炉排差动技术装置设计、两相邻炉排之间设置分屑体技术；2006年建设规模为600吨/日近期（2006－2010年）北京市顺义区生活垃圾处理中心综合处理厂项目配置的新开发的SLC-100C型智能化生活垃圾焚烧炉产品，经过实际运用，给用户带来了良好的经济效益。

四、城市生活垃圾焚烧技术运用及对策

为解决城市生活垃圾难处理而带来的困扰，为实现可持续发展的战略目标，公司公司以前期工作实践为基础、以政府着力改善投资环境、创新发展为契机；以政府科技开发扶持政策为依托；以自主知识产权专利技术为优势，确立了较为先进合理的生活垃圾综合处理技术及工艺方案。以SLC-100C型智能化生活垃圾焚烧炉开发及产业化发展为重点，着力打造企业权头产品。

公司集二十年城市生活垃圾技术研究经验，上百次实验室分析，取得了国内垃圾相关特性参数，运用自主知识产权的焚烧炉主体及其炉排差动技术装置设计、两相邻炉排之间设置分屑体技术，进一步完善以垃圾焚烧综合处理技术为主体的机械炉排焚烧炉产品。

（一）、该产品具体技术运用与对策

该产品采用独立开发的两段组合式焚烧炉排运行机构，炉床体结构的排布形式为往复炉排与链条炉排相结合的二段式结构，焚烧炉共分：烘干区、预热区及高温燃烧区，炉排型式为倾斜往复式顺推炉排，燃烬区及冷却区炉排型式为水平链条炉排。二种炉排型式有效的结合在一起，既避免了物料燃烧时在链条炉排面上翻滚较少、燃烧不充分的情况，又能避免在燃烬区（焚烧残余物料）在往复炉排上产生过多的烟尘影响排放效果。

1.工作原理及工艺流程：

行车抓斗将垃圾从焚烧车间集料坑送入竖井储料斗内，垃圾通过料斗、落料槽，经有二根平行的全行程检测液压杆推板作往复式运动的自动给料推送机，将物料均匀送入第一段往复炉排的燃烧区域。新送入垃圾经干燥、预热后着火燃烧经往复炉排往复运动向前推动，使其充分燃烧。垃圾在第一段炉排末尾基本完成燃烧过程，残余物料再经往复炉排送至第二段水平链条炉排上，在第二段水平链条炉排部分，垃圾完成燃尽过程；燃尽后的灰渣被送入水封刮板出渣机。

燃烧后的烟气，经二次进风混合后实现充分燃烧，降低CO的排放，烟气经高温隔热炉膛使烟气在850℃的环境下停留2秒以上。

燃烧控制

通过调整给料器的行程与速度调整垃圾进料速度；

通过燃烧过程工况调整炉排往复运动速度；

根据负压情况，实时自动调节（变频调节）一次引风量；

根据物料燃尽程度，由燃烧控制系统自动控制炉排往复运行频率及链条炉排运行速度，

通过关闭进料槽挡板及出渣机水密封保持炉内负压

通过二次空气喷嘴调节二次空气量，以保持炉温（或蒸汽产生量）的稳定；

燃烧过程中给料器的行程、炉排的往复运动均采用上述控制手段可以保证即使在垃圾成分有一定程度的变化时，垃圾燃烧温度和处理量仍保持稳定。这对成分变化较大的我国城市垃圾现状而言是非常重要的。

焚烧炉设有辅助燃烧器可供启动升温及停炉时控制温度之用，同时也可在垃圾低于规定热值时投入使用以保证烟气温度不低于850℃且停留时间不少于2秒，避免二噁英再次合成。

2.该项技术特色及效果：

1）．炉型设计的主要特点：

通过特殊设计的顺推式往复炉排、水平链条炉排和特定形状的炉膛构成的燃烧系统，实现了垃圾的完全燃烧和较高的燃烧热负荷，同时对垃圾热值及含水率变动的适应性强。

燃烧过程的所有阶段包括干燥、点火、燃烧和后燃烧过程都在一个往复炉排上完成，后段少量的链条炉排以助燃尽，减少烟尘排放，使该炉排占地面积比其它种类的炉排小。

所有料斗挡板、给料器、炉排、和出渣机由单个油压驱动装置驱动，使得整个系统易于遥控操作。

每个炉排片的滑动面按照最小的摩擦力来设计，使得油压装置仅需很小的能量就能驱动。

炉排的主要部件由一整套润滑系统进行润滑，维护较为容易。

该炉可根据需要加装外置独立余热锅炉以实现再生资源利用。

2）．该项技术运用效果：

本炉不需添加任何辅助燃料，连续焚烧、结构紧凑、自动化程度高、安装操作方便。

炉膛为内辐射多曲拱型蓄能式，并配置了空气预热器，冷热进风能自动匹配控制，燃烧状况良好。

炉体整体密封性能良好，燃烧时，负压由计算机实时跟踪自动调整，炉体外围均有高科技耐高温隔热材料防护层，操作环境良好。

通过控制二燃室的温度和助燃空气过剩系数，该炉二噁英去除率达99.9%；燃烧效率达96%；通过后续合理完善的尾气处理系统以避免二噁英、呋喃等有毒有害气体的再次生成，避免对大气环境的二次污染。

炉排二段式结构，通过往复炉排及链条炉排的有机结合，加强了焚烧效果的同时又控制了烟尘的产生，焚烧炉的超负荷处理能力亦得到了有效的提升。

配置的自动化控制系统，使焚烧过程更稳定、更可靠、易操作、且自动化程度高。

残渣在水封槽里浸湿后排出，工作现场无粉尘飞扬，真正实现了清洁生产。

主要控制设备经久耐用，维护周期长，降低了维修工作量及维护费用。

（二）、高温烟气处理技术

1、配风系统

系统采用高压风机集中送风，它将常温空气送入四通控制器，一路进入空气预热器，经空气预热器后的热空气分别送到炉排烘干区、预燃区、高温燃烧区下方，一路用于调节进炉热空气温度，另一路进入炉排冷却区下方。高压二次风分四路送至炉膛高温燃烧区上方，二次风喷头呈一定角度，喷入的高压二次风使高温烟气（900～1100℃）产生扰动涡流，促使未燃气体燃尽，确保烟气含氧量>6%，并增加烟气在炉膛中的停留时间以及调节炉膛的温度等。

高温烟气（900～1100℃）经炉膛到二燃室，烟气在二燃室停留时间大于2秒，有效地控制了有害、有毒气体（如二恶英等）的产生。

测氧仪实时跟踪炉膛内烟气含氧量并自动控制二次风。当烟气温度小于850℃时，助燃装置将自动启动，使之燃烧产生高温，防止高分子化合物低温燃烧所产生有毒、有害气体，减少对空气的污染。

烟气经耐高温旋风预除尘器除尘后先后经过余热锅炉、空气预热器及后续烟气处理装置——半干式中和反应塔、通过喷雾吸收法与活性炭/干石灰喷射、袋式除尘器联合作用，除去酸性物质，接着在反应塔烟气出口和袋式除尘器之间的烟道中喷入活性炭/干石灰用来吸附烟气中的重金属及其化合物、二恶英以及氯化氢，最后烟气进入袋式除尘器。绝大部分固体颗粒包括烟尘、固态反应生成物、未完全反应的石灰、固态重金属，以及吸附有二恶英的活性炭被除去，净化后的烟气经引风机加压通过烟囱排入大气。

2、半干式中和反应塔

半干式中和反应塔采用生石灰作吸收剂，生石灰经熟化变成具有较好反应能力的熟石灰浆液。熟石灰浆液经装在吸收塔顶部的高达15000～20000r／min的高速旋转雾化器喷射成均匀的雾滴，其雾滴直径可小于100微米。这些微粒具有很大的比表面积，与烟气接触，发生强烈的热交换和化学反应，迅速地将大部分水分蒸发，形成含水量少的固体灰渣。如果吸收剂颗粒没有完全干燥，则在吸收塔之后的烟道和除尘器中仍可继续发生吸收二氧化硫的化学反应。

在脱硫过程中，水起到了很大的作用。干粉状的CaO几乎不具备脱硫活性，需要首先溶解于水，才能与烟气中的氯化氢和硫氧化物等反应。因此，生石灰必须加水转化为熟石灰浆液（即消化或熟化，浆液质量浓度约为20%，且浆液质量浓度越小，产生的液滴粒径越小）。熟石灰的活性受石灰品种、消化工艺的影响。消化过程的质量决定了石灰颗粒的大小、孔隙率和反应性。石灰颗粒的表面积、孔隙率直接影响烟气脱酸的效果。运行中可通过调整消化时间、起始温度等参数，以达到最佳处理效果。

针对日处理100吨的生活垃圾焚烧炉，每小时烟气量约为20000Nm3/h，半干式中和反应塔雾化器最佳转速一般为10000r/min，对应的平均粒径在80微米左右；烟气导流叶片角度取25度，既可得到较为充分的气液混合，又能防止贴壁；生石灰的消化是很关键的步骤，消化时间应该在30～60min之内，最佳消化温度为70～75℃，浆液消耗量约为1100kg/h（浆液质量浓度为20%，实际运行操作应按照烟气中SO2浓度及温度控制中和浆液量和浓度）。

由此可见，控制袋式除尘器进烟温度将有利于提高有机污染物（二恶英/呋喃类）的去除效率，即将进烟温度控制在160℃以下、120℃以上（即露点以上），有利于提高二恶英/呋喃等有机污染物的去除效果。

《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB18485-2001焚烧炉大气污染物排放限值

注：1）本表规定的各项标准限值，均以标准状态下含11%O2的干烟气为参考值换算。

2）烟气最高黑度时间，在任何1h内累计不得超过5min。

焚烧炉大气污染物排放实际指标：

注：本表规定的各项标准限值，均以标准状态下含11%O2的干烟气为参考值换算。

4、自动检测与控制系统

建设现代化大规模生活垃圾焚烧厂的目的是“清洁”地处理生活垃圾，防止焚烧过程中产生的污染物对周围环境的污染，同时尽可能多地回收热能。为达到上述目的，必须及时对垃圾焚烧炉、锅炉、烟气净化等分系统中至关重要的操作参数，如垃圾焚烧炉内的温度、烟气中污染物的含量等进行监测，掌握垃圾焚烧厂的运行状况，并在不良情况下调整这些参数，使垃圾焚烧厂处于最佳运行状态。

焚烧工艺系统需要监测的参数主要包括温度、压力、烟气中CO及其他污染物（颗粒物和酸性气体等）的含量等。

为确保监测结果的“实时性”，监测装置必须“在线”安装，且必须具有自动、连线、快速、准确的功能，监测装置由采样和分析两部分组成，整个监测过程一般只需几分钟甚至更短的时间就可完成。采样装备分设在采样点，分析仪器集中设置。监测装备连续运行，不断地将监测结果以电信号的形式输送给垃圾焚烧厂的计算机系统。计算机利用设定的程序自动对监测结果进行分析、判断，并发出指令信号，命令控制系统的执行机构完成相应的操作。垃圾焚烧厂的运行操作通过实时在线监测系统提供连续的实时分析数据，达到优化控制。

为便于对焚烧炉的运行进行调控，本方案拟为每一台焚烧炉设置独立的烟气在线检测装置。

连续自动监测项目包括焚烧烟气中的烟尘、硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、氧气、二氧化碳的浓度。测量位置设在焚烧炉引风机出口的烟道上。

其他暂时无法实现自动连续监测的项目，如氯化氢、重金属及其化合物、烟气黑度和二恶英，按有关规定定期采样监测。

—只需一个分析单元即可实现对最多5种烟气成分的连续监测；

—在NOx的测定中，CO2传感器可修正CO2干扰作用；

—仪器性能的稳定性大大降低了校准频率；

—自动反吹控制器；

—多种形式的测定结果输出；

—全面的远程监测输出接点；

—空气可用作测定氧气的载气；

—分析单元具有良好的环境适应性。

烟气在线监测系统可与当地环保部门远程在线连接，实时反应垃圾焚烧系统的焚烧烟气排放指标。

通过以上技术的运用实践，满足“三T”原则，使烟气排放达到并低于GB18485-2001《生活垃圾焚烧污染控制标准》，SLC-100生活垃圾焚烧炉产品的各项技术指标均达到国家建设部CJ/T118-2000《生活垃圾焚烧炉城镇建设标准》和Q/320411ACX01-2004SLC100《生活垃圾焚烧炉企业标准》。形成了公司生活垃圾焚烧炉主体及其炉排运行装置制造技术一大发明（发明专利号：ZL011270802）；生活垃圾焚烧炉的炉膛体构件；空气热交换器；生活垃圾焚烧炉的下横梁结构件等技术获国家八项实用新型专利。空气热交换技术使垃圾入炉焚烧时，不需添加任何辅助燃料，进一步降低设备运行成本，此乃三信产品一大特色；系统采用智能模糊控制和PLC编程相结合，中央控制又可现场紧停，此乃自动控制技术在产品中的一大运用。该产品日处理量为100吨；垃圾最低低位热值≥850(kcal/kg)；炉渣热灼减值<5；含水率≤50；垃圾减量化>85；该产品针对性强，创新点突出，经济实用。SLC-100生活垃圾焚烧炉于2003年9月通过国家建设部科技成果鉴定，在国内处于领先水平。

三信公司针对2006年建设规模为600吨/日近期（2006－2010年）北京市顺义区生活垃圾处理中心综合处理厂项目。该项目采用①预处理分选系统 ②预处理发酵系统 ③筛分系统 ④次级发酵及后处理系统。预处理后，可燃物进入垃圾焚烧系统，尾气经烟气处理系统进行无害化处理后排放、余热利用系统产生的热能输送给食堂、浴室、开水间等运用，连续工况良好。SLC-100C型智能化生活垃圾焚烧炉采用两段组合式焚烧炉排运行机构已经国家专利局受理申报实用新型专利。