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生活垃圾入焚燒爐前的處理

文檔作者：羋金建文檔來源：太倉協鑫垃圾焚燒發(fā)電有限公司		點擊數：	更新時間： 2024年03月03日
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資源與環(huán)境
生活垃圾入焚燒爐前的處理
羋金建
f太倉協鑫垃圾焚燒發(fā)電有限公司，江蘇太倉215400)
摘要：城市生活垃圾在入焚燒爐前的處理是每個垃圾焚燒發(fā)電廠都必有的，但其重要性及
原理很多人卻不太清楚。文章從物理理論及實際生產經驗來說明生活垃圾在入爐前的反應原理
及其重要性，并介紹一些提高垃圾入爐熱值必要的方法。
關鍵詞：垃圾；垃圾焚燒爐排爐；滲濾液；發(fā)酵
中圖分類號：TK09 文獻標志碼：B 文章編號：1001—5523(2010)02—0042—03
目前，隨著經濟的發(fā)展和對環(huán)保要求的提高，
在我國越來越多的城市都建立了城市生活垃圾焚
燒發(fā)電廠，用于焚燒處理當地居民產生的生活垃
圾。目前，我國垃圾焚燒爐爐型主要有爐排爐和流
化床兩種。其中爐排爐因其不要摻燒別的物質，就
是生活垃圾一種入爐，得到更廣泛的應用。
本文從垃圾收集到入爐前的處理進行分析討
論，就是希望拋磚引玉，探討出垃圾人爐合理的熱
值、更好更平穩(wěn)的控制燃燒參數，促進我國環(huán)保事
業(yè)的發(fā)展。
1垃圾收集與運輸
1．1國內外城市生活垃圾的區(qū)別
在歐洲、美國和日本等發(fā)達國家由于生活水平
較高和生活習慣不同，其垃圾的品質明顯優(yōu)于我
國，一方面由于它們的垃圾分類收集，送往焚燒廠
的垃圾中渣土玻璃、金屬、磚頭、瓷片等不可燃成分
相對較少。另一方面由于這些國家的廚余垃圾較
少，使生活垃圾的水分較低，總體而言，這些發(fā)達國
家的生活垃圾其熱值較高。與此相反，我國的垃圾
具有成分復雜、形態(tài)多樣、水分高等特點，其熱值較
低。正是因為燃料的品質差異，在很大程度上造成
進口的焚燒設備在國內運行的狀況明顯不如相同
設備在發(fā)達國家運行的狀況。我國的生活垃圾由于
沒有分類收集，加上有大量的廚余，因此無論爐排
式焚燒爐還是流化床焚燒爐，都要在入爐前做必要
的處理。
對于爐排式焚燒爐，理論上說只要原始垃圾
的尺寸不大于進料口的最小尺寸即可。但實際運
行的經驗表明，把垃圾直接卸人垃圾池后僅由抓
斗把特大尺寸垃圾抓出剔除是不夠的，還要在池
內對垃圾進行堆放存儲發(fā)酵，排出其水分，提高其
熱值。
對于循環(huán)床焚燒爐，垃圾堆放、發(fā)酵的要求不高
(即可以直接把原始垃圾人爐內焚燒)，但對垃圾尺
寸和其中粗大不可燃成分有一定要求，否則會造成
流化困難和燃燒障礙，這是循環(huán)床應用于垃圾焚燒
的一個主要缺點。
1．2城市生活垃圾的收集與運輸
在我公司建廠之初，因市政公司配套垃圾專用
運輸車輛及中轉站收集壓縮設備沒有完全到位，導
致進廠垃圾水分過大，垃圾中大塊建筑材料及其它
大塊雜物非常多，這嚴重影響了正常生產。在公司
與市政公司多次協商溝通后，現在市政垃圾中轉站
就能實現大塊垃圾的剔除和一次壓縮，十分有效地
去除了大塊不易燃物質的人廠。另外，經壓縮后的
垃圾也能去除一部分外水分，在中轉站再用專門的
垃圾運輸車輛運輸垃圾入廠，此垃圾運輸車輛能實
現垃圾再次壓縮人車，也能再次去除一部分外水分，
這樣大大緩解了垃圾焚燒電廠的壓力。因為，大塊
垃圾在人爐時容易造成料斗口堵塞或架橋。人爐后
在爐內因其不易燃或是不可燃，造成局部一次風吹
萬方數據
羋金建．生活垃圾入焚燒爐前的處理
不透，在其周圍垃圾都不易燃盡，容易出生料。再次，
在出渣機出渣時也容易堵塞，給運行帶來極大的不
便。外水分的壓縮去除，縮短了垃圾的去水周期。
2垃圾的儲存
2．1垃圾儲存池
垃圾儲存在垃圾池中，一是起到倉庫的緩沖作
用，即量調節(jié)，二是有攪拌、發(fā)酵脫水的作用，即質調
節(jié)。
2．2垃圾堆酵反應
清華大學和深圳市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠共同進行
過垃圾堆酵實驗研究。表1給出了堆酵前后垃圾熱
值變化的結果。從實驗看，堆酵過程中垃圾熱值是隨
時間增大的。
裹1堆酵前后垃圾的熱值比較kJ&amp;amp;g
在垃圾堆酵池中，除表面垃圾接觸空氣外，更多
的垃圾由于堆埋在表層下，不能接觸氧氣，因而發(fā)生
的堆酵反應以厭氧性反應為主。在垃圾堆酵池的不
同地點發(fā)生的堆酵反應除溫度條件相近外，反應的
基體成分大不一樣，帶菌條件也不相同，因而難以對
垃圾堆酵池中產生的堆酵反應作準確描述?；\統(tǒng)地
說，在垃圾堆酵池中產生發(fā)酵反應的基體均為生物
有機質，其中主要有淀粉、糖類、蛋白質、脂類等等，
它們在適宜的條件下因不同酶催化，被多種不同的
微生物分解成小分子有機物，同時對外釋放熱量。分
解產生的一部分小分子物質以氣態(tài)(如甲烷、二氧化
碳等)的形式排走。厭氧發(fā)酵可以分為三個過程，首
先同體有機物受微生物孢外酶的體外酶解作用，將
復雜的有機物水解發(fā)酵成簡單的可溶性有機物，如
多糖類水解成單糖，蛋白質轉變成氨基酸，脂肪變成
甘油和脂肪酸等，第二步是在產酸菌的作用下，將第
資源與環(huán)境
一階段的產物轉變成低級揮發(fā)性脂肪酸，如乙酸、丙
酸和丁酸等；第三步是在產甲烷菌作用下，將簡單有
機物發(fā)酵成為甲烷和二氧化碳等，這類微生物是嚴格
厭氧的。在工程上一般將上述三個階段簡單分為產酸
和產沼兩個部分。在垃圾堆酵池中所進行的反應兼有
以上幾種，但是所進行的反應往往是不完全的。
如果從燃料的角度來說，在垃圾堆酵池封閉的
條件下，由于在堆酵過程中含碳氣體釋放，因而堆酵
過程中垃圾的總碳和總氫是降低的，作為燃料其熱
值應當是降低的。但是堆酵過程對燃燒有利的一面
是將垃圾中大分子的有機物質分解成小分子物質，
使得燃燒過程中的氧化作用更易于進行，燃燒反應
可在更短的時間內完成。即雖然堆酵過程使得垃圾
中的碳、氫元素流失從而降低了垃圾的熱值，實際垃
圾中的碳、氫元素逸出被鍋爐一次風機抽走進入了
爐膛參與燃燒，再綜合考慮到垃圾堆酵過程中的水
分遷移，那么實際人爐的垃圾熱值不僅不降低，反而
會升高。
在堆酵過程中產生的滲濾液的pH值反映了堆酵
池中的整體酸度環(huán)境，可以用以對細菌環(huán)境進行估
量。在堆酵過程中pH值隨堆酵時間的變化見表2。
表2堆酵瀝水的pH值
從表2可以看到，堆酵過程中垃圾的總體環(huán)境
呈弱酸性，而且酸度隨堆酵時間的增加而增大。一般
來說，大多數微生物的最佳活動范圍是pH值在
5．5～8之間。在堆酵過程中，由于垃圾中有機質分解
產生有機酸，pH值將下降呈酸I生。但在后期，隨著堆
酵時間的延長和溫度的升高，有機酸發(fā)生分解并有
氨產生，pH值將逐級上升至堿性。在堆酵試驗進行
的時間范圍內，反應主要集中在有機質分解產生有
機酸的過程中。
2．3垃圾堆酵反應的實質
在垃圾焚燒廠中，最為關心的是垃圾堆酵過程
對垃圾燃燒特性的影響。
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實際的垃圾堆酵池可以看作是一個假想的開口
系統(tǒng)，流入系統(tǒng)有原始垃圾，流出系統(tǒng)的包括人爐垃
圾、氣體和滲瀝水，一部分積泥較長時間停留在堆酵
池中不參與流動。在垃圾堆酵過程中，整個系統(tǒng)與外
界保持基本的質量平衡，即
mF，礦m—。m—ma
式中下標，i為原始垃圾，f為人爐垃圾，W為垃圾
滲濾液，g為堆酵池逸出氣體，a為堆酵池中的積
泥。
考慮到堆酵過程中堆酵池和外部環(huán)境所構成的
系統(tǒng)中存在的元素守恒，在堆酵池中發(fā)生的酵解反
應將不會影響到整個系統(tǒng)的元素構成，同樣不會對
垃圾的熱值變化造成影響，而水分的滲瀝和氣體逸
出將是垃圾熱值變化的主要因素，尤其水分的滲瀝
對人爐垃圾熱值的變化有著重要影響。水分的流失
使得入爐垃圾的總熱量大為提高，氣體逸出帶走可
燃元素實際是入爐燃燒，這樣垃圾熱值實際還是大
大提高的。
2．4垃圾堆酵反應對燃燒的影響
在垃圾堆酵過程中包含很多復雜的過程，但是
其中最為主要的是兩個過程，包括水分的滲瀝和生
物質的發(fā)酵，考察堆酵過程對垃圾燃燒特性的影響
應主要從這兩個過程入手。
(1)垃圾堆酵過程中水分的滲瀝是影響入爐垃
圾熱值最直接和最重要的過程。
(2)關于酵解過程，由元素守恒可以知道，垃圾
中生物質的酵解過程不會對垃圾的熱值造成影響，
但是發(fā)酵過程本身能夠釋放生物質中的內在水分，
相應提高其作為燃料的熱值，其次發(fā)酵過程使得一
些大分子的有機類物質分解成小分子物質，使得燃
燒過程更容易進行，因此可以說發(fā)酵過程同樣對垃
圾的燃料特性帶來有利的影響。
3 結論
(1)垃圾在堆放過程中單位時間水分滲瀝量隨
時間的增大而減少，其中大部分水分在堆放的前48
h析出。
(2)垃圾堆放過程中水分的析出是垃圾的熱值
發(fā)生變化的主要原因。對于生物質含量越高和水分
含量越大的垃圾，在爐前料池堆放過程的水分遷移
對其發(fā)熱量的影響越為明顯。
(3)對于生物質含量較多和水分含量大的垃
圾，水分的析出一般集中在兩個階段，第一個階段為
垃圾中的外水分大量析出，第二個階段垃圾中的易
降解成分發(fā)酵，析出一定量的液態(tài)物質。
(4)垃圾的堆酵本身包含放熱反應，在堆酵過
程中，堆酵層溫度隨堆酵時間的推移而升高，在實驗
中堆酵層溫度一般比環(huán)境溫度高出15。20℃，溫度
的升高有利于發(fā)酵反應速度的提高。
(5)垃圾入爐前在料池堆放過程中，通過發(fā)酵
將一些大分子的有機類物質分解成小分子結構，為
垃圾入爐焚燒提供了有利反應。在這個過程中，垃圾
中的c、H等可燃元素隨堆酵產氣的逸出進入鍋爐
燃燒，滲瀝水分的流失，使得垃圾熱值在堆酵過程中
通常是升高的。
從堆酵實驗結果及公司三年來運行實踐經驗，
特對垃圾堆酵提出以下觀點：
(1)垃圾在爐前堆放48 h，即可令垃圾中的大
部分水分析出。
(2)堆酵過程中可以適當翻動料池內的垃圾，
提供垃圾發(fā)酵的好氧條件。
(3)為了充分提高垃圾的熱值，垃圾在冬季池內
垃圾堆酵時間應在7天左右方可人爐，夏季在5天
左右即可人爐燃燒。
參考文獻：
【l】李清海，張衍國，康建斌．垃圾清潔焚燒發(fā)電技術【M】。北京：
中國水利水電出版社，2004．
【2】李曉東，陸勝勇，徐旭．中國部分城市生活垃圾熱值的分析
[J1．中國環(huán)境科學。2001，21(2)：38．
收稿日期：2009—11-09

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