趙天亮，羅惠云，周長勝，游 俏，曾 煒，陳 昊

（湖南省建筑設(shè)計(jì)院 市政工程研究設(shè)計(jì)院，湖南 長沙 410000）

0 引言

垃圾是人類日常生活和生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢棄物，由于產(chǎn)生量大，成分復(fù)雜多樣，給其處理和利用帶來諸多困難，如不能及時(shí)處理或處理不當(dāng)，就會(huì)給環(huán)境造成較大污染，影響環(huán)境衛(wèi)生及空氣質(zhì)量。垃圾處理就是將垃圾迅速清除，并進(jìn)行無害化處理及合理化利用。全世界垃圾的年均增長率為8.42%，而中國垃圾的年均增長率達(dá)10%以上。全世界每年產(chǎn)生垃圾約4.9億t，其中，中國每年產(chǎn)生近1.5億t城市垃圾。中國城市生活垃圾的累積堆存量已達(dá)70億t[1]。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及城市化水平的不斷提高，“垃圾圍城”問題越來越突出，垃圾處理成為我國城市發(fā)展的一大障礙。目前，應(yīng)用較為廣泛的垃圾處理方法主要有衛(wèi)生填埋、高溫堆肥和焚燒處理等。垃圾處理的目的是實(shí)現(xiàn)無害化、資源化和減量化[2-5]。

垃圾焚燒是垃圾處理的常見方式之一。垃圾作為一種生物質(zhì)能，其焚燒后產(chǎn)生的熱能可用來發(fā)電或供熱，可有效節(jié)約化石能源，還可減少燃煤發(fā)電所排放的二氧化碳；同時(shí)，通過焚燒，垃圾可減容90%，減量80%。垃圾焚燒可實(shí)現(xiàn)無害化處理的目標(biāo)，能較好地達(dá)到“減量化、安定化、資源化”的要求[6-11]。針對(duì)我國城市垃圾的特點(diǎn)，研發(fā)與之相適應(yīng)的新型垃圾焚燒技術(shù)，具有重要意義。

1 技術(shù)選擇

本研究選取湖南省岳陽市某區(qū)生活垃圾為處理對(duì)象，根據(jù)其產(chǎn)生量預(yù)測及所在城市的發(fā)展要求，采用RD濕解綜合處理工藝對(duì)該區(qū)生活垃圾進(jìn)行無害化處理。

RD濕解綜合處理工藝是一種新型垃圾處理技術(shù)，適用于城市生活垃圾、污泥及糞便等的無害化處理，其主要特點(diǎn)是“四化”，即密閉化運(yùn)輸、工廠化建設(shè)、自動(dòng)化操作、無害化處理。

RD濕解綜合處理工藝采用消解技術(shù)對(duì)垃圾進(jìn)行工業(yè)化處理，垃圾不需要堆放脫水，直接進(jìn)入RD消解罐中進(jìn)行消解反應(yīng)，其后進(jìn)行篩分，形成可燃物、營養(yǎng)土、金屬、玻璃、磚瓦等物質(zhì)，可燃物進(jìn)行焚燒，營養(yǎng)土用作肥料，金屬回收利用，玻璃、磚瓦進(jìn)行填埋。

2 工藝設(shè)計(jì)

垃圾無害化處理廠主要由上料及分選車間、消解及排料車間、緩沖及篩分車間、焚燒車間、殘?jiān)逊艆^(qū)、滲濾液處理區(qū)、配電間等組成。

2.1 上料及分選車間

城市垃圾運(yùn)輸車進(jìn)入廠區(qū)后，經(jīng)地磅稱重，駛?cè)胄读洗髲d，將垃圾卸入卸料坑內(nèi)，經(jīng)抓斗進(jìn)入鏈板式給料機(jī)，然后，經(jīng)1#運(yùn)輸皮帶進(jìn)入人工分選平臺(tái)。人工分選平臺(tái)兩側(cè)各配備一名工作人員，對(duì)垃圾進(jìn)行初步分選，將垃圾中大塊無機(jī)物和可回收垃圾分揀出來，無機(jī)物運(yùn)至殘?jiān)逊艆^(qū)填埋，可回收垃圾回收利用。分選后的垃圾經(jīng)2#皮帶機(jī)輸送至濕解車間。卸料口設(shè)有自動(dòng)門，車來開啟，車走關(guān)閉。倉內(nèi)臭氣經(jīng)風(fēng)機(jī)抽至焚燒爐作為助燃空氣，同時(shí)使倉內(nèi)始終保持微負(fù)壓，并在卸料口設(shè)保護(hù)氣幕，以防開門卸料時(shí)塵土臭氣外溢。料倉底部設(shè)導(dǎo)液溝，所有滲濾液及沖洗料倉的污水均由污水管道收集后排至調(diào)節(jié)池。

2.2 消解及排料車間

上料車間的垃圾通過皮帶機(jī)送入消解車間，經(jīng)移動(dòng)給料機(jī)向3個(gè)消解罐中送料，消解完畢后，垃圾帶壓噴射進(jìn)入混凝土耐壓排料間（排料間可承受消解罐帶壓排放時(shí)產(chǎn)生的壓力），落入排料間頂端的鏈板式給料機(jī)，然后傳送至篩分車間的緩沖池。

消解系統(tǒng)由消解罐、進(jìn)料快開門、排料閥、進(jìn)汽閥、排汽閥、物位計(jì)及壓力表組成。消解罐物位計(jì)的作用是控制消解罐的物料裝載程度，原始垃圾通過上料帶式輸送機(jī)運(yùn)輸至消解車間的多點(diǎn)卸料皮帶機(jī)，多點(diǎn)卸料皮帶機(jī)依次給消解罐上料，向消解罐注入飽和蒸汽。在特定溫度、壓力和催化劑的作用下，經(jīng)90 min的消解反應(yīng)后，原始垃圾完成滅菌工作。然后，垃圾中的可降解有機(jī)物形成泥狀可溶性碳水化合物，同不能降解的混合物一起，在一定壓力作用下噴放至排料車間，噴放過程對(duì)物料具有輸送、閃蒸、干燥、膨化、混合、粉碎、分離等作用。鏈板式輸送機(jī)將消解后的垃圾輸送至篩分車間緩沖池。在一定溫度、壓力和有水存在的條件下，將垃圾進(jìn)行消解處理，于2 h內(nèi)殺滅病原菌，去除異味，達(dá)到無害化處理效果。排料時(shí)將排出大量蒸汽，蒸汽通過排料間的排氣口進(jìn)入外側(cè)集氣間，通過風(fēng)機(jī)的抽吸作用進(jìn)入臭氣處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，以防止臭氣外泄。

2.3 緩沖及篩分車間

消解處理后的垃圾噴放進(jìn)入緩沖車間。緩沖車間內(nèi)設(shè)行車控制室，用以控制消解垃圾上料行車至篩分車間。

消解后的垃圾由上料系統(tǒng)輸送至分選車間進(jìn)行篩分，篩分系統(tǒng)由滾筒篩和重力分選機(jī)組成。濕解后的垃圾經(jīng)板式給料機(jī)和帶式輸送機(jī)輸送至滾筒篩進(jìn)行篩分處理。

2.4 焚燒車間

焚燒車間主要由垃圾接收系統(tǒng)、垃圾進(jìn)料系統(tǒng)、爐排系統(tǒng)、焚燒爐系統(tǒng)、空氣供應(yīng)系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)組成，其工藝流程如下：

1）垃圾流程

垃圾經(jīng)濕解處理和滾筒篩分后，篩上物由皮帶輸送機(jī)送入焚燒車間密閉的垃圾貯坑內(nèi)，然后，由垃圾抓斗送入焚燒爐進(jìn)料斗，并由往復(fù)式推進(jìn)加料機(jī)均勻地推向爐排干燥區(qū)。新送入爐排干燥區(qū)的垃圾與干燥區(qū)已有垃圾混合，同時(shí)被干燥和引燃，引燃后的垃圾進(jìn)入燃燒區(qū)以充分燃燒，并與后續(xù)進(jìn)入燃燒區(qū)的垃圾混合。垃圾經(jīng)完全燃燒后，在燃燼區(qū)形成灰渣。

由于篩上物垃圾的含水率較低，且垃圾的貯存時(shí)間較短，產(chǎn)生量較小，垃圾坑內(nèi)設(shè)滲濾液收集溝，滲濾液經(jīng)過濾后導(dǎo)入廠區(qū)污水井。垃圾堆倉由防滲功能材料建成。

在垃圾倉頂設(shè)鍋爐助燃空氣抽氣口，抽取倉內(nèi)空氣，經(jīng)空氣預(yù)熱后送至焚燒爐作為助燃空氣，同時(shí)使垃圾倉維持負(fù)壓，保證倉內(nèi)臭氣不外逸。垃圾進(jìn)料由皮帶輸送機(jī)直接送入垃圾倉內(nèi)。

2）灰渣流程

垃圾焚燒每天形成的灰渣約7.5 t。垃圾燃燒形成的殘?jiān)?jīng)爐體出渣口落入帶水封的耙式出渣機(jī)中，耙式出渣機(jī)將冷卻后的殘?jiān)迫牒罄m(xù)出渣機(jī)中，并同時(shí)濾去殘?jiān)械乃?，出渣機(jī)將殘?jiān)椭羶?chǔ)渣斗，由灰渣運(yùn)輸車外運(yùn)作為建材鋪路用，或運(yùn)至殘?jiān)逊艆^(qū)填埋。

3）空氣流程

燃燒所需的助燃空氣從垃圾貯存間抽取，既處理了垃圾貯存間的臭氣，又使垃圾貯存間內(nèi)呈微負(fù)壓狀態(tài)，防止臭氣外溢；一次風(fēng)機(jī)抽取的空氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器，經(jīng)蒸汽加熱后，分別進(jìn)入焚燒爐干燥區(qū)、燃燒區(qū)、燃燼區(qū)的風(fēng)室，由爐排通風(fēng)孔進(jìn)入爐膛；二次風(fēng)機(jī)鼓入的空氣高速噴入爐膛出煙口。為使低熱值垃圾易于點(diǎn)燃和充分燃燒，并合理利用余熱，鍋爐送風(fēng)采用分級(jí)、分段送風(fēng)的方式，這樣，可以隨垃圾熱值的變化合理調(diào)節(jié)風(fēng)溫、風(fēng)量。

4）煙氣流程

焚燒產(chǎn)生的煙氣首先進(jìn)入二次燃燒室，由于二次風(fēng)的擾動(dòng)作用，煙氣組分被充分混合，煙氣中的揮發(fā)分及其他可燃分在此進(jìn)行二次燃燒，部分有害氣體被高溫分解。高溫?zé)煔饨?jīng)余熱鍋爐回收熱量，并經(jīng)省煤器后，溫度降至300 ℃左右；然后，進(jìn)入反應(yīng)塔脫除酸性氣體，經(jīng)由活性炭吸附顆粒物、二噁英燃燒產(chǎn)物及汞等重金屬后，進(jìn)入布袋除塵器，濾去灰塵及部分反應(yīng)產(chǎn)物；凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)、煙囪排入大氣。為防止開爐時(shí)煙氣溫度過高或過低導(dǎo)致燒袋或布袋黏結(jié)，袋式除塵器設(shè)單獨(dú)旁通煙道，以保護(hù)濾袋安全。

2.5 煙氣處理系統(tǒng)

垃圾焚燒煙氣中含有大量的有害氣體和煙塵，為避免造成二次污染，必須對(duì)煙氣進(jìn)行凈化處理。目前，常用的垃圾焚燒煙氣凈化工藝主要有干法、半干法、濕法3種。干法工藝設(shè)備簡單，操作維護(hù)容易，其處理和維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低，但其脫除效率較低；濕法工藝脫除效率較高，但其工作條件較惡劣，維護(hù)費(fèi)用較高，且產(chǎn)生的廢水處理難度較大；半干法工藝具有脫除效率較高、工作過程清潔、無廢水產(chǎn)生、生成物易處理、操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，適用于大型焚燒廠的煙氣處理，其應(yīng)用較廣泛。

考慮到本項(xiàng)目煙氣產(chǎn)生量不大，且煙氣中酸性氣體成分偏低，因此，本項(xiàng)目采用“石灰和活性炭噴射裝置+冷卻塔+袋式除塵器”的干法煙氣凈化工藝，以消石灰作為吸收劑，用以控制酸性氣體的排放；利用活性炭噴射吸附裝置與袋式除塵器相配合，以控制顆粒物、重金屬和二噁英的排放。

3 工藝流程圖

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的生活垃圾RD濕解綜合處理工藝流程見附圖1。

4 運(yùn)行分析

實(shí)際運(yùn)行過程中，根據(jù)項(xiàng)目所在地監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)，焚燒處理工程排放的煙塵、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、氯化氫、汞、鎘、鉛的質(zhì)量濃度均符合GB18485—2001《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定，其中，煙氣黑度為林格曼黑度1級(jí)，符合GB18485—2001的相關(guān)規(guī)定，監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1。

表1 系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)Table1 Monitoring data of the system operating

5 結(jié)語

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的生活垃圾RD濕解綜合處理工藝能較好地實(shí)現(xiàn)資源化、減量化、無害化處理，焚燒處理過程中排放的污染物質(zhì)量濃度符合GB18485—2001的相關(guān)規(guī)定，處理效果較好。RD濕解綜合處理技術(shù)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，其發(fā)展應(yīng)用前景較好。

附圖1 生活垃圾RD 濕解綜合處理工藝流程Fig.1 Treatment process of hydrothermal degradation in comprehensive treatment of domestic waste

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