城管焚烧技术发展研究报告

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1前言

随着各国经济的发展、城市化进程的加快和人民消费水平的提高，地球上的垃圾产量迅猛增长，垃圾处理已成为当前世界性的环境问题。自1979年以来，我国城市生活垃圾的产生量平均每年以6～10％的速度增长。*年，我国城市生活垃圾年产生量已达到18亿吨。

目前，国际上垃圾处理仍然采用填埋、堆肥、焚烧和回收利用四种方法。在我国，由于投入少等原因，生活垃圾填埋处理仍是最主要方式，占垃圾总处理量的90％以上。近几年来，垃圾填埋作为单一处置方式暴露出越来越多的问题，如：占地面积大、择址困难、资源化程度低、渗滤液难处理等。于是以焚烧技术为代表的垃圾处理技术在中国悄然兴起，成为新兴环保产业。垃圾焚烧技术在从国外引进的基础上在各地具体运用并有所发展。但我国的垃圾焚烧技术同先进国家相比，仍相当落后。由此，我国在引进和吸收国外垃圾焚烧技术时，应明确方向，应更有针对性地开发真正适合国情的垃圾焚烧技术。

*市的垃圾处理形势相当严峻，除二妃山外，金口、岱山、紫霞观、北洋桥4座垃圾填埋场在1～4年内将相继封场，新建填埋场的择址遇到征地困难、居民反对、场地条件不适宜等诸多问题，在短期内择址新建4座垃圾填埋场几近不可能。*市垃圾处理设施规划提出2010年前我市将新建关山、北洋桥、锅顶山、汉口4座垃圾焚烧厂，总生产规模将超过5000t/d，垃圾焚烧将成为我市最主要的垃圾处理方式。根据我市垃圾特性如何选择焚烧技术，本文从焚烧技术的现状、发展、我市垃圾特性、资源化等多个方面加以探讨。

2垃圾焚烧技术简介

2.1焚烧技术发展简介

早在1870年国外就开始应用焚烧技术处理城市生活垃圾。经过近120年的发展。垃圾焚烧技术日益成熟，尤其是近年来，随着发达国家对城市生活垃圾焚烧技术研究的逐步深化，垃圾焚烧技术水平迅速提高，垃圾焚烧设备日趋完善，垃圾焚烧能源利用率稳步提高，垃圾焚烧的二次污染防治技术及专用设备的设计制造也取得了长足进展。

许多发达国家建设了一大批不同类型、不同规模的高水平城市生活垃圾焚烧厂。从目前各国城市生活垃圾处理形势分析，城市生活垃圾焚烧已经成为许多发达国家处理城市生活垃圾的主要方式，而且将一直处于稳步上升趋势。

目前城市生活垃圾焚烧的资源化特点已得到了普遍公认，从而促进了发达国家城市生活垃圾焚烧技术的应用和大型焚烧设施建设的稳步增长，从总体上讲，城市生活垃圾焚烧技术正处于快速发展时期。

2.2炉型发展

从19世纪末到20世纪初，在科学技术的推动下，城市生活垃圾焚烧技术得到了空前广泛的应用。在现阶段，城市生活垃圾焚烧技术不断向前发展，应用范围也不断拓展，垃圾焚烧炉的炉型也由单一方式向多样化方向发展。

按焚烧炉的构造区分和目前国内外的应用情况主要可分为机械炉排式焚烧炉、流化床式焚烧炉、旋转窑式焚烧炉三大类，其中机械炉排式焚烧炉应用范围最广。另外还有热解焚烧炉等炉型。

2.3炉排焚烧炉处理技术介绍

机械炉排焚烧炉的品种繁多，使用历史长，具有较高的可靠度，是适于处理大容量垃圾的成熟焚烧设备。机械炉排焚烧炉主要分为往复运动炉排焚烧炉及滚动炉排焚烧炉二大类型。下表为目前主要国外机械炉排焚烧炉主要参数比较。

炉排焚烧炉在发达国家已是比较成熟的技术，但发达国家焚烧的垃圾热值大多在8000ki/kg。炉排焚烧炉是由往复移动部件组成，垃圾经由给料装置推送至倾斜炉排上，在炉内高温加热，使得部分垃圾得以干燥，另经炉排的运动除将垃圾往前推送外，并将垃圾层松化并经历干燥、燃烧及后燃等各阶段，以达完全燃烧。不过转动式炉排汽孔容易堵塞，维修工作量大，大件物品夹住的可能性较大，移动式炉排占地面积大，风道系统复杂，对高水份、低热值的垃圾燃烧不完全，着火较为困难，使用较少；扇形反转式炉排由于燃烧不易控制，炉温较高，还处在不断完善阶段。

炉排炉的优点是不需要对垃圾预处理，燃烧速度快，可连续运转。其不足之处如下：

1)、炉排必须耐热，在长期连续运行期间，热应力必须不变，炉排对材质要求高。

2)、由于垃圾成份复杂，维持在整个炉排内均匀移动、均匀完全地燃烧是困难的。在炉排的局部区域会出现高温区，在高温状态下NOx浓度上升，需要采取脱NOx设备，设备投资和运行成本很高，增加了垃圾处理成本。

3)、不适应水份范围较宽的垃圾焚烧。

4)、炉温较难控制，垃圾的熔渣在1000℃以上和1050—1100℃时处于软化和粘性状态，成为特殊的腐蚀性物质，可能腐蚀炉壁。

5)、炉排炉难以实现炉内脱除HCL气体，需要在尾部加装专门的HCL脱除设备。

6)、炉排护的炉排制造较复杂，成本高，体积庞大，占地面积大。

2.4回转炉焚烧处理技术

回转窑焚烧系统衍生于广泛用于水泥工业中耐火砖衬里回转锻烧窑。垃圾由倾斜且缓慢旋转的旋转窑上方前端送人，用旋转速度控制垃圾前进速度，使垃圾在窑内往前输送过程中完成干燥、焚烧及灰冷却之过程，冷却灰渣由炉窑下方末端排出。

回转窑整个炉体可由冷却水管及有孔钢板焊接形成桶形，也可由钢制圆桶内部加装防火衬组成，炉体向下方倾斜，分成干燥混合、燃烧及后燃烧三区段，并由前后两端滚轮支持，由链轮驱动装转运轮子而旋转炉体，垃圾在炉体上，因旋转而获得良好的翻搅及向前输送，预热空气由底部穿过有孔钢板至窑内，使垃圾能完全燃烧。

特点：回转窑的特点是燃料适应性广，可焚烧不同性能的废弃物，此种炉型机械零件比较少，故障少，可以长时间连续运行；炉体简单运行可靠。但回转窑的热效率低，如需辅助燃料时消耗较多，排出气体的温度低，有恶臭，需要脱臭装置或导人高温后燃室焚烧，由于窑身较长，占地面积大，且后燃室要求较为严格，其成本较高，价格相对较贵。

2.5流化床焚烧炉处理技术

流化床燃烧技术是本世纪六十年代初迅速发展起来的一种新型清洁燃烧技术。采用该技术的焚烧炉的基本特征在于在炉膛下部布置有耐高温的布风板，板上装有载热的惰性颗粒，通过床下布风，使惰性颗粒呈沸腾状，形成流化床段，在流化床段上方设有足够高的燃烬段(即悬浮段)。

流化床的特点是颗粒与气体之间传热和传质速率高，物料投人流化床后，在床层内几乎呈完全混合状态，投向床层的废弃物能迅速分散均匀。流化床炉具有炉体较小、焚烧炉渣的热灼减率低、炉内可动设备少、燃烧效率高、负荷调节范围宽、污染物排放低、炉内燃烧热强度高、适合燃用低热值燃料、便于每天启动和停炉、投资较小等优点。

与炉排炉比较，流化床焚烧炉有以下缺点：

1)、比炉排炉多设置了流动砂循环系统，且流动砂造成的磨损较大；

2)、燃烧速度快，燃烧空气的平衡较难，容易产生CO，为使燃烧各种不同垃圾时都保持较合适的温度，必须调节空气量和空气温度。

3)、炉内温度控制较难。

2.6综合比较

三种垃圾焚烧技术综合比较见下表。

总的来看，流化床和炉排炉技术有各自的优势和适应性，回转窑技术在现在水平下尚不宜用于城市生活垃圾焚烧。

2.7国内应用实例

我国城市垃圾焚烧技术的研究起步于八十年代中期。“八五”期间被列为国家科技攻关项目。有关研究单位和企业，不但对国内外城市垃圾焚烧技术发展的现状和趋势进行了广泛的研究和实际考察，而且对垃圾焚烧关键技术进行了深入细致的分析、探讨和研究，并结合示范工程对引进的马丁炉炉型进行了国产化研究。从整体上讲，上世纪八九十年代，生活垃圾焚烧技术在我国的应用仍处于研究试用阶段；随着我国城市垃圾中的可燃物含量提高、经济水平的提升，九十年代末至现在垃圾焚烧技术得到了广泛运用，深圳、珠海、广州、上海、沈阳、北海、厦门、常州等城市都建成了垃圾焚烧厂，一些城市如南京、成都都在筹建垃圾焚烧厂。

随着城市生活垃圾焚烧技术的发展和焚烧设施建设在我国的逐步展开，垃圾焚烧的缺点也日益暴露出来，主要问题是焚烧的二次污染，尤其是废气的污染防治问题。我国早先建设的几个垃圾焚烧厂其废气处理技术水平低、不成系统，达不到无害化要求。总体来看，我国垃圾焚烧总体技术水平与国外焚烧炉及其烟气净化、监测设备相比还是有相当差距，焚烧厂主体设备仍以进口为主，但国产化率正逐年提高。

2.7.1炉排炉技术应用

我国目前有深圳、珠海、上海、宁波等城市采用炉排焚烧技术，均已投入运行。具体炉型介绍如下：

(1)深圳市政环卫综合处理厂主要应用杭州锅炉厂开发研制的150t/d逆推机械炉排焚烧炉余热锅炉，该锅炉引进了三菱——马丁倾斜逆向推动往复炉排技术。

(2)浙江宁波采用了德国倾斜顺向推动往复炉排焚烧炉。该项目一期总投资4亿元人民币。由德国NOELL公司引进3台日处理350吨的垃圾焚烧炉，采用液压自控电顺推阶梯机械炉排，日处理垃圾量为1000吨。

(3)上海浦东生活垃圾发电厂采用法国Alstorm公司的SITY—*倾斜往复阶梯式机械炉排，已于1999年12月开始试运行。全厂平均垃圾日处理能力1000吨，每吨垃圾可发电372度，每年可产生1亿度的电。该厂烟气净化采用石灰脱硫、活性炭吸附和布袋除尘等多种方式，该厂烟气净化执行欧洲环保标准。

(4)珠海垃圾焚烧电厂采用从美国底特律炉排公司进口的四阶段顺推式往复炉排(200*3)。

另外我国各地也相继开发了各类垃圾焚烧链条炉排式炉，一般规模均在100t/d以下，如常州三立环卫工程有限公司，其焚烧炉为改进的链条炉排焚烧炉，处理规模为50t/d，作为常州垃圾综合处理厂中堆肥筛上物焚烧装置。国内目前自行开发研制的垃圾炉排焚烧炉尚未能实现高效焚烧和低污染排放。其它的都为引进国外的炉排，焚烧炉价格较昂贵。

2.7.2回转炉技术应用

回转炉目前主要用于危险废物的焚烧处理，由于回转炉技术对于低热值、高灰分垃圾不适用，因此在我国尚未大规模用于生活垃圾的处理。

2.7.3流化床技术应用

国内流化床垃圾焚烧炉焚烧应用实例有：

(1)中国科学院工程热物理研究所在福建漳州*年建成100t/d循环流化床垃圾焚烧处理厂；2001年在浙江绍兴建成一台400t/d循环流化床垃圾焚烧炉。

(2)清华大学在北京朝阳区*年建成2台

150t/d循环流化床垃圾焚烧厂。

(3)浙江大学开发研制的流化床焚烧技术应用于浙江杭州余杭锦江热电有限公司(150t/d*1)、山东荷泽锦江环保能源有限公司(200t/d*2)、杭州锦江绿色能源有限公司(200t/d*1，300t/d*1)、河南郑州荥锦绿色环保能源有限公司(350t/d*3，2002年10月投入运行)、安徽芜湖绿洲环保能源有限公司(200t/d*3，2003年1月投入运行)。

3焚烧技术发展趋势

3.1主体设备专业化生产

据分析，国外城市生活垃圾焚烧炉的设计制造规模已经逐步由小型规模向大型规模、由单一功能(焚烧处理垃圾)向多功能(资源化回收和循环利用)、由机械型向机电一体化(自动化)方向发展，经过较长期的市场选择，出现了一批技术水平高、产量大、国际性的专业生产供应商。

3.2资源化利用

发达国家城市生活垃圾焚烧不仅能够实现垃圾的无害化和垃圾最大限度的减容，而且随着焚烧技术的发展，焚烧产生的热源和能源利用已相当广泛，比如许多城市的垃圾焚烧厂与供热网络和电网系统联网，成为城市能源供输的重要组成部分，同时也产生了比较理想的经济效益。

3.3二次污染防治

城市生活垃圾焚烧设施的污染防治技术主要包括：废气处理技术、废水处理技术、焚烧残渣处理技术、噪音及臭气防治技术等，其中废气处理技术难点最多，工艺最为复杂，处理成本最大，危害也最大。

发达国家都非常重视垃圾焚烧废气的危害，尤其是二恶英等有毒元素的危害，近年间，虽然发达国家在解决垃圾焚烧废气上下了很大功夫，在垃圾焚烧设施上配备了的焚烧废气污染防治设备，也取得了显著效果，但是由于废气处理设备的投资一般占焚烧设施投资的一半或三分之二以上，也造成在建设大型垃圾焚烧设施时配备废气净化处理设备的阻力。

如何处理焚烧残渣也是近年间发达国家发展垃圾焚烧研究的一个主要课题。所谓垃圾焚烧残渣(含残渣和集尘灰)的处理技术主要是依靠熔融技术去除残渣中含有的有害物质(重金属和二恶英等)达到残渣的无害化。残渣的熔融技术分直接熔触技术和间接熔融技术。处理焚烧残渣的目的是既要降低重金属污染，又要实行焚烧残渣的再利用。目前主要的残渣利用途径是制造建材，很多国家都利用焚烧残渣制造筑路材料，建筑骨料、预制板块粒料、陶粒、烧结砖等建筑材料，也有将其用于垃圾填埋场覆盖土的实例。

3.4高科技融入

城市生活垃圾焚烧技术的发展，吸引了大量高新技术的融人，现在已经进入实际利用阶段的有：高效垃圾发电技术，焚烧残渣处理和利用技术，废气处理的新技术，自动化控制技术以及焚烧炉的电脑设计等。高新技术的介入，使如今的垃圾焚烧厂从过去的单一处理型转成含有多种高新技术、具有多种功能的新型设施。同时垃圾焚烧技术的发展也有效地促进了焚烧技术在世界范围内的广泛应用。

3.5综合性处理

鉴于城市垃圾组分的变化较大，通过综合性处理有利于保持垃圾组分的相对稳定，延长焚烧炉的使用寿命，降低废气、残渣的处理难度，也有利于保证产出物的质重。

4焚烧技术在*市的应用研究

垃圾焚烧厂投资巨大，环保技术水平高，要求严，因此对垃圾焚烧厂的上马要审慎决策，否则会带来经济损失以及二次污染等问题。因此按照经济学、环境学、系统学的理论对我市生活垃圾焚烧技术的适用性进行研究很有必要。

4.1焚烧必要性

我市发展垃圾焚烧技术应该讲是势在必行，目前我市的5座垃圾填埋场已有3座1～3年内面临封场，再找几处合适的填埋场址已经不可能，而堆肥处理在我市因产品销路问题不能上马，别无选择，只能上马垃圾焚烧厂。目前，我市规划建设的有4座垃圾焚烧(发电)厂，分别是：关山环保资源电厂、北洋桥垃圾焚烧发电厂、锅顶山垃圾焚烧发电厂、汉口垃圾焚烧发电厂。

4.2焚烧可行性

4.2.1垃圾特性

城市生活垃圾的处理方法与垃圾成分有很大关系，而垃圾的成分则与燃料结构、消费水平、收集方式、地域和季节等多种因素有关。随着我市经济的发展和人们生活水平的提高，城市生活垃圾的构成已发生了质的变化，有机物含量已经大大高于无机物含量。随着天然气的进汉，垃圾组成正由“多灰、多水、低热值”向“较少灰、较高热值”的方向发展，给我市城市垃圾的焚烧处理奠定了基础。一般当垃圾热值高于5000ki/kg，同时土地资源有限时，应优先采用焚烧法处理。2004年我市生活垃圾的湿基低位热已超过6000ki/kg，完全符合垃圾焚烧的要求。

4.2.2经济可行性

我市近年来经济健康、快速发展，经济实力日益雄厚，垃圾焚烧厂每1000吨处理能力投资4～6亿元对于我市已不是很大的负担，因此即便财政投资垃圾焚烧厂，也是可行的。

国家在垃圾焚烧处理产业方面的优惠政策保证了社会资本投资垃圾焚烧厂的投资回报，因此上马垃圾焚烧厂比垃圾填埋厂更容易吸引外资和社会资本进入。

4.3焚烧炉选择

炉排炉焚烧技术目前较成熟，炉体较大，但设备投资较高；流化床焚烧炉技术在国内正在发展之中，有一定的应用前景，炉体较小，投资较低。全国各城市垃圾焚烧厂运行结果表明：炉排炉水循环安全可靠，汽温调节性能好，燃烧较稳定。对城市垃圾具有很大宽容性，负荷调节灵活，与其它焚烧技术相比，目前有较大优势。根据建设部、国家环保总局、科技部共同的《城市生活垃圾》，垃圾焚烧目前宜采用以炉排炉为基础的成熟技术，审慎采用其它炉型的焚烧炉。禁止使用不能达到控制标准的焚烧炉。考虑到*的垃圾特性、城市地位及经济技术水平，在焚烧厂建设上宜高起点严要求，应优先采用以炉排炉为基础的焚烧处理技术。

目前炉排焚烧炉设备主要有进口、国内改进型以及国内简易型三类，三种类型设备造价和环保情况差别很大。鉴于国产焚烧炉大都还存在一定问题，焚烧烟气所含的大量有毒有害物质未能被焚毁，需进行改进，如对炉排、炉体型式和气流模式等进行优化设计。因此我市在近两年应优先采用国外专业厂家的成套设备。

4.4配套政策

为保证垃圾焚烧厂的上马及正常运行，政府应出台如下政策：

1)、垃圾焚烧厂电力上网政策。要从政策上保证垃圾焚烧发电能顺利上网，核心问题是确定上网电价，根据国家政策及全国其它城市的范例以及垃圾焚烧电厂的处理成本，我市的垃圾焚烧发电上网电价应不低于0.50元/度。

2)、垃圾处理收费政策。实行垃圾处理收费是垃圾焚烧厂能顺利运行的重要保证，在垃圾处理收费政策出台之前，应由政府给予运营补贴。收费或补贴占标准为60—100元/吨。

3)、集中供热政策。政府组织引导由垃圾焚烧厂向居民区或企业供热，并制定收费标准，以发挥垃圾焚烧的综合效益，提高垃圾处理的资源化利用水平。

有人提出将混合垃圾分选处理后进行焚烧处理，分选处理后热值比较高部分燃烧效率高。美国和加拿大对RDF焚烧炉的焚烧标准给予一定放宽，德国垃圾法规定，当垃圾热值超过13000KJ/kg以上，其处理纳入回收利用范畴。分析国内城市生活垃圾成分，可燃物含量低，垃圾热值低，如果将垃圾分选处理的高热值垃圾与流化床等其他工业焚烧炉结合起来也许是相对理想的组合。

国家发改委最新的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[20*]7号)指出“生物质发电项目上网电价实行政府定价的，由国务院价格主管部门分地区制定标杆电价，电价标准由各省(自治区、直辖市)2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价组成。补贴电价标准为每千瓦时0.25元。”《可再生能源产业发展指导目录》(发改能源[2005]2517号)将“用于清洁处理和能源化利用城市固体垃圾，包括燃烧发电和填埋场沼气发电”列入生物质发电和生物燃料生产。《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》中同时指出，“发电消耗热量中常规能源超过20％的混燃发电项目，视同常规能源发电项目，执行当地燃煤电厂的标杆电价，不享受补贴电价”。这些政策的落实将对我国生活垃圾焚烧发电产生深刻的影响。

六、结束语

中国生活垃圾焚烧发展要不要沿着发达国家主流发展技术路线值得认真思考，只要我们能够按照“要大兴求真务实之风”的要求，对目前生活垃圾焚烧发展现状进行实事求是的分析，结论是不难得出的。

对于许多城市，土地资源非常宝贵，生活垃圾填埋场场地选择将越来越困难，垃圾填埋处理的成本也会越来越高，随着经济发展焚烧处理会逐步发展成为这一地区生活垃圾处理的重要手段。有条件的城市要积极稳妥推进垃圾焚烧厂建设。

垃圾焚烧厂厂址选择在市区或郊区附近，这样一方面减少垃圾运距，另一方面距热用户近，使得垃圾焚烧厂的投资效益和运行效益都得到提高。对于有垃圾焚烧处理潜在需求的地区，从延长现有填埋场的使用寿命考虑，也需要尽早在城近郊区规划建设城市生活垃圾焚烧厂。

生活垃圾焚烧产生的热能相当于可再生能源，目前一些经济发达的城市和地区每千克垃圾热值达到5000KJ以上，相当于1.4KWh的能量，单一焚烧发电可获得0.2-0.3KWh。如果采用焚烧热电联产，即供暖季节主要供热，而在非供暖季节主要用于发电，将使垃圾焚烧厂热能利用率进一步提高。通过分类收集等措施，降低垃圾含水率，提高垃圾热值，可更有效地提高垃圾焚烧热能利用效率。