生活垃圾入焚燒爐前的處理
目前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)環(huán)保要求的提高，我國(guó)越來(lái)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(dāng)?shù)鼐用癞a(chǎn)生的生活垃圾。目前，我國(guó)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(zhì)而得到更廣泛的應(yīng)用。
在歐洲、美國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家由于生活水平較高和生活習(xí)慣不同，其垃圾的品質(zhì)明顯優(yōu)于我國(guó)，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(duì)較少，另一方面由于這些國(guó)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(dá)國(guó)家的生活垃圾其熱值較高。與此相反，我國(guó)的垃圾具有成分復(fù)雜、形態(tài)多樣、水分高等特點(diǎn)，其熱值較低。正是因?yàn)槿剂系钠焚|(zhì)差異，在很大程度上造成進(jìn)口的焚燒設(shè)備在國(guó)內(nèi)運(yùn)行的狀況明顯不如相同設(shè)備在發(fā)達(dá)國(guó)家運(yùn)行的狀況。我國(guó)的生活垃圾由于沒(méi)有分類收集，加上有大量的廚余，因此無(wú)論爐排式焚燒爐還是流化床焚燒爐，都要在入爐前對(duì)垃圾做必要的處理。
對(duì)于爐排式焚燒爐，理論上說(shuō)只要原始垃圾的尺寸不大于進(jìn)料口的最小尺寸，大塊垃圾不會(huì)造成料口堵塞的話，即可直接焚燒；但實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)表明，把垃圾直接卸入垃圾池后，僅由抓斗把特大尺寸垃圾抓出剔除是不夠的，還要在池內(nèi)對(duì)垃圾進(jìn)行堆放存儲(chǔ)發(fā)酵，以便其排出水分，提高其熱值。
循環(huán)床焚燒爐，對(duì)于垃圾堆放、發(fā)酵的要求不高（即可以直接把原始垃圾入爐內(nèi)焚燒），但對(duì)垃圾尺寸和其中粗大不可燃成分有一定要求，否則會(huì)造成流化困難和燃燒障礙，這是循環(huán)床應(yīng)用于垃圾焚燒的一個(gè)主要缺點(diǎn)。
在我公司建廠之初，因市政公司配套垃圾專用運(yùn)輸車輛及中轉(zhuǎn)站收集壓縮設(shè)備沒(méi)有完全到位，導(dǎo)致進(jìn)廠垃圾水分過(guò)大，垃圾中大塊建筑材料及其它大塊雜物非常多，這嚴(yán)重影響了我們的正常生產(chǎn)。因?yàn)椋髩K不易燃垃圾混在垃圾池，僅靠入爐時(shí)人工發(fā)現(xiàn)并剔除并不是很容易。垃圾吊人員視線距離垃圾有幾十米的距離，僅靠人肉眼來(lái)觀測(cè)并不是十分可靠。在我們公司與市政公司多次協(xié)商溝通后，現(xiàn)在，在市政垃圾中轉(zhuǎn)站就能實(shí)現(xiàn)大塊垃圾的剔除和一次壓縮，有效地限制了大塊不易燃物質(zhì)的入廠。另外，經(jīng)壓縮后的垃圾也能去除一部分外水分，在中轉(zhuǎn)站再用專門的垃圾運(yùn)輸車輛運(yùn)輸垃圾入廠，此垃圾運(yùn)輸車輛能實(shí)現(xiàn)垃圾再次壓縮入車，也能再次去除一部分外水分，這樣大大緩解了我們垃圾焚燒電廠的壓力。因?yàn)，大塊垃圾在入爐時(shí)容易造成料斗口堵塞或架橋；入爐后在爐內(nèi)因其不易燃或是不可燃，造成局部一次風(fēng)吹不透，在其周圍垃圾都不易燃盡，容易出生料；再次，在出渣機(jī)出渣時(shí)也容易堵塞，給運(yùn)行人員帶來(lái)極大的不便。外水分的壓縮去除，縮短了垃圾的去水周期。
垃圾儲(chǔ)存在垃圾池中，有兩種作用，一是起到倉(cāng)庫(kù)的緩沖作用，即量調(diào)節(jié)，二是有攪拌、發(fā)酵脫水的作用，即質(zhì)調(diào)節(jié)。
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)生的堆酵反映以厭氧性反應(yīng)為主。在垃圾堆酵池的不同地點(diǎn)發(fā)生的堆酵反應(yīng)除溫度條件相近外，反應(yīng)的基體成分大不一樣，帶菌條件也不相同，因而難以對(duì)垃圾堆酵池中產(chǎn)生的堆酵反應(yīng)作準(zhǔn)確描述；\統(tǒng)的說(shuō)，在垃圾堆酵池中產(chǎn)生發(fā)酵反應(yīng)的基體均為生物有機(jī)質(zhì)，其中主要有淀粉、糖類、蛋白質(zhì)、脂類等等，它們?cè)谶m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(jī)物，同時(shí)對(duì)外釋放熱量。分解產(chǎn)生的一部分小分子物質(zhì)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(gè)過(guò)程，首先固體有機(jī)物受微生物孢外酶的體外酶解作用，將復(fù)雜的有機(jī)物水解發(fā)酵成簡(jiǎn)單的可溶性有機(jī)物，如多糖類水解成單糖，蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成氨基酸，脂肪變成甘油和脂肪酸等。第二步是在產(chǎn)酸菌的作用下，將第一階段的產(chǎn)物轉(zhuǎn)變成低級(jí)揮發(fā)性脂肪酸，如乙酸、丙酸和丁酸等。第三步是由產(chǎn)甲烷菌作用將簡(jiǎn)單有機(jī)物發(fā)酵成為甲烷和二氧化碳等，這類微生物是嚴(yán)格厭氧的。在工程上一般將上述三個(gè)階段簡(jiǎn)單分為產(chǎn)酸和產(chǎn)沼兩個(gè)部分。在垃圾堆酵池中所進(jìn)行的反應(yīng)兼有以上幾種，但是所進(jìn)行的反應(yīng)往往是不完全的。
如果從燃料的角度來(lái)說(shuō)，在垃圾堆酵池封閉的條件下，由于在堆酵過(guò)程中含碳?xì)怏w釋放，因而堆酵過(guò)程中垃圾的總碳和總氫是降低的，作為燃料其熱值應(yīng)當(dāng)是降低的，但是堆酵過(guò)程對(duì)燃燒有利的一面是將垃圾中大分子的有機(jī)物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)，使得燃燒過(guò)程中的氧化作用更易于進(jìn)行，燃燒反應(yīng)可在更短的時(shí)間內(nèi)完成。因而，從某種角度可以說(shuō)，在垃圾堆酵池中進(jìn)行的堆酵反應(yīng)為垃圾入爐焚燒熱解提供了一個(gè)前反應(yīng)；但從燃料分析的角度來(lái)說(shuō)，這種前反應(yīng)同時(shí)使得垃圾的熱值相應(yīng)降低。
雖然堆酵過(guò)程使得垃圾中的碳、氫元素流失從而降低了垃圾的熱值，實(shí)際垃圾中的碳、氫元素逸出被鍋爐一次風(fēng)機(jī)抽走進(jìn)入了爐膛參與燃燒，再綜合考慮到垃圾堆酵過(guò)程中的水分遷移，那么實(shí)際入爐的垃圾熱值不僅不降低，反而會(huì)升高。
在堆酵過(guò)程中產(chǎn)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(duì)細(xì)菌環(huán)境進(jìn)行估量。
堆酵過(guò)程中垃圾的總體環(huán)境呈弱酸性，而且酸度是隨堆酵時(shí)間的增加而增大的。一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)微生物的最佳活動(dòng)范圍是PH值在5.5～8之間。在堆酵過(guò)程中，由于垃圾中有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生有機(jī)酸，PH值將下降呈酸性。但在后期，隨著堆酵時(shí)間的延長(zhǎng)和溫度的升高，有機(jī)酸發(fā)生分解并有氨產(chǎn)生，PH值將逐級(jí)上升至堿性。在堆酵試驗(yàn)進(jìn)行的時(shí)間范圍內(nèi)，反應(yīng)主要集中在有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生有機(jī)酸的過(guò)程中。
在垃圾焚燒廠中，最為關(guān)心的是垃圾堆酵過(guò)程對(duì)垃圾燃燒特性的影響，我們可以通過(guò)如下簡(jiǎn)單說(shuō)明來(lái)對(duì)這種影響作為評(píng)價(jià)。
實(shí)際的垃圾堆酵池可以看作是一個(gè)假想的開口系統(tǒng)，流入系統(tǒng)有原始垃圾，流出系統(tǒng)的包括入爐垃圾、氣體和滲瀝水，一部分積泥較長(zhǎng)時(shí)間停留在堆酵池中不參與流動(dòng)。在垃圾堆酵過(guò)程中，整個(gè)系統(tǒng)與外界保持基本的質(zhì)量平衡。
考慮到堆酵過(guò)程中堆酵池和外部環(huán)境所構(gòu)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(yīng)將不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的元素構(gòu)成，同樣不會(huì)對(duì)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(duì)入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(shí)際是入爐燃燒，這樣垃圾熱值實(shí)際還是大大提高的。
在垃圾堆酵過(guò)程中包含很多復(fù)雜的過(guò)程，但是其中最為主要的是兩個(gè)過(guò)程，包括水分的滲瀝和生物質(zhì)的發(fā)酵，考察堆酵過(guò)程對(duì)垃圾燃燒特性的影響應(yīng)主要從這兩個(gè)過(guò)程入手。
（1）垃圾堆酵過(guò)程中水分的滲瀝是影響入爐垃圾熱值最直接和最更要的過(guò)程。
（2）關(guān)于酵解過(guò)程，由元素守恒可以知道，垃圾中生物質(zhì)的酵解過(guò)程不會(huì)對(duì)垃圾的熱值造成影響，但是發(fā)酵過(guò)程本身能夠釋放生物質(zhì)中的內(nèi)在水分，相應(yīng)提高其作為燃料的熱值，其次發(fā)酵過(guò)程使得一些大分子的有機(jī)類物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)，使得燃燒過(guò)程更容易進(jìn)行，因此可以說(shuō)發(fā)酵過(guò)程同樣對(duì)垃圾的燃料特性帶來(lái)有利的影響。
（1）垃圾在堆放過(guò)程中，單位時(shí)間水分滲瀝量隨時(shí)間的增大而減少，其中大部分水分在堆放的前48小時(shí)析出。
（2）垃圾在堆放過(guò)程中，水分的析出是使垃圾的熱值發(fā)生變化的主要原因。垃圾的生物質(zhì)含量越高、水分含量越大。其在爐前料池堆放過(guò)程的水分遷移對(duì)其發(fā)熱量的影響越為明顯。
（3）對(duì)于生物質(zhì)含量較多，水分含量大的垃圾，水分的析出一般集中在兩個(gè)階段，第一個(gè)階段為垃圾中的外大水分析出，第二個(gè)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(zhì)。
（4）垃圾的堆酵本身包含放熱反應(yīng)，在堆酵過(guò)程中，堆酵層溫度隨堆酵時(shí)間的推移而升高，在實(shí)驗(yàn)中堆酵層溫度一般比環(huán)境溫度高出15～20度，溫度的升高有利于發(fā)酵反應(yīng)速度的提高。
（5）垃圾入爐前在料池地堆放過(guò)程中，通過(guò)發(fā)酵將一些大分子的有機(jī)類物質(zhì)分解成小分子結(jié)構(gòu)，為垃圾入爐焚燒提供了一人前反應(yīng)，在這個(gè)過(guò)程中，垃圾中的C、H等可燃元素隨堆酵產(chǎn)氣的逸出進(jìn)入鍋爐燃燒，滲瀝水分的流失，使得垃圾熱值在堆酵過(guò)程中通常是升高的。
從堆酵實(shí)驗(yàn)結(jié)果及我公司三年來(lái)運(yùn)行實(shí)踐來(lái)對(duì)，特對(duì)垃圾堆酵提出以下觀點(diǎn)
（1）按照垃圾水分瀝出時(shí)間，爐前堆放時(shí)間48小時(shí)，即可令垃圾中的大部分水分析出。
（2）堆酵過(guò)程中可以適當(dāng)翻動(dòng)料池內(nèi)的垃圾，提供垃圾發(fā)酵的好氧條件。
（3）在冬季，垃圾池內(nèi)垃圾堆酵時(shí)間應(yīng)在7天左右方可入爐，在夏季5天左右即可入爐燃燒。
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