生活垃圾焚燒及余熱利用技術(shù)介紹引言隨著城市化進(jìn)程加速，我國城市生活垃圾年產(chǎn)生量超2億噸，傳統(tǒng)填埋方式面臨土地資源枯竭、滲濾液污染等困境。生活垃圾焚燒處理因兼具“減量化（減容率超90%）、無害化（高溫滅活病原體）、資源化（余熱回收利用）”優(yōu)勢，成為破解“垃圾圍城”的核心技術(shù)路徑。其中，余熱利用通過回收焚燒煙氣熱能轉(zhuǎn)化為電能、熱能等，既降低系統(tǒng)能耗，又提升項目經(jīng)濟(jì)性，是實現(xiàn)“無廢城市”與“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵支撐。一、生活垃圾焚燒技術(shù)原理與核心流程生活垃圾焚燒是通過高溫氧化反應(yīng)（850℃以上）使有機(jī)物分解為CO?、H?O，無機(jī)物形成灰渣。過程需滿足“3T+E”（溫度、停留時間、湍流、過量空氣系數(shù)）條件，確保燃燒充分、污染物達(dá)標(biāo)。1.焚燒系統(tǒng)核心環(huán)節(jié)垃圾接收與儲存：生活垃圾經(jīng)計量、卸料后，在封閉垃圾倉內(nèi)儲存5~7天，通過發(fā)酵脫水（含水率從50%~60%降至40%左右）提升熱值，同時利用負(fù)壓系統(tǒng)防止異味外溢。焚燒爐系統(tǒng)：主流爐型分為三類：機(jī)械爐排爐：爐排分干燥、燃燒、燃盡段，垃圾在爐排上依次完成水分蒸發(fā)、有機(jī)物燃燒、殘?zhí)既急M，適應(yīng)高含水率、成分復(fù)雜的生活垃圾，單爐處理量500~800噸/日，國內(nèi)應(yīng)用占比超70%。流化床焚燒爐：以石英砂為流化介質(zhì)，垃圾與高溫砂粒（850~950℃）混合燃燒，傳熱效率高，但需預(yù)處理破碎至10cm以下，適合低熱值垃圾（如廚余占比高的場景）。回轉(zhuǎn)窯焚燒爐：爐體旋轉(zhuǎn)使垃圾均勻受熱，適應(yīng)危廢、醫(yī)療垃圾等特殊垃圾，但生活垃圾處理中因能耗高、處理量小，應(yīng)用較少。煙氣凈化系統(tǒng)：采用“SNCR脫硝（爐內(nèi)噴氨）+半干法脫酸（石灰漿噴霧）+干法脫酸（活性炭吸附重金屬、二噁英）+布袋除塵”組合工藝，確保煙氣中NO?、SO?、粉塵、二噁英等達(dá)標(biāo)排放（如二噁英濃度＜0.1ngTEQ/Nm3）?；以幚硐到y(tǒng)：底渣經(jīng)冷卻、磁選回收金屬后，可制建材（如再生骨料）；飛灰因含重金屬和二噁英，需螯合穩(wěn)定化后送危廢填埋場。二、余熱利用技術(shù)類型與能效提升路徑焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓s850~1000℃）經(jīng)余熱鍋爐降溫至150~200℃，回收的熱能通過蒸汽動力系統(tǒng)或直接換熱實現(xiàn)資源化。1.余熱利用主流技術(shù)熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）：余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽（參數(shù)多為4.0MPa/400℃或6.4MPa/450℃）驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電，抽汽或背壓排汽用于供熱（如區(qū)域供暖、工業(yè)用汽）。典型項目發(fā)電效率18%~22%，供熱效率超70%，綜合能效達(dá)85%以上。純凝發(fā)電：蒸汽全部用于發(fā)電，適合電力需求大、供熱需求小的區(qū)域，發(fā)電效率24%~28%（需高參數(shù)蒸汽，如9.8MPa/540℃）。余熱直接利用：煙氣或蒸汽直接用于烘干（如污泥干化）、制冷（溴化鋰吸收式機(jī)組，COP約1.0~1.2），或與生物質(zhì)耦合供熱，提升能源梯級利用效率。2.關(guān)鍵設(shè)備與系統(tǒng)優(yōu)化余熱鍋爐：采用膜式水冷壁+螺旋鰭片管設(shè)計，強(qiáng)化傳熱并防止結(jié)焦；設(shè)置吹灰系統(tǒng)（聲波或蒸汽吹灰），清除受熱面積灰，確保熱效率穩(wěn)定（設(shè)計效率≥85%）。汽輪機(jī)選型：根據(jù)項目規(guī)模和熱需求，小型項目（日處理500噸以下）常用背壓式汽輪機(jī)（發(fā)電功率3~6MW），大型項目（日處理1000噸以上）采用抽凝式（發(fā)電15~30MW，供熱10~20t/h）。熱力系統(tǒng)優(yōu)化：通過“蒸汽再熱”“給水回?zé)帷碧岣哐h(huán)效率，如采用三級回?zé)峒訜峤o水，可使發(fā)電煤耗降低15~20g/kWh。三、技術(shù)難點與突破方向1.垃圾特性波動的影響生活垃圾熱值（1000~2500kcal/kg）、含水率隨季節(jié)、區(qū)域變化大，導(dǎo)致焚燒爐負(fù)荷波動（±20%），影響余熱鍋爐蒸汽參數(shù)穩(wěn)定。解決路徑：通過垃圾倉均化（延長儲存期至7~10天）、在線熱值分析（近紅外光譜儀），結(jié)合焚燒爐變頻給料、二次風(fēng)動態(tài)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)燃燒工況穩(wěn)定。2.污染物深度控制二噁英在200~400℃易再合成，傳統(tǒng)煙氣凈化難以徹底脫除。突破方向：優(yōu)化爐內(nèi)燃燒（確保煙氣停留時間＞2s、溫度＞850℃），采用“低溫脫硝（SCR，300~350℃）+活性炭噴射+布袋除塵”協(xié)同工藝，使二噁英排放降至0.05ngTEQ/Nm3以下。3.余熱鍋爐腐蝕與結(jié)焦煙氣中HCl、SO?與H?O形成酸性腐蝕，飛灰中堿金屬（Na、K）易在受熱面結(jié)焦。應(yīng)對措施：采用ND鋼（耐酸鋼）或陶瓷涂層（Al?O?）做受熱面，設(shè)置煙氣調(diào)質(zhì)（噴入NH?或Ca(OH)?）降低腐蝕性，結(jié)合智能吹灰系統(tǒng)（根據(jù)差壓自動啟動）防止積灰結(jié)焦。4.能效提升瓶頸傳統(tǒng)余熱利用系統(tǒng)發(fā)電效率低于30%，與燃煤電廠（超40%）差距明顯。技術(shù)升級：研發(fā)超臨界CO?動力循環(huán)（發(fā)電效率提升至35%~40%），或耦合有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）回收低溫余熱（煙氣＜200℃時，發(fā)電效率5%~8%）。四、典型工程案例實踐1.國內(nèi)某垃圾焚燒發(fā)電廠（機(jī)械爐排爐+熱電聯(lián)產(chǎn)）規(guī)模：日處理垃圾1200噸，配置3臺400噸/日機(jī)械爐排爐，2臺余熱鍋爐（6.4MPa/450℃），1臺抽凝式汽輪機(jī)（25MW）+區(qū)域供熱（供暖面積50萬㎡）。效益：年發(fā)電量2.1億kWh，供熱量15萬GJ，年減排CO?18萬噸，飛灰穩(wěn)定化后填埋量減少40%（因螯合劑優(yōu)化）。2.德國慕尼黑垃圾焚燒廠（流化床+多能聯(lián)供）技術(shù)特點：采用循環(huán)流化床焚燒爐，摻燒10%生物質(zhì)（木屑）提升熱值，余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電（效率28%），同時為區(qū)域提供熱水（60℃）和制冷（溴化鋰機(jī)組，供冷量5MW）。創(chuàng)新點：煙氣凈化采用“低溫SCR脫硝+濕法脫酸+陶瓷濾管除塵”，二噁英排放＜0.03ngTEQ/Nm3，灰渣資源化率100%（底渣制透水磚，飛灰提取重金屬）。五、行業(yè)發(fā)展趨勢與建議1.技術(shù)發(fā)展趨勢清潔焚燒+超低排放：煙氣污染物排放趨近“近零排放”（如NO?＜50mg/Nm3，二噁英＜0.02ngTEQ/Nm3），需研發(fā)新型吸附劑（如石墨烯基材料）和催化脫硝技術(shù)。余熱梯級利用+多能互補(bǔ)：構(gòu)建“電-熱-冷-汽”四聯(lián)供系統(tǒng)，結(jié)合光伏、儲能，打造零碳垃圾處理園區(qū)。智能化運(yùn)維：通過數(shù)字孿生技術(shù)模擬焚燒與余熱系統(tǒng)運(yùn)行，實現(xiàn)故障預(yù)測（如爐排磨損、鍋爐管泄漏）和參數(shù)自優(yōu)化（燃燒空氣量、蒸汽流量）。協(xié)同處置拓展：焚燒廠摻燒市政污泥（含水率80%→30%干化后）、園林廢棄物，提升原料熱值，降低處理成本。2.產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議政策端：完善生活垃圾焚燒發(fā)電補(bǔ)貼機(jī)制，對超低排放、余熱高效利用項目給予稅收優(yōu)惠；制定《生活垃圾焚燒余熱利用技術(shù)規(guī)范》，統(tǒng)一能效評價標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)端：鼓勵產(chǎn)學(xué)研合作，攻關(guān)超臨界CO?循環(huán)、高溫脫硝催化劑等“卡脖子”技術(shù)；建立行業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，共享焚燒爐運(yùn)行數(shù)據(jù)（匿名化），優(yōu)化爐型設(shè)計。運(yùn)營端：推行“特許經(jīng)營+績效付費(fèi)”模式，將污染物減排、余