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关键词:城市生活垃圾;资源化;处理方式
伴随着人们生活水平的提高,在城市日常生活中产生了大量的生活垃圾,这严重污染了城市环境,阻碍了城市的持续发展。城市生活垃圾资源化处理能够通过一系列的过程把废弃物变废为宝,使之成为人们生活中所需要的资源,这对于保护环境和发展循环经济具有重要意义。本文主要在重点分析城市生活垃圾处理现状的基础上,积极探索生活垃圾的资源化处理方式。
一、城市生活垃圾资源化处理概述
所谓城市生活垃圾就是指在城市经济发展过程中,人们在日常生活中产生的失去实用价值或者被丢弃的废弃物。随着社会经济的日益发展,城市生活垃圾的数量急剧增加,但在这些生活垃圾中有一部分仍具有利用价值,城市生活垃圾资源化就是通过先进的处理技术将这些具有使用价值的生活垃圾作为有效资源进行再生性利,使之成为取之不尽、用之不竭的循环利用资源。
城市生活垃圾的资源化处理不仅能够把废弃的资源转化为可利用的资源,从而使有限的资源得到充分的、循环持续性的再利用,避免一些不必要的浪费,还可以有效地降低生活垃圾产生的污染量,对城市环境起到一定的保护作用,直接提升了城市居民的居住环境和生活质量,这在一程度上为城市经济的持续稳定发展提供重要保障。
二、城市生活垃圾处理存在问题
(一)缺乏足够的重视
由于政府对于城市生活垃圾的重视度较低,尤其是生活垃圾对城市的环境污染问题没有引起足够重视,导致了生活垃圾处理的投资严重不足,处理设施、技术手段比较落后,生活垃圾处理设施运行费用的短缺,导致了垃圾处理水平落后。同时,城市环保部缺乏相应的监测仪器设备、监管方法以及检测费用等,致使对生活垃圾的检测力量薄弱,促使城市生活垃圾无法进行科学有效地处理,难以实现资源化处理。
(二)缺乏先进的设施处理技术
落后的设施处理技术水平是制约城市生活垃圾科学有效处理的重要因素。在城市生活垃圾实际处理的过程中,许多垃圾处理设施没有达到环境保护标准,大部分城市生活垃圾填埋场没有采取科学的防渗措施,缺乏无渗滤液处理设备或者设备的达标排放不合格,没有设置填埋气体收集导排系统或处理装置。另外,城市生活垃圾焚烧厂存在烟气不达标等各种现象,这都在无形中影响了城市生活垃圾的有效处理。
(三)相关人员素质水平低
相关人员的素质水平直接影响了城市生活垃圾的处理效果,在城市生活垃圾处理过程中,一些相关人员在垃圾处理设施建设方面把关和监督不严,不按规定要求进行建设,并且在施工和设计环节偷工减料,这就会造成垃圾处理设施在建成后无法实现预期效果。另外,一些相关人员在建设生活垃圾处理设施时,仅仅考虑垃圾的消纳问题,而忽略了对城市环境的污染问题。
三、城市生活垃圾资源化处理方式
城市生活垃圾处理是有效降低城市环境污染的重要措施,针对当前城市生活垃圾处理中存在的问题,需要不断完善垃圾设施处理技术,对城市生活垃圾进行资源化处理。
(一)分类回收处理法
城市生活垃圾实行资源化处理是一个复杂系统的过程,其中生活垃圾分类回收是城市生活垃圾处理资源化的常用方法,也是这个过程中的重要环节,这种处理方法能够把垃圾从源头进行分类并分配到综合利用的各个环节,从而快速实现垃圾资源化处理的目标。生活垃圾分类回收法就是环卫部门人员根据垃圾的成分、属性、价值以及对环境的污染程度,采用不同的处理技术将生活垃圾分成可回收垃圾、餐余垃圾、有害垃圾以及其余垃圾等若干种类。在实施垃圾分类回收处理时,环卫部门应该全面系统地考虑,设计一套科学合理的垃圾分类方案,首先,在生活垃圾产生源处进行资源化处理,环卫部门在垃圾堆放站设置好不同类型的垃圾投放点,让市民根据生活垃圾的类型分别投入相应的投放点,从而能够在源头上减少垃圾量,不断增强市民的环保意识;其次,在生活垃圾的处理过程中进行资源化处理,环卫人员通过机械筛选、人工筛选、重力筛选等方式,把市民产生的垃圾进行分类收集、运输和处理,从而有效地降低处理成本,实现生活垃圾处理的资源化。
(二)有机质固废处理法
有机质固废处理法在城市生活垃圾资源化处理中发挥着重要作用。由于有机垃圾在城市生活垃圾中占有的比重较大,能够对人们的生命健康和城市的环境污染造成严重的危害。这类垃圾的主要特点就是含有非常丰富的有机质和油脂,具有较强的腐蚀性,比较容易腐蚀其它物品,如果对其处理不当,往往会在收集和运输的过程中会造成环境的污染。因此,在对有机垃圾处理时要采用科学合理的方法,采用有机质固废处理法,不断提高城市生活垃圾的处理效果。有机质固废处理法就是环卫部门采用一系列的先进技术水平,将有机质固废进行卫生填埋、生物处理等方法,从而使生活垃圾发挥一定的能源和经济效益。对于有机垃圾,环卫部门根据实际情况,一方面把有机物含量多的且可降解的生活垃圾,采用掩埋、发酵、沼花等处理方式,能够让有机垃圾融入土壤,经过长期的转化形成腐殖质养料,或者转化成沼气等绿色能源;另一方面对有机垃圾进行堆肥处理,将有机垃圾放入机械消化机,在一定的条件下让微生物对城市生活垃圾中的有机物进行充分分解,从而产生肥料或有机营养物,可以为农林花卉提供腐殖质,实现生活垃圾的资源化处理。
(三)焚烧热能利用处理法
焚烧热能利用处理法是一种高效且环保的城市生活垃圾资源化处理方法。由于城市生活垃圾中存在大量的废纸、废塑料等有机可燃废弃物,这类废弃物中含有较高的热量值,如果把城市生活垃圾全部焚烧发电,既可以有效地节约巨大的能源,又可以控制对城市环境的污染,因此,城市生活垃圾处理。焚烧热能利用处理法就是坚持走减量化、资源化以及无害化的道路,在高温环境下,让垃圾中的可燃成分与空气中的氧发生燃烧反应,从而产生大量的热量,然后通过锅炉产生蒸汽,利用蒸汽进行发电和供能等用途,这样可以使城市生活垃圾变废为宝,最大限度地节约填埋场的空间,实现废弃物的重新回收利用,完成资源化处理。但是在城市生活垃圾焚烧的过程中,产生的烟气中往往含有大量的有毒气体,但是随着焚烧处理技术的不断提升,通过控制燃烧炉的温度、烟气在炉内停留的时间、烟气处理系统等方式,能够使烟气中的有毒气体得到充分分解,有效地解决了排烟净化问题,避免二次污染的产生。
总之,城市生活垃圾的资源化处理是实现城市经济可持续发展的重要途径,能够有效地减少城市环境污染。当前,各相关部门积极转变城市生活垃圾的处理方式,不断提高城市生活垃圾处理技术,实现生活垃圾处理资源化。
【参考文献】
而随着污染事件层出不穷,资本市场也掀起了对环保概念股的追捧热潮:截至2013年4月12日收盘,节能环保指数今年累计上涨了6.7%、最高涨幅达17.8%,远强于同期大盘-2.7%的表现;若具体到个股,诸如创业环保(600874.SH)、龙净环保(600388.SH)等股票均上涨了50%以上,涨势不俗。
中国政府对环保事业的强力支持也是投资者炒作环保概念的不二理由。根据《国家环境保护“十二五”规划》以及管理层的公开声明,“十二五”期间(2011-2015)中国环保投入将超过5万亿元人民币,近期将重点解决大气污染、水污染和农村环保问题。这意味着大量环保项目将被提上日程,而相关上市公司的业绩也就有了增长预期。
目前环保概念的三大投资主线是污水处理、大气污染治理以及固体废弃物处理,此三者也是环保“十二五”规划的重点投资领域。
污水处理:具体业务涉及污水处理整体解决方案、净化材料研发、污水处理设备制造等多个方面,是政策支持较早,相关上市公司最多的领域。
在这一领域,环保“十二五”规划指明,到2015年全国将新增城镇污水管网约16万公里,新增污水日处理能力4200万吨,基本实现所有县和重点建制镇具备污水处理能力,污水处理设施负荷率提高到80%以上,城市污水处理率达到85%,同时推进污泥无害化处理处置和污水再生利用。
大气污染治理:受雾霾事件的刺激,大气污染治理领域的上市公司也一度风头强劲。这一领域的核心业务是脱硫脱销,即用化学或物理的方法去除废气中的硫化物和硝化物,而这两者正是灰霾中致癌的主要成分。
根据规划,全国电力行业单机容量30万千瓦以上(含)的燃煤机组要全部加装脱硝设施;钢铁行业要实行二氧化硫排放总量控制;石油石化、有色、建材等行业的工业窑炉要进行脱硫改造,新建水泥生产线要安装效率不低于60%的脱硝设施。
固体废弃物处理:这一细分行业主要包括城市生活垃圾处理、工业固废物处理和农村固废物处理等方面,具体涉及固废掩埋、生物处理和垃圾焚烧发电等业务。
依照环保“十二五”规划,到2015年全国工业固体废物综合利用率将达72%,城市生活垃圾无害化处理率达到80%,所有县具有生活垃圾无害化处理能力,并鼓励垃圾厌氧制气、焚烧发电和供热、填埋气发电、餐厨废弃物资源化利用,推进垃圾渗滤液和垃圾焚烧飞灰处置工程建设,开展工业生产过程协同处理生活垃圾和污泥试点。
“从投资比重来看,污水处理领域目前仍占据较大份额,而且这一行业发展较早,情况也不错。相较之下,国内的固废处理行业就有些落后了,所以最近比较受重视,增速也就更快。”平安证券分析师于振家对《英才》记者表示,从大的类别上看,“固废处理接到的订单还是多一些的。”
根据2012年10月环保部、发改委、工信部和卫生部四部委联合的《“十二五”危险废物污染防治规划》,“十二五”期间,危险废物利用产业总产值预计超2000亿元,焚烧、填埋等集中处置费用预计超过500亿元。另具不完全统计,目前排队IPO的41家环保企业中,有10家从事固废处理业务,超过了污水处理(7家)和大气污染治理类公司(6家),足见固废处理已成为新的投资热点。
【关键词】:餐厨垃圾规范化处理 产业链
中图分类号: R124.3 文献标识码: A
城市餐厨垃圾特性及规范化处理必要性
城市餐厨垃圾随着中国城市化迅速发展而呈现并呈快速上升趋势。由于饮食
文化和聚餐习惯,餐厨垃圾成了中国独有的现象。中国餐桌浪费惊人,每天产生巨量的餐厨垃圾。根据中国固废网公布数据每年产生的餐厨垃圾约4000万吨。
餐厨垃圾分为餐饮垃圾和厨余垃圾。包括家庭、学校、食堂及餐饮行业
等产生的食物加工下脚料(厨余)和食用残余(泔脚)。其成分复杂,主要是油、水、果皮、蔬菜、米面、鱼、肉、骨头以及废餐具、塑料、纸巾等多种物质的混合物。
餐厨垃圾主要特点是“四多一杂”,即:量多、水多、油多、盐多,组分复杂。用传统的填埋、泔水喂猪等处理方式会造成污染环境、易生同源性污染、传播疾病等后果。
餐厨垃圾在城市垃圾中处于敏感的位置,其介于固废和废水之间,且易腐败产生恶臭气味,混杂在生活垃圾中使生活垃圾处理困难;无序的处理又导致地沟油和垃圾猪返回餐桌,危害人们的身体健康。规范化处理餐厨垃圾是城市建设健康发展的需要,也是对城市管理的一番考验。
二、目前国内外餐厨垃圾处理概述
1、国外城市餐厨垃圾处理情况
早在20世纪40年代,美国就成功地研制开发出家庭食物垃圾处理机,如今美国90%以上家庭使用这种机器。在美国,餐厨垃圾产生量较大的单位设置垃圾粉碎机和油脂分离装置,餐厨垃圾经粉碎机粉碎后进入油脂分离装置,碎料排入下水道,油脂则送往相关加工厂(如制皂厂)加以利用;餐厨垃圾产生量较小的单位,则将其混入有机垃圾中进行处理。
近几年的发展倾向于采用堆肥工艺制成肥料或加工成动物饲料进行资源化回收利用。
欧洲每年产生的餐厨垃圾量5000万吨左右。欧洲各国特别是德国及北欧较发达国家对餐厨垃圾管理和处理都有相对完善的系统和体制。
例如德国是一个非常重视生态平衡的国家,绝大部分垃圾填埋场已经被关闭。餐厨废弃物处理方式以微生物处理为主,工艺形式为好氧堆肥处理,今年来也开发了厌氧发酵的工艺形式,包括湿式厌氧、高温干式厌氧。
在瑞典,将餐厨垃圾、兽畜粪便、污水污泥和其他生物质一起进行厌氧消化处理,产生沼气,成为生物天然气。
过去日本厨余垃圾的处理方式主要为堆肥处理,近几年出现了很多新的研究方向,主要包括厨余垃圾生产动物饲料及利用厨余垃圾生产生物气发电供热等。同时,在日本厨余垃圾处理技术的发展非常迅速,一些著名的电器公司如松下、三洋、日立、东芝等公司都把厨余垃圾处理机作为一项很有潜力的产品投入一定的人力和资金进行研制和推广。
在韩国,近年来餐厨垃圾占城市生活垃圾比例也达到30%左右。
由于韩国特殊的饮食文化,导致其厨余垃圾盐分很高,这些盐主要来自泡菜、豆瓣酱等高盐分食物,因此在韩国堆肥方式处理厨余垃圾并不盛行,在过去很长一段时间内韩国的主要处理方法就是填埋。但是在2005年韩国政府全面禁止了将厨余垃圾进行填埋处理,因此近年来,韩国厨余垃圾的处理方式主要为生化沼气厌氧消化和两部厌氧消化。
2、国内城市餐厨垃圾概况
相比较在美国、日本、韩国及欧盟等国,餐厨垃圾资源化处理早已法制化和企业化,成为了一项成熟的环保产业,而国内对于餐厨垃圾资源化处理仍处在起步阶段。
由于中华饮食文化习惯,相对于国外的餐厨废弃物大都是食品废弃物,比如
超市过期食品等,跟我国餐厨废弃物成分有很大区别,导致我国不能照搬国外的处理技术和模式,必须要研发适合我国餐厨垃圾成份的处理技术和模式。
与其他国家相比,中国的餐厨垃圾有着自己的特点,具体表现为:
1. 含水率高,水分占到垃圾总重量的80-90%,这对垃圾的收集和运输都带来了难题,常有滴漏渗等现象。
2. 有机物含量高,在高温条件下,很容易腐烂变质,产生臭味,对收集地点附近居住的居民健康来说是一个威胁。
3.与生活垃圾混杂严重,城市居民大多没有养成分类收集的习惯,同时环卫等相关部门对垃圾分类收集也是刚刚开始试点,遇到很多问题。
目前,我国城市餐厨垃圾主要处置方式是:城市近郊的农民或者个体贩运者通过大的餐饮营业点回收,然后运至城郊的小型饲养场,用以喂养家畜;普通居民产生的厨余垃圾大部分都混入生活垃圾,作填埋或焚烧处置。
不分类收集得厨余垃圾直接填埋,由于其有机成分高,对填埋场的冲击负荷很大,会污染地下和地表水体,形成病菌滋生地;焚烧处理过程中产生大量二噁英,对焚烧厂周边居民的健康产生严重后果。
由于相关法律法规的空缺,被排入下水道的大量油脂,被不法商贩提取“地沟油”后悄然返回餐桌谋取利益。
据武汉工业学院食品科学与工程学院教授何东平估计,中国居民每年大约要吃掉300万吨致病、致癌的地沟油。
在科研工作者看来,治理地沟油的难点在于,经过洗涤、蒸馏、脱色、脱臭等精炼过程后,单从外观和感官上,很难区分地沟油和普通食用油。
目前,全国已有餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点城市52个,国家发展改革委、财政部印发了《关于印发循环经济发展专项资金支持餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点城市建设实施方案的通知》。但运行的还不多,完全运行好的一家也没有,而且只是餐饮垃圾的处理,厨余垃圾的处理还是一种向往。
目前国内城市餐厨垃圾处理试点项目特征
(1)企业发起政府支持。如上海、西宁、宁波、兰州等典型城市的餐厨垃圾处理进程推进过程中,选址、环评、规划不到位,工艺技术靠摸索,难以成为示范工程。
(2)政府投资模式BT。根据建成项目来看,没人下定论。
(3)政府招标企业投资运行BOT模式。当地政府和运行企业没有说不好的,业内人士不愿轻易评价,业外人士雾里看花。
在餐厨垃圾处理行业发展过程中存在以上问题,显示行业发展仍有很长的路要走,究其根本原因还是在工艺技术方面问题最严重。由于业内工艺技术的排它性严重,政府过多介入技术评判,使得行业扭曲发展,必然导致会有很多项目成为无效投资,与初衷相违背,浪费人力财力。为了促进行业的良性发展,政府、企业、业内专家应作阶段性总结,集思广益,为餐厨垃圾处理行业健康发展作出应有的努力。
四、餐饮垃圾、厨余垃圾处理项目投资建设中的关注点
(1)无害化与资源化:无害化和资源化并不冲突,是相辅相成的;只有资源化程度越高,无害化才能更彻底。有的政府部门因忌违地沟油而不要油脂,只要无害化做得好,结果适得其反,项目只是走过场。
(2)投资与收益:餐厨垃圾的产出是有限的,高投入注定是低收益,精选工艺合理投资才能把项目做好。
(3)主要产品:餐饮垃圾主要产出是油脂,沼气是无害化的需要,当处理规模达不到一定量时,沼气利用更加困难;因此,厨余垃圾不适合单独处理。
(4)项目节点:根据处理规模大小适当控制工艺链的程度,避免投资失控;小城市因考虑多种垃圾统筹处理以保障投资利益正常化。
实现餐厨垃圾处理规范化
餐厨垃圾处理规范化任重道远,首先需要处理工艺技术规范化,新建项目不再雾里看花,在工艺路线选择上放心踏实,政府看到社会效益,企业看到经济效益。其次,政府需要常态化规范化管理,使处置企业安心,市民放心。根据我们的研究需要做好以下几点:
(1)在全国范围布局废弃油脂回收和深加工的网点 ,并建立长效价格体系、监管制度和市场化运作,处置透明化才是彻底解决问题的关键;使废弃油脂最大程度资源化同时消除食品安全隐患。
(2)明确行业税收优惠政策,能让企业光明正大的经营下去;因没有税收优惠政策文件,目前运行企业不能按正常财务制度处理经营收入。
(3)开放的工艺技术合作模式,把行业最先进的理念和技术用到每一个项目中;现行政府招标方式对餐厨垃圾处置项目存在弊端,政府部门过多介入工艺路线选择效果并不理想,应让运行企业完全承担技术责任,这样有利于处置技术的进步,加快餐厨垃圾处置行业的发展进程。
(4)合适的处置程度,不做小而全的无谓投资,实现资源整合;
(5)严格的监管体系,使每个项目都能持续发挥应有的作用。政府主管部门对餐饮垃圾处置的全过程发挥监督作用,同时制定配套政策,如餐饮垃圾申报制度、奖惩制度、收费办法及收运处置补贴等。
关键词:废物;设备;矿山机械
1引言
随着现代社会和经济的发展,垃圾数量正在不断的增加。据统计,11个工业化国家中,城市垃圾的上限垃圾是1~2kg/人・d。美国每年产生废弃物达19亿t,日本则为0.4亿t。并且正在以3%~4%的年增长率增长。我国是发展中国家,城市生活垃圾1~1.2/人・d,每年产生的废弃物为0.9亿t,加上每年的小城镇产生的废物,达1亿t,并且增加的上涨幅度也较高,为5%~10%。美国每年用来处理城市生活垃圾的费用高达1.8亿美元,这样相当于耗费了全国10%的能源[1,2]。英国1979年年度报告记录了废物处置成本占全国总支出的4%。我国家城市发展很快,但在垃圾处理设施建设却未能很好的跟上,而且矛盾也在日益突出。城市垃圾的传统处理方法是简单的垃圾填埋和堆放,而且处理这些垃圾的场所也在不断增加。据统计,中国的380个城市2/3被垃圾包围。甚至在周边的郊区建立了大量的垃圾填埋场,占用大量的土地数量,最重要的是严重的污染我国土壤和空气环境。天津每年有200万t垃圾堆放在市郊的7个垃圾场,大约占地60km2。这些堆放场所已经基本趋于饱和状态,市政环卫部门已经规划在远郊处再建立6个垃圾处理填埋场。同时这也加大了垃圾的运输费用。如今废物处置已经严重影响到我国城市的发展而且影响着我们的生态环境[3]。
2城市生活垃圾的处理方式
目前处理垃圾废物主要有3种方式:填埋、焚烧和堆肥。
2.1垃圾填埋
这是传统的垃圾处理方法。无害化垃圾填埋场必须达到的水平是卫生填埋。这是在坑的底部铺设防水层,垃圾填埋场要一层层的粘土层交错填埋,并且预埋嵌入式排气管。该法律正在我国试行。填埋前要进行减量化处置(如将垃圾减少为原来的26%或更少)。目前中国科学院生态中心鄂尔多斯固废研究所正在致力于城市垃圾的联合厌氧发酵技术和机械分选设备的研制。
2.2焚烧
在废料锅炉点燃可燃的垃圾成分使其产生电能或热能。燃烧后的尾气经过处理(吸收)或二次燃烧使得废气无害。燃烧的垃圾可以将病源体彻底的消灭,燃烧后残余物体积是原来原料废物量的10%,而且还能有效的利用废能。据估计,在发达国家中,燃烧4t垃圾所产生的热量和燃烧1t的煤、油产生的热量相当,因此,部分替代燃料可选择垃圾。由于中国的城市垃圾中的可燃物含量较少,因此在大多数情况下是不适用的。
2.3垃圾堆肥
堆肥是通过微生物的作用有氧分解有机物质,使易于分解的成分稳定化。由于在垃圾堆肥分解过程中产生的能量温度可以达到60~70℃,垃圾中的细菌,寄生虫卵和杂草种子大多数失去了它的活力,这也使恶臭成分分解转化。有机成份转化成为肥料,这个过程包括筛选、粉碎,与污泥(粪)混合,调节碳/氮比,好氧发酵(细筛石材加工),精细加工制成的有机肥,也可散装袋。这种有机肥对改善土壤质量,提高农作物产量十分有利。目前中国科学院生态中心鄂尔多斯固废研究所正大力与北京、天津合作发展厌氧发酵的机械设备,已通过技术鉴定,被广泛应用于发展。
发展废物堆肥为主,卫生填埋和焚烧适当发展综合治疗同步发展,需要研究相应的机械设备。以前的大部分设备从矿山机械等通用机械借用过来的。为了提高容量和降低加工成木材,应该研究,开发和制造出垃圾处理的专用设备。
3几种堆肥设备
典型的垃圾堆肥系统分为前处理,主发酵(发酵),后发酵(二次发酵)和后处理四个进程。前处理工序将无法用作堆肥的材料去除,通过分拣、破碎、筛分和其他措施来调整垃圾的粒度(范围:2~60mm),并混有水和碳/氮比的人类废物,污泥对其进行调整。主发酵是在足够的氧气供应下,利用好氧生物使垃圾升热到50~60℃(有时高达70℃)。在这样高的温度下,经过1~2周有机物的分解,大部分微生物扼死或进入休眠状态,使垃圾无害化。二次发酵是将主发酵过程中难分解的有机物质再次分解,使之变成腐殖酸,氨基酸和其他相对稳定的有机物,以达到一个成熟的堆肥。此过程大约需要3~4周。后处理是将预处理中未去除的塑料、玻璃、石材去除,生产精制的堆肥(袋装或散装)[4]。为了缩短发酵时间,减少占地面积,提高堆肥质量,堆肥应该是各种高速设备的发展。例如旋转滚筒式,多层型,筒仓等。
天津小淀废物处理厂使用移动筛分机(滚筒筛)将多年积累的垃圾(大部分已经发送发酵,老化)筛选出来,现在每天能够处理40t,粗堆肥,输出虽然不精,但释放出了大量的土地,而且还生产出粪便。这种筛选机来解决城市周边累积的垃圾山是可行的。
4垃圾堆肥设备的特点
垃圾堆肥过程,如废物转运,破碎,分拣和堆取和回收等,与选矿的破碎,筛分相类似。但矿用破碎机,振动筛和堆料机是不适合垃圾处理。应根据垃圾的特点开发出垃圾处理的设备,垃圾材料特点如下。
4.1成分复杂
垃圾中含有机废物和无机废物,金属和非金属。具有软,硬两个材料。不同的国家,城市在不同时期,垃圾的成分也有很大的不同(表1),从而给破碎和筛分增加了难度[5]。垃圾的硬度远远小于矿石的硬度,垃圾破碎所需的冲击能量很小,因此锤式破碎机锤头和衬垫材料应采用高碳钢淬火和表面堆焊合金等,以确保锤头有足够的耐磨性和边缘韧性,以确保破碎机对垃圾有一定的拆撕功能。
4.2水份高、粘性大
一般来说,垃圾水含量为25%或以上,而且很粘稠,加上纤维,塑料和纸废物易粘附,使得筛选更加困难。堆肥厂已尝试了多种振动筛阻塞现象的发生,使用驰张筛后的第一个处理步骤,从而解决了这个问题。
4.3比重轻
新鲜的城市垃圾比重一般低于0.5t/m3。 1987天津的各区居民垃圾比重分别为0.291、0.347、0.371t/m3。与矿石相比,这有一个很大的差距,因此垃圾处理设备,可以考虑减少结构重量。滚筒筛、混合滚筒可使用干式混合的摩擦驱动传动(采矿设备经常被用来开式齿轮传动)。这样可以减少设备重量,降低设备成本,同时也降低运转噪音。
4.4有腐蚀性
腐烂的垃圾中含有有机物质,水等,在沉淀过程中往往有有机酸析出,所以,设备具有一定的腐蚀性。这对于动态发酵滚筒的腐蚀变得更加突出,因为垃圾在桶内中温发酵时间更长,并被磨擦和挤压,所以垃圾对滚筒内衬有强烈的腐蚀性磨损。为此,应给其足够的保护。
4.5垃圾堆肥的环境卫生
垃圾是微生物生存和繁殖的地方。在好氧堆肥过程中主要起作用的微生物的是细菌,真菌,放线菌,酵母菌和原生动物。微生物堆肥过程可以看作是生化反应过程,而涉及机械设备的过程中,一般是没有完全关闭,因为在这里,从保护环境和操作人员的健康和安全的角度来看,应充分考虑到设备的密封。如果板式给料机,皮带输送机加罩,在破碎机,筛分机在办公室外面加密封材料。还应当连接到发酵厂除臭系统(除臭床),以防止空气污染。
参考文献:
[1] 杨雄,孙剑峰.生活垃圾处理及其焚烧产物玻璃化[J].陶瓷研究,2000,15(1).
[2] 屈超蜀.垃圾焚烧过程特性及焚烧炉设计概要[J].重庆大学学报,1997,20(5).
[3] 赵由才.可持续生活垃圾处理与处置[M].北京:化学工业出版社,2007.
[关键词]垃圾 焚烧 助燃技术 锅炉改造
中图分类号:TL941+.32 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)30-0260-01
0.前言
垃圾是人类日常生活和生产活动中产生的固体废弃物。在我国,随着人口的不断增长,随着城市化进程的加快,随着社会的迅猛发展,生活垃圾和工业垃圾的数量也在迅速增加,有些地方甚至出现垃圾围城的现象。因此,为切实改善人居环境,必须大力推进垃圾无害化处理的进程。而作为“无害化、减量化和资源化”最为有效的处理技术―垃圾焚烧发电技术已被越来越重视。
以垃圾为燃料的垃圾焚烧发电技术,是通过在焚烧锅炉内燃烧垃圾产生的热能通过蒸汽供给汽轮发电机进行发电。由于垃圾成分多样、热值不一、含水量等差异极易造成燃烧工况的不稳定、燃烧不彻底、炉内温度忽高忽低、蒸汽产量时大时小。如果遇到热值过低、过分潮湿的垃圾,燃烧工况将会恶化,炉膛温度急速下降,锅炉出力也会随之大幅减少,垃圾难以彻底燃烧,并且会形成恶性循环。当垃圾不能完全燃烧即容易产生一氧化碳等有害物,炉膛内温度低于850℃时,燃烧垃圾产生的二英等有害气体就无法得到有效分解,并随烟气流入大气对环境造成次生污染,“无害化”得不到保证;垃圾燃烧不彻底,排出的固体灰渣量增多,处理垃圾的能力也降低,“减量化”效果下降;燃烧工况恶化,锅炉出力不足,发电量也随着下降,“资源化”效果明显变差,而且如果蒸汽波动幅度大波动频繁,还会对发电设备构成损伤,增加设备故障发生率。
为确保垃圾焚烧发电的可靠高效运行,垃圾焚烧锅炉都配备有柴油助燃装置,但高额油价反而给垃圾处理带来了巨大的经济压力。因此,我们利用在水煤浆锅炉应用方面的丰富经验,给广东省某公司的两台SLC350-3.92/400型垃圾焚烧锅炉设计研发了一套水煤浆助燃系统,经连续使用和测试,比柴油助燃成本至少下降了42%,固废减少10%以上,炉膛温度维持在850℃至1050℃范围稳定燃烧,取得非常好的效果。
1. 性能参数
1.1 锅炉基本特性
垃圾日处理量: 350t
额定蒸发量: 33.3t/h
垃圾设计热值: 1200kCal/kg
垃圾燃烧适应热值范围: 900-1500 kCal/kg
1.2 水煤浆助燃系统参数
水煤浆设计热值: 4000kCal/kg
助燃启动时垃圾的相当热值: 900kCal/kg
假设当垃圾热值低于900kCal/kg时,为维持锅炉运行工况的稳定启动助燃系统,则每小时需额外燃用的水煤浆量为:
350/24*1000*(1200-900)/4000=1093.8(kg)
随着助燃开始,炉温上升,垃圾燃烧的充分性也相应提高,同时根据水煤浆及锅炉运行的特性,选取助燃浆量的范围为700-1100 kg/h。
所需补充风量范围:
V1=0.00025*(700*4000*4.18+1112)=2926.3(Nm?/h)
V2=0.00025*(1100*4000*4.18+1112)=4598.3(Nm?/h)
2. 助燃系统设计
2.1 主要设备参数确定
2.1.1 浆罐容积的确定
根据垃圾焚烧锅炉的运行经验,在南方,平均每天需要助燃的时间约6小时,而依据以上计算,每小时平均耗浆量约为1吨。因此,主储浆罐的设计容积选80 m,日用浆罐的设计容积选定为5 m?就足够。
2.1.2 根据“1.1”“1.2”的计算结果及水煤浆的传送距离、水煤浆的流动特性和雾化燃烧方式,确定其他主要设备参数如下:
耐腐耐磨泵:适用介质为浓浆,扬程30m,流量约20 m?/h;
供浆泵:选用单螺杆泵,扬程120m,流量1.2 m?/h -2.0m?/h;
离心风机:风量2900 m?/h-4600 m?/h,全压2000Pa-2600Pa;
空气压缩机:额定压力:0.8Mpa,排气量7 m?/min-8 m?/min。
2.2 助燃燃烧器的设计
用于垃圾焚烧锅炉上的燃烧器,必须适应以下条件:高温高热辐射、高粉尘、潮湿高腐蚀性气体、伺服间断使用且时间不确定;水煤浆挥发份低着火点高、受热易干涸堵塞管道、输送距离远落差大等等。
首先,我们对水煤浆的雾化喷枪作了合理的设计改良。由于煤浆输送距离远,我们降低了对浆压的要求,范围为0.5至0.7Mpa,采用压力为0.6至0.8Mpa的压缩空气与水煤浆进行引射、二级混合、节流加速、切向旋转喷射,既提高了雾化效果、拉近着火点利于充分燃烧,又有效防止了枪头堵塞。其次,用中压风机以适当的风压风速输送一次风,既可对燃烧器本体进行适时降温延长机具的使用寿命,也通过旋转送风力的搅动并及时给氧,加速煤粒燃烧。由于雾化喷枪前端部处于炉膛内的高温环境中,一旦停机,枪内余浆将会迅速干涸堵塞,下次无法正常使用。为此,本燃烧器还设置了自动清洗功能,喷浆停止立即用一定压力的清水和压缩空气进行交替吹洗,确保燃烧器停机仍处于良好的待机状态。
为避免停机待机时炉内高温辐射对燃烧器的损害,本燃烧器配置了自动伸缩动力装置和防热辐射闸门。停机时在对雾化喷枪进行彻底清洗后,燃烧器整体退出闸门关闭,既保护了燃烧器也减少了不必要的热损失。
2.3 助燃系统的安装
2.3.1 供浆泵及管系的安装
由于水煤浆的浓度高,粘度大,流动性差,易积易堵,因此管道阀门尽量用通过性能好的手动或气动球阀。管径选取宜充分考虑流量流速及压降等因素,过大造成资源浪费,过小则易堵塞。管道应向排污口或回流出口端倾斜,以利管道排空。拐弯或截面突变处要圆滑过渡,尽量使用大弯曲半径的弯头。死角位要接入备用清洗水管,清洗水压不小于0.2Mpa,尽量减少管道清洗死角位及死角长度,确保长时间停机时可彻底冲洗管道。供浆泵入口要接入备用清洗水管,出口端要有压力监测仪表。
2.3.2 燃烧器的安装
首先,合理确定燃烧器的安装位置,燃烧器安装位置选取垃圾焚烧火焰高温区附近,燃烧器出口应以刚露出炉墙内侧为好,并应向内向下倾斜形成约15至200的水煤浆喷射角。这样,一方面利于水煤浆的引燃;另方面,浆燃烧产生的火焰区有向下的趋势,将高温区适当下拉,利于垃圾燃烧的加剧和彻底,增加出力并减少固废;第三,煤浆液滴的斜向下喷燃,减少了煤灰随烟飘荡的比例从而减少烟道的堵塞和炉壁挂焦的机率。
其次,燃烧器的中心轴线和推拉器的轴线要保持平行,以确保燃烧器进退灵活自如。水煤浆、压缩气和鼓风软管要可靠固定并有足够的摆动幅度。
2.4 系统的控制流程
由于浆管阀门采用气动球阀,气管或冲洗水管道采用电动或电磁阀门,供浆螺杆泵采用变频器多段速控制,因此,电控系统我们只需配套一FX1N-40MR型可编程控制器便可轻松实现如下控制流程。
2.5 水煤浆助燃垃圾焚烧效果测试
设备安装调试正常后,我们择机对本助燃系统的效果进行测试,并对测试前后锅炉的运行数据整理比对,未投入水煤浆助燃时锅炉的产汽量及炉膛温度曲线如图三,在天气条件相近的次日投入水煤浆助燃后温度及产汽状况如图四。
图四所示的投浆助燃时间自11:16分开始,至17:30分结束。其中发现炉膛温度高于1100℃时调低助燃浆量。
通过相邻两天的运行记录比对,未加助燃时炉温及产汽量都极不稳定,且变化幅度很大。助燃系统启用后,炉排近表面炉温可控制在一个相对较好较平稳的状态,可靠地避免垃圾低温焚烧造成的有害有毒气体的产生,垃圾燃烬率大提高,并有效减少了飞灰在烟道管壁的巴结积聚。同时锅炉产能得到较好发挥,产汽量大且稳定,蒸汽品质的提高使得蒸汽发电生产更趋理想。
3. 结论
本设备系统经历大半年的试用证明,它在提高垃圾燃烬率、减少固废、减少有害气体的生成、增加锅炉出力、提升蒸汽品质、降低设备故障了生率等方面带来了良好的经济效益和社会效益,更加有利于垃圾处理的“无害化、减量化、资源化”。
垃圾焚烧炉在焚烧状况不理想时用水煤浆助燃比用油助燃成本节约60%以上。但在炉膛高温区的温度低于600℃或高于1000℃时不宜或不必使用水煤浆助燃系统。
参考文献
[1] 马昌华主编.《锅炉事故防患与安全运行》.地震出版社.