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城市生活垃圾焚烧发电技术研究

城市生活垃圾焚烧发电技术研究

城市生活垃圾焚烧发电技术研究

一、城市生活垃圾处理现状与焚烧发电技术的兴起

随着城市化进程的加速，城市人口不断增长，城市生活垃圾的产生量也与日俱增。目前，城市生活垃圾的处理方式主要有填埋、堆肥和焚烧等。填埋法占用大量土地资源，且存在垃圾渗滤液污染地下水等环境问题；堆肥法处理能力有限，且对垃圾成分要求较高。在这样的背景下，焚烧发电技术作为一种有效的垃圾处理方式逐渐兴起。

焚烧发电技术具有诸多优势。首先，它能够大幅减少垃圾的体积，一般可使垃圾体积减少90%以上，从而有效节约土地资源。其次，通过焚烧垃圾可以产生电能，实现垃圾的资源化利用，为社会提供一定的能源支持。此外，焚烧过程中产生的高温能够彻底杀灭垃圾中的病原体，减少对环境和人体健康的危害。

二、城市生活垃圾焚烧发电技术原理与工艺流程

（一）技术原理

城市生活垃圾焚烧发电主要基于燃烧反应的原理。在焚烧炉中，垃圾中的有机成分在高温（通常在850℃-1100℃之间）下与氧气发生剧烈的氧化反应，释放出大量的热能。这些热能将水加热成蒸汽，蒸汽推动汽轮机旋转，进而带动发电机发电。

（二）工艺流程

1.垃圾预处理

-城市生活垃圾首先要进行收集，收集过程中要确保分类收集的合理性，尽量减少其他杂质混入。收集后的垃圾被运往焚烧厂，在进入焚烧炉之前，需要进行预处理。预处理包括破碎、筛选等操作，目的是使垃圾的粒度均匀，提高焚烧效率，同时去除其中的大块不可燃物，如金属、石块等。

2.焚烧过程

-预处理后的垃圾被送入焚烧炉。焚烧炉是整个工艺的核心设备，目前常用的焚烧炉有机械炉排炉、流化床焚烧炉等。在焚烧炉内，垃圾在高温下充分燃烧，燃烧过程中产生的高温烟气含有大量的热能。为了保证垃圾的完全燃烧，需要精确控制焚烧炉内的温度、氧气含量等参数。同时，焚烧过程中还会产生一些污染物，如酸性气体（二氧化硫、氯化氢等）、氮氧化物、重金属（汞、镉、铅等）和二噁英等，需要采取相应的措施进行处理。

3.余热利用

-焚烧产生的高温烟气通过余热锅炉进行热交换，将水加热成蒸汽。蒸汽的压力和温度根据汽轮机的要求而定，一般中温中压蒸汽参数为4MPa、400℃左右。产生的蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机做功，带动发电机发电。汽轮机排出的乏汽在凝汽器中冷凝成水，再通过水泵送回余热锅炉循环使用。

4.烟气净化处理

-从余热锅炉出来的烟气含有多种污染物，必须进行净化处理后才能排放。烟气净化处理系统通常包括酸性气体去除、氮氧化物控制、颗粒物去除、重金属和二噁英去除等环节。酸性气体一般采用石灰或石灰石湿法脱硫、干法或半干法脱硫等工艺去除；氮氧化物可通过选择性催化还原（SCR）或选择性非催化还原（SNCR）技术控制；颗粒物通过布袋除尘器或静电除尘器去除；重金属和二噁英则通过活性炭吸附等方法去除。经过净化处理后的烟气，各项污染物指标必须达到国家相关排放标准后才能排放到大气中。

5.灰渣处理

-焚烧后产生的灰渣主要包括炉渣和飞灰。炉渣一般占垃圾总量的20%-30%，主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙等，属于一般固体废物，可以进行综合利用，如用于制砖、铺路等。飞灰约占垃圾总量的3%-5%，由于其中含有较高浓度的重金属和二噁英等有害物质，属于危险废物，必须进行固化/稳定化处理后，再进行安全填埋。

三、城市生活垃圾焚烧发电技术的关键问题与应对策略

（一）焚烧炉技术优化

1.提高燃烧效率

-焚烧炉的燃烧效率直接影响垃圾的处理效果和能源回收效率。为了提高燃烧效率，可以对焚烧炉的结构进行优化设计，例如改进炉排的结构和运动方式，使垃圾在炉内能够更加均匀地分布和充分地燃烧。同时，采用先进的燃烧控制技术，根据垃圾的热值、成分等实时调整燃烧参数，如空气量、炉排速度等，确保垃圾在最佳工况下燃烧。

2.降低污染物生成

-焚烧过程中污染物的生成是一个关键问题。在焚烧炉设计方面，可以采用低氮燃烧技术，通过控制燃烧过程中的空气分级、燃料分级等手段，降低氮氧化物的生成量。对于酸性气体的控制，可以在焚烧炉内添加碱性物质，如石灰石等，使其在燃烧过程中与酸性气体反应，减少酸性气体的排放。此外，优化焚烧炉内的温度场和气流场，避免局部高温和缺氧区域的出现，有助于减少二噁英等有害物质的生成。

（二）余热利用效率提升

1.优化余热锅炉设计

-余热锅炉的性能对整个系统的发电效率有着重要影响。通过改进余热锅炉的受热面布置，采用高效的换热管材料和结构，提高蒸汽的产量和参数。例如，采用鳍片管、螺旋翅片管等强化传热元件，增加受热面积，提高传热效率。同时，优化余热锅炉的汽水循环系统，降低汽水流动阻力，提高循环倍率，确保蒸汽的稳定供应。

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