美國(guó)生活垃圾的焚燒綜合處理
美國(guó)以前由市運(yùn)輸公司運(yùn)走的生活垃圾，大部分送到大型衛(wèi)生填埋場(chǎng)填埋處理，小部分送焚燒發(fā)電廠焚燒處理。隨著美國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)力的強(qiáng)大，衛(wèi)生填埋場(chǎng)越來(lái)越少，焚燒發(fā)電廠越來(lái)越多。因?yàn)樾l(wèi)生填埋場(chǎng)缺點(diǎn)是占地多，還污染大氣、水源環(huán)境。焚燒發(fā)電綜合處理之后，徹底實(shí)現(xiàn)生活垃圾的無(wú)害化、減量化、資源化。美國(guó)隨著紐約市最后一個(gè)大型衛(wèi)生填埋場(chǎng)于2001年3月26日的關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了全國(guó)生活垃圾全部焚燒綜合處理。
一、焚燒處理的幾種爐型
1具有廢物干燥區(qū)的旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐
這種旋轉(zhuǎn)窯可以用來(lái)處理夾帶著任何液體的大體積的固體廢物。在干燥區(qū)，水分和揮發(fā)性有機(jī)物被蒸發(fā)，蒸發(fā)物繞過(guò)轉(zhuǎn)窯入二燃室。固體物質(zhì)進(jìn)入轉(zhuǎn)窯之前，在通過(guò)燃燒爐排時(shí)被點(diǎn)燃。液體和氣體廢物送入轉(zhuǎn)窯或二燃室。二燃室能使揮發(fā)性的有機(jī)物和由氣體中懸浮顆粒所夾帶的有機(jī)物完全燃燒。在設(shè)備中遺留下來(lái)的灰分主要為灰渣和其他不可燃燒的物質(zhì)，如空罐和其他金屬物質(zhì)，這些灰分經(jīng)冷卻后排出系統(tǒng)。
廠內(nèi)有3臺(tái)日處理垃圾量為300t/d旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐，70年代建成投運(yùn)，已運(yùn)行20多年了。每臺(tái)焚燒爐帶1臺(tái)余熱鍋爐，1套半干式尾氣處理裝置。
2基本型式旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐
一般的旋轉(zhuǎn)窯是一個(gè)略微傾斜而內(nèi)襯耐火磚的鋼制空心圓筒，窯體通常很長(zhǎng)。大多數(shù)廢物物料是由燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氣體及窯壁傳輸?shù)臒崃考訜岬。固體廢物可從前端送入窯中進(jìn)行焚燒，以定速旋轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到攪拌廢物的目的。旋轉(zhuǎn)時(shí)須保持適當(dāng)傾斜度，以利固體廢物下滑。此外，廢液和廢氣可以從前端、中端、后端同時(shí)配合助燃空氣送入，甚至整桶裝的廢物(如污泥)也可以送入旋轉(zhuǎn)爐燃燒。
此廠建在美國(guó)約克鎮(zhèn)，鎮(zhèn)上有30多萬(wàn)人口，1985年為衛(wèi)生填埋，1989年建成垃圾焚燒發(fā)電廠投運(yùn)，由美國(guó)西屋公司設(shè)計(jì)，后來(lái)為法國(guó)公司接管運(yùn)行？偼顿Y13億美元，運(yùn)行設(shè)計(jì)壽命25年，全廠的垃圾處理量為1350t/d。3臺(tái)旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐，每臺(tái)容量為450t/d，每臺(tái)焚燒爐帶一臺(tái)余熱鍋爐，每臺(tái)爐蒸汽參數(shù)為：800磅/寸2(56MPa)，800(427℃)，120t/h。此尾氣進(jìn)入洗滌塔→袋式除塵器→煙囪。每臺(tái)余熱鍋爐后面配一臺(tái)半干式尾氣處理裝置，達(dá)標(biāo)后排放。3臺(tái)余熱鍋爐產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽進(jìn)入一臺(tái)42MW冷凝式汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，處理垃圾量為43萬(wàn)噸/年，年售電為225 億度。電價(jià)為725美分/kW·h。垃圾進(jìn)廠時(shí)，經(jīng)地磅過(guò)秤后，每噸垃圾收費(fèi)56美元作為補(bǔ)助費(fèi)，全廠每年維護(hù)設(shè)備費(fèi)為1350萬(wàn)美元。本廠垃圾發(fā)電后的灰渣未作處理，送入附近的一個(gè)灰渣處理廠，每噸要付費(fèi)20美元。全廠每年收入3500萬(wàn)美元才能維持財(cái)政收支平衡。
此旋轉(zhuǎn)窯爐設(shè)計(jì)特別，垃圾抓斗5～8m3/次，2個(gè)推桿送料入回轉(zhuǎn)窯。旋轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯不是耐火磚，而是168根水管(50)繞旋轉(zhuǎn)窯圓周分布，以此提高水溫，爐堂溫度可達(dá)2800(1537℃)。每根水管外焊耐磨軟金屬螺旋管，保護(hù)(水)管不被垃圾磨損。
這個(gè)垃圾焚燒發(fā)電廠每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，10余年來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定。入廠垃圾不夠部分由附近其他城鎮(zhèn)運(yùn)來(lái)。
3爐排爐
垃圾以垃圾車(chē)載入廠區(qū)，經(jīng)地磅稱量，進(jìn)入傾斜平臺(tái)，將垃圾傾入垃圾貯坑，由吊車(chē)操縱員操縱抓斗，將垃圾抓入進(jìn)料斗，垃圾由滑槽進(jìn)入爐內(nèi)，從進(jìn)料器推入爐床。由于爐排的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，使垃圾在爐排上移動(dòng)并翻攪，提高燃燒效率。垃圾首先被爐壁的輻射熱干燥及氣化，再被高溫引燃，最后燒成灰燼，落入冷卻設(shè)備，通過(guò)輸送帶經(jīng)磁選回收廢鐵后，送入灰燼貯坑，再送往填埋場(chǎng)。燃燒所用的空氣分為一次及二次空氣，一次空氣以蒸汽預(yù)熱，自爐床下貫穿垃圾層助燃；二次空氣由爐體頸部送入，以充分氧化廢氣，并控制爐溫不致過(guò)高，以避免爐體損壞及氮氧化物的產(chǎn)生。爐內(nèi)溫度一般控制在850℃以上，以防未燃盡的氣態(tài)有機(jī)物自煙囪逸出而造成臭味。垃圾發(fā)熱值低時(shí)，需噴油助燃。高溫廢氣經(jīng)鍋爐冷卻，用引風(fēng)機(jī)抽入酸性氣體去除設(shè)備去除酸性氣體，后進(jìn)入布袋除塵器除塵，之后，排入煙囪到大氣中擴(kuò)散。
我們參觀了3個(gè)爐排爐垃圾焚燒發(fā)電廠，以紐約市垃圾焚燒發(fā)電廠規(guī)模最大，為2500t/d，年處理垃圾90萬(wàn)噸，發(fā)電817MW。3臺(tái)爐排爐焚燒爐，每臺(tái)焚燒爐帶一臺(tái)余熱鍋爐和1臺(tái)半干式尾氣處理裝置，3臺(tái)余熱鍋爐產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽進(jìn)入一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組，可發(fā)電817MW。爐排爐為德國(guó)制造馬丁爐， 1989年建成，全廠總投資411億美元。
另一個(gè)在美國(guó)田納西州市內(nèi)，除生活垃圾焚燒用來(lái)發(fā)電外，余熱鍋爐的一部分熱量還對(duì)市區(qū)供熱，成為熱電聯(lián)供的熱電廠。
在亞特蘭大市附近的一個(gè)木材廠，利用廢木料，建有一個(gè)250t/d木材垃圾的爐排爐焚燒熱力廠，利用廢熱來(lái)對(duì)木材加工供熱。爐熱效率η=09，爐阻力250mmH2O柱，鋼材70噸。
二、灰渣處理廠
美國(guó)70～80年代建設(shè)的生活垃圾焚燒廠，除熱能利用來(lái)發(fā)電外，其余灰渣未采取措施利用，10余年后，這種灰渣堆積如山，大大小小小的灰渣山影響生態(tài)環(huán)境。為此，又開(kāi)始建設(shè)處理利用這種灰渣的處理廠。
美國(guó)約克鎮(zhèn)附近建有一個(gè)廠，年處理灰渣規(guī)模為18萬(wàn)噸/年，總投資680萬(wàn)美元，全廠共35人，分三班工作：二班生產(chǎn)，一班維修。每天運(yùn)行16小時(shí)，維修8小時(shí)。從兩個(gè)垃圾焚燒廠排出的爐渣運(yùn)來(lái)，路程約15～2小時(shí)；以(jīng)過(guò)一整套分選設(shè)備分選后，每月可分選出鋼制美元(1美元以下的零錢(qián))約1 萬(wàn)美元；金屬罐制品、黑色金屬分大、中、小(售價(jià)不同)；非金屬制品(約3％)，如整卷報(bào)紙等未燒透者，再送去焚燒廠燒，大部分為灰渣。此廠經(jīng)濟(jì)收入為焚燒廠每運(yùn)來(lái)一噸灰渣收20美元，廢金屬可賣(mài)錢(qián)，灰渣作為筑路的材料，每噸賣(mài)10美元。另外還有政府補(bǔ)助費(fèi)。
另一個(gè)灰渣處理廠建在美國(guó)中部，處理灰渣量為8萬(wàn)噸/年，總投資400萬(wàn)美元。整個(gè)廠房50米×50米，高12米，這個(gè)廠分選設(shè)備與上一個(gè)廠設(shè)備一樣，已運(yùn)行8年，每天一班(9人)生產(chǎn)，加輔助辦公1人，全廠共10人，每周工作4天。這個(gè)灰渣處理廠建在原衛(wèi)生填埋場(chǎng)附近，它的灰渣來(lái)源為從衛(wèi)生填埋場(chǎng)挖出來(lái)的灰渣和另一個(gè)焚燒廠運(yùn)來(lái)的爐灰渣。該廠收入為賣(mài)分揀出來(lái)的廢金屬；賣(mài)灰渣制品(10美元/噸)；從地下填埋場(chǎng)挖出來(lái)的灰渣有補(bǔ)助費(fèi)，根據(jù)運(yùn)出廠灰渣量來(lái)計(jì)算，即單價(jià)為27美元/噸，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用約10美元/噸，由政府給錢(qián)作為環(huán)保費(fèi)支出。
三、垃圾分選廠
該廠總投資1740萬(wàn)美元，主要垃圾來(lái)源于寫(xiě)字樓、超市等，主要為紙類(lèi)。分選出的產(chǎn)品為：廢紙，打捆賣(mài)回收造紙；廢鋁罐頭，打捆賣(mài)回收；廢金屬，打捆賣(mài)回收；破碎玻璃，回收；灰渣，很少一點(diǎn)，送填埋；廢盒紙，送焚燒。
該廠有一全套分選設(shè)備流水線，自動(dòng)分選，不同崗位站有一定量工人參加手揀，保證流水線暢通。垃圾從進(jìn)場(chǎng)上流水線到各分類(lèi)分選出成品打捆過(guò)程全部為自動(dòng)機(jī)械化操作。自動(dòng)化程度高，但由于垃圾成分復(fù)雜，變化大，隨動(dòng)性大，所以，關(guān)鍵之處仍有工人幫助分選，保證設(shè)備安全運(yùn)行，保證流水線暢通。整個(gè)廠房約 100米×50米，高15米。整個(gè)工廠占地約250米×250米。
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