垃圾焚烧发电技术主要是利用焚烧法处理生活垃圾，通过垃圾焚烧锅炉产生热能发电，以达到变废为宝、最大程度地实现资源回收利用的目的。近10年，我国垃圾焚烧发电技术进入了快速发展时期，垃圾焚烧发电项目的实施从南到北，从链条炉到流化床锅炉，从进口、引进再到设备国产化，一步步地快速推进，同时垃圾焚烧发电存在的诸多问题也逐渐暴露出来：南北方的原生垃圾差异较大，南方垃圾水分多；北方垃圾建筑类居多，总体来说是热值偏低，通常都需要混煤燃烧，以保证稳定发电。不同地区的原生垃圾成分不同，焚烧锅炉设备的选型也应不同。由于垃圾焚烧发电厂厂址均距离市区较近，在设计过程中尾气处理必须满足最严格的排放标准。本文以包头环保发电厂垃圾焚烧发电项目为例，对垃圾焚烧发电技术的设计特点及其在垃圾焚烧发电厂中的应用情况进行了分析，为垃圾焚烧发电厂的设计、施工和运行提供参考。1 项目概况

包头环保发电厂位于内蒙古包头市南绕城麻池乡，项目建设4×51t/h循环流化床垃圾焚烧锅炉，单台锅炉日额定处理垃圾量450t，3运1备；配套建设3×12MW凝汽式汽轮发电机组，同步配套建设除尘脱硫一体化烟气净化装置。该垃圾焚烧发电厂于2011年年底完工投产运行，是内蒙古自治区第1座配备发电系统的垃圾焚烧厂。 2 垃圾焚烧发电工艺流程设计

包头环保发电厂垃圾焚烧发电的主要工艺流程如下：城市垃圾通过垃圾车运输至垃圾焚烧发电厂，垃圾进入前处理系统经处理后送入垃圾焚烧锅炉，锅炉产生高温蒸汽驱动汽轮发电机组，焚烧产生的烟气经过烟气处理装置进入烟囱排放，产生的灰渣确认无二次污染后可综合利用。在垃圾焚烧发电工艺中，最重要的是锅炉型式、垃圾前处理系统、渗滤液处理和烟气处理装置的选择，汽轮机系统与常规火力发电厂基本相同。 2.1 垃圾焚烧锅炉的选择

目前，国内、外垃圾焚烧技术主要有3大类：层状燃烧技术、流化床燃烧技术和旋转燃烧技术，对应的锅炉类型主要有机械炉排锅炉、循环流化床锅炉和回转窑锅炉。 2.1.1 机械炉排垃圾焚烧锅炉

机械炉排垃圾焚烧炉具有对垃圾适应性强、运行可靠、技术成熟的特点，我国南方地区建设的垃圾焚烧发电厂以该型炉为主，占我国垃圾焚烧炉的30%以上。但由于机械炉排锅炉磨损较重，含水率较高的垃圾不能充分燃烧，炉内温度不均匀，燃烧不充分，尾气易造成二次污染等，目前新建的垃圾焚烧发电厂均已放弃采用该种炉型。 2.1.2 循环流化床垃圾焚烧锅炉

循环流化床焚烧锅炉主要采用竖向布置方式，炉体设置多孔布风板，并在炉内投入大量的石英砂作为载体。流化床在开车前通过喷油燃烧，将炉内的石英砂加热至600℃以上，并在炉底鼓入200℃以上热空气，在石英砂沸腾后再投入垃圾。垃圾进炉后遇高温石英砂被托浮于空中，与石英砂一起沸腾，并快速被干燥、着火和燃烧。该种炉型热强度高，适宜燃烧热值低、水分高的垃圾，同时，由于炉内蓄热量大，在燃烧垃圾时不需要助燃。 2.1.3 回转窑垃圾焚烧锅炉

回转窑锅炉主要用于处理有毒有害的医院垃圾和化工废料。它利用锅炉内壁耐高温抄板通过炉本体滚筒缓慢转动将垃圾由筒体下部滚动带至筒体上部，然后靠垃圾自重下落。由于垃圾在筒内翻滚，可与空气充分接触，实现较完全的燃烧。回转窑式垃圾燃烧装置费用低，与其他燃烧方式相比厂用电率较小，但对热值低于5000kJ/kg、水分高的垃圾处理有一定的焚烧难度。2.1.4 比选结果

综合各方面因素比较，包头环保发电厂选择南通万达锅炉有限公司生产的单锅筒、自然循环、垃圾和煤混烧异重循环流化床锅炉，锅炉保证效率79.1%，垃圾与煤的掺烧比例为4∶1^{[ 3 ]}。 2.2 垃圾前处理系统

垃圾前处理系统是垃圾焚烧发电厂最重要的部分之一。包头环保发电厂垃圾前处理系统采用垃圾卸料平台→原生垃圾库→垃圾分选及输送车间→成品垃圾库→锅炉房垃圾上料斗布置形式。垃圾运输车进厂经称重后，进入垃圾卸料平台将垃圾卸入原生垃圾库存储；原生垃圾库顶部设有液压抓斗桥式起重机和机械抓斗桥式起重机，用于原生垃圾的倒运及上料；原生垃圾经抓斗起重机送入原生垃圾上料斗，料斗下采用无轴双螺旋输送机给料；原生垃圾上料斗下方设置垃圾预处理设施，进行2次人工分选及2级除铁后，经垃圾带式输送机送入成品垃圾库。成品垃圾库顶部也设有液压抓斗桥式起重机，用于成品垃圾的倒运及上料。原生垃圾库及成品垃圾库分别设有渗滤液收集设施，采用渗滤液专用泵将渗滤液送至渗滤液处理车间进行统一处理。具体处理流程如图1所示。

图1(Figure 1)

图1 垃圾前处理系统流程图

由于包头环保发电厂选用循环流化床垃圾焚烧锅炉，其尾部烟气处理系统主要采用“烟气脱硫塔+布袋除尘器”。利用垃圾焚烧产生的飞灰外加少量活性炭作为重金属和二噁英的吸附剂，利用生石灰作为酸性气体的吸收剂，酸性气体的吸收反应和重金属与二噁英的吸附过程在同一个反应器内同时进行，使垃圾焚烧尾气净化系统简化。2.3.1 二噁英的控制措施

二噁英是毒性最强的物质，垃圾焚烧过程中含氯化合物的燃烧是产生二噁英的主要诱因。因此降低垃圾焚烧技术尾气排放问题，主要是抑制二噁英的产生和分解问题。

（1）高温分解：当温度达到700℃以上时，二噁英可以被分解。循环流化床锅炉在进行第1次燃烧时，锅炉炉膛燃烧温度即可高达850℃，同时二噁英在炉膛内的停留时间大于2s，保证了99.99%二噁英被分解。

（2）充分分解：由于循环流化床锅炉烟气流道较长，通过控制烟气流速使烟气中的二噁英在炉膛内的停留时间大于4s，可确保二噁英充分分解。

（3）充分混合：循环流化床锅炉采用二次高温燃烧技术，在锅炉尾部进行二次燃烧，保证炉膛内的温度不低于850℃，最大限度地抑制二噁英生成。 2.3.2 活性炭吸附措施

由于二噁英在循环流化床垃圾焚烧锅炉内主要以固态形式附着在飞灰表面，为了进一步降低锅炉出口烟气中的二噁英，包头环保发电厂采用石灰石半干法脱硫+活性炭吸附+布袋除尘器工艺，可以有效吸收二噁英和重金属，将二噁英的排放量控制在0.05ng/m³以下。2.3.3 脱硫脱硝系统

除了二噁英外，烟气中的有害物质比较多，粉尘、脱硫脱硝和常规火力发电厂基本一致，本文不再叙述。2.4 渗滤液处理系统

垃圾前处理系统处理过程中会产生大量成分复杂、危害较大的渗滤液，其毒性较大，COD>8000mg/L，BOD>5000mg/L，必须进行无害化处理。目前，国内主要采用渗滤液回喷至锅炉燃烧处理和化学处理方法。不论采用哪种渗滤液处理工艺，首选应进行渗滤液收集工作，大部分垃圾焚烧厂和垃圾填埋场均在垃圾库下方设置渗滤液收集池，垃圾库底部通过坡度将渗滤液自流至渗滤液收集池进行收集。 2.4.1 回喷处理

回喷处理系统通过升压泵将渗滤液回喷至循环流化床炉膛内，进行二次燃烧，该工艺具有施工简单、造价低等特点，但仅限于设置了垃圾焚烧锅炉的垃圾处理技术，同时回喷后的二次燃烧工艺易造成二次污染。 2.4.2 化学处理

化学处理通常有生化法和物化法2种，每个厂家根据各自工况的不同所采用的渗滤液处理工艺有所不同。包头环保发电厂采用“纯氧生化+膜处理”渗滤液污水处理工艺技术设计（具体设计方案保密），该处理方法可以彻底实现无害化，但费用比较高，建议有条件时采用。 2.5 汽轮机旁路系统

根据《CJJ90—2009生活垃圾焚烧处理工程技术规范》中8.2.2条例中要求：“当设置一套汽轮机组时，汽轮机旁路系统应按照汽轮机100%额定进汽量设置；当设置二套机组时，汽轮机旁路系统宜按较大一套汽轮机组120%额定进汽量设置。”条文解释中描述：“汽轮机组检修及故障期间，为保持焚烧线正常运转，应设置主蒸汽旁路系统。对设置二套汽轮发电机组，考虑热力系统故障时仍可维持焚烧线的运行，并避免旁路系统设施过于庞大，特作此规定。”^{[ 2 ]}火力发电厂中关于垃圾焚烧发电还没有相关汽轮机旁路设计规定，仅有此规程参考。由于垃圾焚烧发电厂的机组容量较小，设计如此大的旁路系统，在设计中比较困难，同时旁路开启及使用频率较低，因此国内垃圾焚烧发电厂基本没有设置旁路系统。包头环保发电厂按照常规小型火力发电厂设计规范执行，未考虑设置主蒸汽旁路系统。

综上所述，国内垃圾焚烧发电技术，不论是单台汽轮机还是多台汽轮机，应根据当地垃圾情况、机炉配备情况，酌情考虑是否需要设置旁路系统。 3 主厂房防臭设计

垃圾的储存、输送及燃烧过程中都会散发出臭味，因此对包头环保发电厂主厂房做了防臭设计。

（1）主厂房采用全封闭设计形式，保证密封性良好，垃圾储存间应维持负压，设计时应将锅炉一、二次冷风系统的吸风口设置在垃圾储存间，如果有多个垃圾储存间和分选车间，可设置多个吸风口或者多个车间（要通过设置通风机联通）。

（2）锅炉负压运行方式应由锅炉厂设计，并且保证垃圾焚烧过程中的臭味不外泄。

（3）应将每个垃圾倾倒门设置为液动控制门，当垃圾车卸料时，液动控制门自动开启，卸料完成后自动关闭，防止垃圾臭味外泄。4 应用情况分析

包头环保发电厂项目建成后，有效实现了包头地区的垃圾无害化、减量化和资源化处理，对改善包头地区环境状况和市容市貌起到了积极的作用。项目投运至今，垃圾前处理系统、烟气排放系统和渗滤液处理系统运行情况均良好，各项环保指标均可以达到超低排放，其中烟气排放优于国家控制标准，主要污染物二噁英的排放量仅为国家控制标准的1/10，达到欧盟标准。 5 结语

目前，垃圾焚烧发电由于其技术含量和环保要求高，在设计中应特别注意减少二次污染，有效遏制垃圾堆积污染、焚烧尾气污染、厂房车间臭味污染、渗滤液排放污染等问题。通过采用先进、多元化的设计理念，推进垃圾焚烧发电技术的发展，形成1套适合我国垃圾组分特征的焚烧预处理系统、垃圾焚烧线、烟气处理技术和渗滤液处理技术，为后续的垃圾焚烧发电工程建设提供借鉴。