第２３卷第３期２００２年６月
能源技术
ＥＮＥＲＧＹＴＥＣＨＮＯＬｏＧＹ
ｖ０１．２３Ｎｏ．３２００２
Ｊ。ｎｃ
０、＊８ｐｐ≯“
％产品与技术～
垃圾处理与循环流化床垃圾焚烧炉
郭召胜，薛斌，孙承栋
（济南锅炉集团有限公司锅炉设计一处，济南２５００２３）
摘要：作者根据多年来从事循环流化床锅炉的研究、设计、完善、调试与使用工作的经验．试图论证循环流化床锅炉是最好、最有前途的城市生活垃圾焚烧装置．并提出了其方案设架构的思路
与原则。
关键词：垃圾处理；垃圾焚烧；循环流化床锅炉
中围分类号：ＴＫ２２９．６
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００５—７４３９（２００２）０３一０１１８川３
跳ｐｏｓｅ
Ｎｎ
ｏｆＲｕｂｂｉｓｈ
ａｎｄＣ耶ＣｆｏｒＢｕｍ崦Ａｗａｙｔｈｅ
Ｂ０岫Ｇｒｏｕｐ陆。Ｌｔｄ．。Ｊｉｎａｎ
Ｒｅ№
ＧＵｏ
Ｚｈ廿ｓｈｅ哩，ＸＵＥⅨｎ．ｓ【】ＮＣｈ蚰兽＿ｄ０Ｉｌｇ
２５００２３．Ｃｈｊｎａ
１Ⅸｐｌ
ｏｆＢｏｉＩｅｒ
Ｄｅｓｉｇｎ，Ｊｌｎａｎ
改革开放２０年来，我国的国民经济有了长足进展．城市规模迅速扩张。工业化进程的不断推进创造ｒ空前巨大的社会财富，同时也制造了越来越多的垃圾。自１９９９年起，全国城市生活垃圾年产量已经超过ｌ亿ｔ，占用的土地面积超过５亿ｍ２，近２００座城市已经没有适合场所堆放垃圾，不少城区城乡结合带生态环境严重恶化，垃圾对城市的污染愈演愈烈，成为现代城市亟待解决的一项急迫难题。到目前为止我国绝大多数城市处理垃圾的方式是填埋，但是这一方式现在日益面临着越来越大的困难。焚烧处理城市生活垃圾占用土地有限、处理周期短、采用先进的燃烧方式和工艺设备可以将环境污染物的排放控制在一定的水平内、垃圾中的热能可以转化能够利用的二次能源、燃烧生成的灰渣可以制造建筑材料，与填埋相比，其优势是非常明显的。
表ｌ我国城市生活垃圾的成分（％】
竺竺篓竺燮ｉ盏ｉ兰竺竺
中国全球平均值
４９．４９１８．４０
２４．６６３７．３７
１５．０３１３．ｏｓ
７．３４２９．３６
３．４８１．８２
１城市生活垃圾的成分和热能
城市生活垃圾泛指一切生活废弃物．包括废纸、废布、塑料、金属、玻璃、建筑废弃物，以及动植物残体等，其构成主要受城市的规模、地理环境、燃料结构、居民生活水平和生活习惯、自然季节的影响。我国城市生活垃圾成分与全球平均值的对比情况见表１。各种有机垃圾的热值见表２。
与全球平均值相比，我国城市垃圾的炉渣等无机物成分比较高，因而发热值较低。随着城市燃气普
・１１８・
及，纸及塑料等高热值可燃物比例的增大，生活垃圾热值逐年递增。表３为广州市垃圾成分的变化。我国城市居民约４亿人，假如人均每天产生ｌｋｇ生活垃圾，垃圾的热值为４０００ｋＪ７ｋ，则每年废弃在垃圾中的热能为５．８４×ｌｏ”ｋＪ／ａ，折合标煤约２×１０７ｔ。
２城市生活垃圾焚烧的条件
城市生活垃圾热值低．无机物及水分含量比较
表３广州市城市生活垃圾的成分和产量
高，组成随着季节和收集地点的不同差异很大，因此保持焚烧过程稳定彻底有一定难度。能否大规模应用，取决于既定社会条件下的经济成本。
联合国环境组织（ｕＮＥＰ）综合考察了世界经济的发展情况，认为符合以下条件的城市应大规模采用垃圾发电。①人均每天产生垃圾ｏ．５～１．ｏｋｇ以上；②垃圾中有机质份额大于４０％；③垃圾含水率小于５０％；④垃圾平均高位发热量为３３４９．４４～７１】７．５６ｋＪ／ｋｇ；⑤考虑实施减量、重复使用、回收再利用措施的成本和可行性之后，仍然不能将垃圾的产量削减３５％。也就是说，焚烧发电必须含有一定的热值，产量大采用传统的填埋方式来处理，城市的资源与环境已不堪重负。参照此标准，我国的一些大城市，如上海、北京、天津、重庆、珠海、深圳等，都已具备大规模焚烧生活垃圾发电的条件。在国务院
（３）炉排炉垃圾焚烧容易导致二次剧毒污染物二嚼英的产生。研究表明，在４００℃～６００℃的温度区间内，在氧气供应不充分的情况下，含有苯环的有机物与含氯物质（如塑料）燃烧不完全，其中的挥发物质在烟气中易于发生二嗯英的合成反应。只有当烟气温度超过１０００℃时；或当烟气温度超过７８０℃。并且在炉内停留时间超过两秒时，才不易产生二嘿英。炉排炉炉膛中的烟气温度和烟气成分和投入助燃油的多少密切相关很不均匀，有些炉排炉炉膛的出口烟气温度仅在４００℃左右，极易生成二曝英。
（４）炉排炉产生的炉渣活性差，难以综合利用。
４循环流化床焚烧城市垃圾技术
济南锅炉厂一直致力于循环流化床锅炉技术的进步和发展，并且取得了长足的进步。目前，其生产的３５ｔ／ｈ，７５ｔ／ｈ循环流化床锅炉在国内居于主导地位，其中７５ｔ／ｈ循环流化床锅炉能够很好地燃用热
发布的《中国二十一世纪议程——中国２１世纪人
口、环境与发展自皮书》中，也已明确表示要建设有害废物焚烧示范厂样板．并要建设一批垃圾示范工程，还指出有条件的地方要发展焚烧处理技术。发展城市生活垃圾焚烧发电是一项涉及能源、环保、环卫、城建等等诸多部门的市政系统工程，应该综合考虑。
值为７３１５ｋＪ／ｂ的煤矸石。结合实际情况，我们按
如下条件来发展循环流化床垃圾焚烧锅炉。
（１）我国大中城市目前产生的垃圾的平均热值不超过４１８０ｋＪ／ｋｇ．通常在３７６０～４１８０ｋＪ／ｋｇ之间，我们在设计中取其热值等于３９７０ｋＪ／妇。
（２）用煤做助燃燃料价格仅及石油的十分之一，优质煤的热值可达２５０００ｋＪ／ｋｇ。
（３）根据济南锅炉厂在设计制造循环流化床锅炉方面的经验和有关电厂在使用循环流化床锅炉燃烧劣质煤的实践，在炉膛绝大部分水冷壁曝光的情况下，燃料最低热值为７３１５ｋＪ／ｋｇ。
清华大学的研究认为：在炉膛全部覆盖耐火混凝土的情况下，要保证燃烧稳定，垃圾一煤混合物的最低热值应不小于５０１６ｋＪ／ｋｇ。
垃圾中比热容最大的物质是Ｈｚ（），ＨｚＯ从ｏ℃升温到９００℃，需要吸收的热能为４３９０ｋＪ／ｋｇ。
・１１９・
３炉排炉焚烧垃圾技术存在的问题
目前使用的垃圾焚烧设备基本上是各种炉排炉，存在着很大的缺点，难以胜任目前大中城市迅速增多的大规模垃圾处理工作，主要原因如下：
（１）我国的城市垃圾不可燃物质含量大热值低，平均不超过４２００”／ｋｇ，在炉排炉中进行燃烧，必须喷油助燃，运行费用过高。如深圳两台３００ｔ／ｄ炉排垃圾焚烧炉，一年需要烧掉４７００万元的燃油。
（２）炉排炉的燃烧方式，决定了垃圾与助燃空气不能很好混合，很难彻底燃烧。
第２３卷第３期２００２年６月
能源技术
ＥＮＥＲＧＹＴＥＣＨＮＯＬｏＧＹ
ｖ０１．２３Ｎｏ．３２００２
Ｊ。ｎｃ
０、＊８ｐｐ≯“
％产品与技术～
垃圾处理与循环流化床垃圾焚烧炉
郭召胜，薛斌，孙承栋
（济南锅炉集团有限公司锅炉设计一处，济南２５００２３）
摘要：作者根据多年来从事循环流化床锅炉的研究、设计、完善、调试与使用工作的经验．试图论证循环流化床锅炉是最好、最有前途的城市生活垃圾焚烧装置．并提出了其方案设架构的思路
与原则。
关键词：垃圾处理；垃圾焚烧；循环流化床锅炉
中围分类号：ＴＫ２２９．６
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００５—７４３９（２００２）０３一０１１８川３
跳ｐｏｓｅ
Ｎｎ
ｏｆＲｕｂｂｉｓｈ
ａｎｄＣ耶ＣｆｏｒＢｕｍ崦Ａｗａｙｔｈｅ
Ｂ０岫Ｇｒｏｕｐ陆。Ｌｔｄ．。Ｊｉｎａｎ
Ｒｅ№
ＧＵｏ
Ｚｈ廿ｓｈｅ哩，ＸＵＥⅨｎ．ｓ【】ＮＣｈ蚰兽＿ｄ０Ｉｌｇ
２５００２３．Ｃｈｊｎａ
１Ⅸｐｌ
ｏｆＢｏｉＩｅｒ
Ｄｅｓｉｇｎ，Ｊｌｎａｎ
改革开放２０年来，我国的国民经济有了长足进展．城市规模迅速扩张。工业化进程的不断推进创造ｒ空前巨大的社会财富，同时也制造了越来越多的垃圾。自１９９９年起，全国城市生活垃圾年产量已经超过ｌ亿ｔ，占用的土地面积超过５亿ｍ２，近２００座城市已经没有适合场所堆放垃圾，不少城区城乡结合带生态环境严重恶化，垃圾对城市的污染愈演愈烈，成为现代城市亟待解决的一项急迫难题。到目前为止我国绝大多数城市处理垃圾的方式是填埋，但是这一方式现在日益面临着越来越大的困难。焚烧处理城市生活垃圾占用土地有限、处理周期短、采用先进的燃烧方式和工艺设备可以将环境污染物的排放控制在一定的水平内、垃圾中的热能可以转化能够利用的二次能源、燃烧生成的灰渣可以制造建筑材料，与填埋相比，其优势是非常明显的。
表ｌ我国城市生活垃圾的成分（％】
竺竺篓竺燮ｉ盏ｉ兰竺竺
中国全球平均值
４９．４９１８．４０
２４．６６３７．３７
１５．０３１３．ｏｓ
７．３４２９．３６
３．４８１．８２
１城市生活垃圾的成分和热能
城市生活垃圾泛指一切生活废弃物．包括废纸、废布、塑料、金属、玻璃、建筑废弃物，以及动植物残体等，其构成主要受城市的规模、地理环境、燃料结构、居民生活水平和生活习惯、自然季节的影响。我国城市生活垃圾成分与全球平均值的对比情况见表１。各种有机垃圾的热值见表２。
与全球平均值相比，我国城市垃圾的炉渣等无机物成分比较高，因而发热值较低。随着城市燃气普
・１１８・
及，纸及塑料等高热值可燃物比例的增大，生活垃圾热值逐年递增。表３为广州市垃圾成分的变化。我国城市居民约４亿人，假如人均每天产生ｌｋｇ生活垃圾，垃圾的热值为４０００ｋＪ７ｋ，则每年废弃在垃圾中的热能为５．８４×ｌｏ”ｋＪ／ａ，折合标煤约２×１０７ｔ。
２城市生活垃圾焚烧的条件
城市生活垃圾热值低．无机物及水分含量比较
表３广州市城市生活垃圾的成分和产量
高，组成随着季节和收集地点的不同差异很大，因此保持焚烧过程稳定彻底有一定难度。能否大规模应用，取决于既定社会条件下的经济成本。
联合国环境组织（ｕＮＥＰ）综合考察了世界经济的发展情况，认为符合以下条件的城市应大规模采用垃圾发电。①人均每天产生垃圾ｏ．５～１．ｏｋｇ以上；②垃圾中有机质份额大于４０％；③垃圾含水率小于５０％；④垃圾平均高位发热量为３３４９．４４～７１】７．５６ｋＪ／ｋｇ；⑤考虑实施减量、重复使用、回收再利用措施的成本和可行性之后，仍然不能将垃圾的产量削减３５％。也就是说，焚烧发电必须含有一定的热值，产量大采用传统的填埋方式来处理，城市的资源与环境已不堪重负。参照此标准，我国的一些大城市，如上海、北京、天津、重庆、珠海、深圳等，都已具备大规模焚烧生活垃圾发电的条件。在国务院
（３）炉排炉垃圾焚烧容易导致二次剧毒污染物二嚼英的产生。研究表明，在４００℃～６００℃的温度区间内，在氧气供应不充分的情况下，含有苯环的有机物与含氯物质（如塑料）燃烧不完全，其中的挥发物质在烟气中易于发生二嗯英的合成反应。只有当烟气温度超过１０００℃时；或当烟气温度超过７８０℃。并且在炉内停留时间超过两秒时，才不易产生二嘿英。炉排炉炉膛中的烟气温度和烟气成分和投入助燃油的多少密切相关很不均匀，有些炉排炉炉膛的出口烟气温度仅在４００℃左右，极易生成二曝英。
（４）炉排炉产生的炉渣活性差，难以综合利用。
４循环流化床焚烧城市垃圾技术
济南锅炉厂一直致力于循环流化床锅炉技术的进步和发展，并且取得了长足的进步。目前，其生产的３５ｔ／ｈ，７５ｔ／ｈ循环流化床锅炉在国内居于主导地位，其中７５ｔ／ｈ循环流化床锅炉能够很好地燃用热
发布的《中国二十一世纪议程——中国２１世纪人
口、环境与发展自皮书》中，也已明确表示要建设有害废物焚烧示范厂样板．并要建设一批垃圾示范工程，还指出有条件的地方要发展焚烧处理技术。发展城市生活垃圾焚烧发电是一项涉及能源、环保、环卫、城建等等诸多部门的市政系统工程，应该综合考虑。
值为７３１５ｋＪ／ｂ的煤矸石。结合实际情况，我们按
如下条件来发展循环流化床垃圾焚烧锅炉。
（１）我国大中城市目前产生的垃圾的平均热值不超过４１８０ｋＪ／ｋｇ．通常在３７６０～４１８０ｋＪ／ｋｇ之间，我们在设计中取其热值等于３９７０ｋＪ／妇。
（２）用煤做助燃燃料价格仅及石油的十分之一，优质煤的热值可达２５０００ｋＪ／ｋｇ。
（３）根据济南锅炉厂在设计制造循环流化床锅炉方面的经验和有关电厂在使用循环流化床锅炉燃烧劣质煤的实践，在炉膛绝大部分水冷壁曝光的情况下，燃料最低热值为７３１５ｋＪ／ｋｇ。
清华大学的研究认为：在炉膛全部覆盖耐火混凝土的情况下，要保证燃烧稳定，垃圾一煤混合物的最低热值应不小于５０１６ｋＪ／ｋｇ。
垃圾中比热容最大的物质是Ｈｚ（），ＨｚＯ从ｏ℃升温到９００℃，需要吸收的热能为４３９０ｋＪ／ｋｇ。
・１１９・
３炉排炉焚烧垃圾技术存在的问题
目前使用的垃圾焚烧设备基本上是各种炉排炉，存在着很大的缺点，难以胜任目前大中城市迅速增多的大规模垃圾处理工作，主要原因如下：
（１）我国的城市垃圾不可燃物质含量大热值低，平均不超过４２００”／ｋｇ，在炉排炉中进行燃烧，必须喷油助燃，运行费用过高。如深圳两台３００ｔ／ｄ炉排垃圾焚烧炉，一年需要烧掉４７００万元的燃油。
（２）炉排炉的燃烧方式，决定了垃圾与助燃空气不能很好混合，很难彻底燃烧。