垃圾发电厂原理简介

一、 垃圾发电的背景

根据我国环境部预测，我国目前各城市居民日均产生垃圾0.8～1.2公斤不等，全世界每年产生4.9亿吨垃圾，仅中国每年就产生近1.52亿吨城市垃圾。而且还在以每年8%～10%的增长率增长，2015年到2020年将达到2.1亿吨。目前中国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨，侵占土地面积超过5万公顷，已有200多个城市陷入垃圾包围之中。随着垃圾回收、处理、运输、综合利用等各环节技术不断发展，工艺日益科学先进，垃圾发电方式很有可能会成为最经济的发电技术之一。从长远效益和综合指标看，将优于传统的电力生产。

二、 垃圾填埋气发电

垃圾填埋气发电是将垃圾填埋场中的有机物经降解后产生的填埋气（富含甲烷）作为燃料进行发电的技术，是一种将垃圾清洁化、资源化处理的利用方式。

垃圾填埋气发电系统一般由气体收集系统、净化加压系统、燃气机发电及电气并网系统组成。填埋气被收集后经过气液分离器初步过滤，除去大液滴和细粒，然后经涡轮增压器增压，冷却器冷却后送入凝聚过滤器进一步过滤，除去较小的液滴和细粒，再进入燃气机，通过火花塞高压点火，燃烧膨胀推动活塞做功，带动曲轴转动，从而使发电机送出电能。燃气机产生的废气经排气管、换热装置、消音器、烟囱排到室外。

垃圾焚烧发电就是将生活垃圾在垃圾贮坑中经过2～3天的贮存之后送入焚化炉中燃烧，利用垃圾焚烧放出的余热加热给水，产生一定温度和压力的过热蒸汽送往汽轮发电机发出电能。生活垃圾的焚烧，本质上与其他燃料是相同的，都是有机物在高温下的氧化放热反应，但由于垃圾作为燃料在成份上的特殊性，使得燃料入炉前、燃烧后的处理较为复杂，这也就形成了垃圾焚烧系统与通常的煤燃烧系统有较大差异的原因。

1、全量焚烧系统

全量焚烧系统专门设计用于不经预处理的混合垃圾焚烧,在发达国家城市垃圾大多采用无预处理焚烧系统并进行余热利用,该系统利用率达85%以上。国内外垃圾焚烧技术主要有三大类：层状燃烧技术、流化床燃烧技术、旋转燃烧技术（也称回转窑式)。 层状燃烧技术发展较为成熟，且层状燃烧锅炉体积小、操作方便，所以很多国家都采用这种燃烧技术。层状燃烧的关键是炉排。垃圾在炉排上燃烧通过三个区：预热干燥区、主燃区和燃尽区。

流化床燃烧技术由于其热强度高，更适宜燃烧发热值低、含水分高的燃料。从炉底装填砂粒并进行送气，在超过某个特定的流速后，砂粒形成流动浮游状态，从而形成流动层。流化床炉内蓄热量大，燃烧稳定，垃圾的干燥、着火、燃烧几乎同时进行，无需复杂的调整、燃烧控制容易，易于实现自动化和连续燃烧。旋转焚烧炉燃烧设备主要是一个缓慢旋转的回转窑，其内壁可采用耐火砖砌筑，用以保护滚筒，也可采用管式水冷壁，水冷壁上开有许多小孔，热风通过小孔吹入燃烧室助燃，回转窑倾斜1～3°放置。

2、垃圾衍生燃料系统

混合垃圾通过机械分选、破碎处理筛选出金属、玻璃、沙土等不可燃物后，将以可燃物为主体的废弃物进一步粉碎、干燥、成型，制成物理性质较均一的垃圾衍生燃料RDF。 RDF的生产线包括筛分、破碎、成型等一系列手段，通过分离单元操作去除不需要的成分，调节可燃物质含量生产出具有规定特征的RDF产品。

对于含水分较多的垃圾，可先对原生垃圾进行干燥处理，再进行分选，这样可以有效去除异物，提高分选精度，制造出优质的RDF。 固体RDF易于贮存、运输，燃烧性能稳定，热量高达3500～5000kcal/kg，可单烧或与煤、木材等混烧。使用RDF焚烧发电，由于可燃分和热值提高，小粒子与空气接触面大、燃烧充分，使燃烧效率提高，可实现高温燃烧，而且二恶英类有害物的排放量也大大降低。

3、块装组合式焚烧系统

组合式焚烧系统又称控制氧化燃烧系统。该焚烧系统焚烧量较小，不适合需要充分搅动燃烧的垃圾，其单台处理能力一般在50t/d左右，它的主要部件为两个标准化燃烧室，现场组合安装，因而适于就地焚烧。

西南最先进垃圾发电厂 全自动垃圾发电起重机

四、 垃圾气化发电

垃圾气化发电是指直接将垃圾制成可燃气体作为燃料进行发电.垃圾气化技术有熔融气化、热解气化、反火气化等。

垃圾气化是将垃圾中的有机成分在还原性气氛下与气化剂反应生成燃气的过程。气化所产生的主要气体为氢气及一氧化碳，次要的气体成分为水分、甲烷及二氧化碳。 熔融气化技术实际上包含垃圾在450～640℃温度下的气化和含炭灰渣在1300℃以上的熔融燃烧两个过程，并将这两个过程有机地结合起来形成一个整体。 热解气化技术结合了创新的高温分解技术和传统的高温供养气化技术。没有传统的锅炉，而是模拟了地层中的化工过程，将废物气化。

垃圾气化发电工艺流程图

五、 垃圾发电的前景

资源化垃圾焚烧后，热量用于发电，做到废物综合利用。据有关统计资料称，我国当今城市垃圾清运量已达1万亿t/a，若按平均低位热值2900kJ/kg，相当于1400万吨标煤。 如其中有1/4用于焚烧发电，年发电量可达60亿度，相当于安装了1200MW火电机组的发电量。 无害化垃圾焚烧发电可实现垃圾无害化，因为垃圾在高温（1000℃左右）下焚烧，可进行无菌和分解有害物质，且尾气经净化处理达标后排放，较彻底地无害化。减量化垃圾焚烧后的残渣，只有原来容积的10%～30%，从而延长了填埋场的使用寿命，缓解了土地资源紧张状态。因此，兴建垃圾电厂十分有利于城市的环境保护，尤其是对土地资源和水资源的保护，实现可持续发展。

垃圾发电之所以发展较慢，主要是受一些技术或工艺问题的制约，比如发电时燃烧产生的剧毒废气长期得不到有效解决。日本曾经推广一种超级垃圾发电技术，采用新型气熔炉，将炉温升到500℃，发电效率也由过去的一般10％提高为25％左右，有毒废气排放量降为0.5％以内，低于国际规定标准。当然，现在垃圾发电的成本仍然比传统的火力发电高。专家认为，随着垃圾回收、处理、运输、综合利用等各环节技术不断发展，工艺日益科学先进，垃圾发电方式很有可能会成为最经济的发电技术之一。从长远效益和综合指标看，将优于传统的电力生产。我国的垃圾发电刚刚起步，但前景乐观。

六、 垃圾发电的优缺点

常用的垃圾发电模式：一是将垃圾卫生填埋，回收填埋场沼气，以沼气为燃料燃烧发电；二是直接以垃圾为燃料，焚烧垃圾发电。前者由于在填埋场内经过厌氧消化（发酵），故称生化法；后者利用垃圾燃烧将化学能转变成热能，故称焚烧法。

在中国焚烧垃圾发电工艺发展较慢。因为垃圾结构热值很低 发电需要添加燃料成本比较高 而且处理废气难度大，垃圾焚烧产生的气体有很多致癌物质 如果处置不好 很可能严重危害环境。

垃圾填埋发电利用垃圾填埋产生的甲烷气发电 相对较为清洁 但是垃圾填埋场产生渗滤液的问题需要考虑 渗滤液成分很复杂， 需要处理而且这种方法前期投资大，占地大， 周期长， 设备也复杂。

七、 垃圾发电的意义

可实现发电、产热能、产有机肥、回收油脂。其中，发电除满足工厂自身外，还可供城市家庭使用。可以节约标准煤。垃圾处理厂兴建发电厂的建成，对于提高垃圾减量化、资源化和无害化处理率有重要示范带动作用。

我国垃圾热值比较低、焚烧工艺和焚烧设备还比较落后、经济实力也比较弱，国情决定了中西部以发展填埋法为主，只有在经济发达而土地短缺的东部才适度发展垃圾焚烧项目。待经济实力增强后，再全部实行焚烧综合处理才是最彻底的无害化、减量化、资源化。