摘要：城市垃圾產(chǎn)生的環(huán)境污染及其妥善治理是我國面臨的亟待解決的問(wèn)題之一。流化床焚燒技術(shù)被認為是一種綜合性能優(yōu)越的城市垃圾焚燒方式，尤其適合我國垃圾熱值低的國情。在過(guò)去20年中，流化床焚燒技術(shù)（fluidizedbedincineration，FBI）逐漸在日本、北美、歐洲（特別是在斯堪的納維亞國家）等一些發(fā)達國家和地區得到應用。截止1995年，全世界已有16千臺流化床焚燒爐建成投產(chǎn)，其中有151臺在日本，運行的規模在不斷擴大，單臺焚燒爐垃圾處理能力增加到25t/h。流化床主要形式為鼓泡流化床（BFB，bubblingfluidizedbed），循環(huán)流化床（CFB，circulatingfluidizedbed）和內旋流流化床（ICFB，innercirculatingfluidizedbed）等。

關(guān)鍵詞：美國，歐洲，日本，國內，城市垃圾，流化床，焚燒技術(shù)

城市垃圾產(chǎn)生的環(huán)境污染及其妥善治理是我國面臨的亟待解決的問(wèn)題之一。流化床焚燒技術(shù)被認為是一種綜合性能優(yōu)越的城市垃圾焚燒方式，尤其適合我國垃圾熱值低的國情。在過(guò)去20年中，流化床焚燒技術(shù)（fluidizedbedincineration，FBI）逐漸在日本、北美、歐洲（特別是在斯堪的納維亞國家）等一些發(fā)達國家和地區得到應用。截止1995年，全世界已有16千臺流化床焚燒爐建成投產(chǎn)，其中有151臺在日本，運行的規模在不斷擴大，單臺焚燒爐垃圾處理能力增加到25t/h。流化床主要形式為鼓泡流化床（BFB，bubblingfluidizedbed），循環(huán)流化床（CFB，circulatingfluidizedbed）和內旋流流化床（ICFB，innercirculatingfluidizedbed）等。

目前，日本一般采用鼓泡流化床焚燒技術(shù)，單機焚燒能力一般小于4t/h，而美國則傾向于建造大型循環(huán)流化床焚燒爐，單機處理能力在10-25t/h。我國60年代即開(kāi)展了燃煤流化床技術(shù)的研發(fā)與應用，80年代起陸續有一些科研單位進(jìn)行了流化床垃圾焚燒技術(shù)的研究。浙江大學(xué)的技術(shù)于1998年成功應用于150t/d城市生活垃圾焚燒中，中科院工程熱物理所的技術(shù)則應用于一臺100t/d處理陳腐垃圾焚燒爐。綜合分析國內流化床技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應用可見(jiàn)，這些技術(shù)還停留在中小容量的基礎上，尚未推廣，有待進(jìn)一步提高。由于流化床技術(shù)具有發(fā)展前景，一些研究者已著(zhù)手開(kāi)展大型化、產(chǎn)業(yè)化的工作，如浙江大學(xué)已開(kāi)始進(jìn)行日處理垃圾300t量級的流化床焚燒爐的開(kāi)發(fā)。同時(shí)，國家有關(guān)部門(mén)對流化床技術(shù)給予了相當的關(guān)注，并配套一些經(jīng)費，鼓勵發(fā)展這些技術(shù)。

引言

城市垃圾產(chǎn)生的環(huán)境污染及其妥善治理是我國面臨的亟待解決的問(wèn)題之一。從可持續發(fā)展戰略角度看，垃圾處理的目標應該是實(shí)現無(wú)害化、資源化和減量化，特別是城市生活垃圾已被認為是一種可提供能源的資源。目前比較普遍的觀(guān)點(diǎn)認為，焚燒法處理垃圾是實(shí)現減量化最快捷和最有效的技術(shù)方法。流化床具有燃燒效率高、負荷調節范圍寬、污染物排放低、爐內燃燒強度高、適合燃用低熱值燃料等優(yōu)點(diǎn)，因此被認為是一種綜合性能優(yōu)越的焚燒方式，尤其適合我國垃圾熱值低的國情。

在過(guò)去20年中，流化床焚燒技術(shù)（fluidizedbedincineration，FBI）逐漸在日本、北美、歐洲（特別是在斯堪的納維亞國家）等一些發(fā)達國家和地區得到應用。截止1995年，全世界己有164臺流化床焚燒爐建成投產(chǎn)，其中有151臺在日本，運行的規模在不斷擴大，單臺焚燒爐垃圾處理能力增加到25t／h。流化床主要形式為鼓泡流化床（BFB，bubblingfluidizedbed）、循環(huán)流化（CFB，circulatingfluidizedbed）和內旋流流化床（ICFB，innercirculatingfluidizedbed）等。鼓泡流化床和循環(huán)流化床焚燒爐的主要區別在于：鼓泡流化床傾向于小規模，循環(huán)流化床則傾向于廢料與煤混燒的大規模。這些技術(shù)在處理城市生活垃圾時(shí)，有利用復雜預處理系統預處理垃圾再焚燒［如制成廢物衍生燃料（RDF，refusederivedfuel）]，也有直接燃用原生垃圾。目前，日本一般采用鼓泡流化床焚燒技術(shù)，單機焚燒能力一般小于4t／h，而美國則傾向于建造大型循環(huán)流化床焚燒爐，單機處理能力在10-25t／h之間。

我國60年代即開(kāi)展了燃煤流化床技術(shù)的研發(fā)與應用，80年代起陸續有一些科研單位如浙江大學(xué)、中國科學(xué)院工程熱物理所、中國科學(xué)院力學(xué)研究所等進(jìn)行了流化床垃圾焚燒技術(shù)的研究。浙江大學(xué)的技術(shù)于1998年成功應用于150t/d城市生活垃圾焚燒爐中，中國科學(xué)院工程熱物理所的技術(shù)則應用于一臺100t/d處理陳腐垃圾焚燒爐。

1國外發(fā)達國家流化床焚燒技術(shù)的綜述分析

1.1美國的流化床焚燒技術(shù)及其應用

美國的垃圾處理以填埋為主，但目前已有約25%的垃圾是通過(guò)焚燒技術(shù)來(lái)處理的。在流化床技術(shù)應用的初期，主要是引進(jìn)一些歐洲的先進(jìn)鼓泡流化床焚燒技術(shù)，如位于北卡羅來(lái)納州的Fayetteville廢料回收垃圾發(fā)電廠(chǎng)，其鼓泡流化床焚燒爐便是由英國KraernerEnviroPowerAB公司制造的，焚燒爐熱功率為60MWt，100%焚燒城市固體廢棄物（MSW），發(fā)電18MWe，用來(lái)供熱和發(fā)電。該技術(shù)的應用特點(diǎn)主要體現在它采用了由溫度來(lái)控制NOx的排放，爐膛內加石灰石來(lái)控制SO₂，在煙道中噴ca（OH）₂來(lái)脫除HCl，尾部采用活性炭吸附裝置控制重金屬和痕量有毒有機污染物［如二惡英（dioxins）及多環(huán)芳烴類(lèi)物質(zhì)（PAHs）］的排放。隨著(zhù)流化床焚燒技術(shù)的發(fā)展，至1995年，美國已有3座鼓泡流化床焚燒設施混燒RDF與其它燃料。

循環(huán)流化床技術(shù)與鼓泡流化床技術(shù)相比，具有高效、低污染等優(yōu)點(diǎn)。美國一些大公司，如FW公司（FosterWheelerPowerCorporation）和B&W公司（Babcock＆WilcoxPowerCorporation）逐漸發(fā)展循環(huán)流化床焚燒技術(shù)。FW公司應用CFB焚燒技術(shù)在伊利諾斯州Robbins村建成了一座廢物綜合焚燒處理廠(chǎng)，該廠(chǎng)于1997年1月建成并投入運行，處理能力為1000tMSW/d，這是美國首次應用CFB技術(shù)燃用RDF。該廠(chǎng)擁有兩套RDF生產(chǎn)線(xiàn)和兩套RDF循環(huán)流化床燃燒系統、兩套現代化空氣污染控制系統和一臺汽輪機，發(fā)電功率為55MW，年處理能力為50萬(wàn)t。單臺CFB焚燒爐參數如下：處理量為600tRDF／d，蒸汽流量為28.86kg/s，過(guò)熱蒸汽溫度為443℃，壓力為6.2MPa。該焚燒爐的特點(diǎn)為采用帶導向風(fēng)嘴的水冷布風(fēng)板和床料冷卻器來(lái)使床料返回爐內。燃燒效率＞99%，鍋爐的效率＞81%。床溫控制在829-913℃，SO₂及HCl采用尾部干法脫除。

1.2歐洲流化床焚燒技術(shù)及其應用

在歐洲，流化床技術(shù)的代表是由英國KraernerEnviroPowerAB公司開(kāi)發(fā)成功的焚燒技術(shù)。該公司設計的第一臺鼓泡流化床MSW焚燒爐1979年在瑞典建成，1984年建成第一臺循環(huán)流化床MSW焚燒爐。截止1995年，該公司已推出13臺流化床MSW焚燒爐。

KraernerEnviroPowerAB公司推出第一及第三代鼓泡流化床焚燒爐。第三代焚燒爐采用脈動(dòng)空氣給料噴射口，保證燃料在床內均勻分布。運用導向風(fēng)帽和爐膛底部合理的幾何結構使得排灰和排出不可燃物極為方便?；以諝夥诌x機構使得床料返回爐膛，并將灰渣潛熱帶回爐膛內。在爐膛的雙拱結構上布置對稱(chēng)二次風(fēng)系統，保證懸浮段空氣均衡穩定，湍流度大，有利于完全燃燒。同時(shí)在爐膛燃燒區域與爐膛頂部設置三次風(fēng)，使得頂部氣流呈塞狀流型。尾氣處理系統方面，利用爐膛底部區域保持的氧化性氣氛和均勻的煙氣組分，不僅可以使燃燒更完全，而且可以避免水冷壁遭受腐蝕。

為進(jìn)一步增大床內流動(dòng)湍流度，降低NOx排放，第三代焚燒爐采用了煙氣再循環(huán)進(jìn)入床內和雙拱結構內。在爐膛尾部設置輻射冷卻煙道，在煙氣進(jìn)入尾部對流受熱面之前設置一輻射冷卻煙道，可以避免過(guò)熱器腐蝕、局部高溫和結垢，確保煙氣處于一定氧化性氣氛下，使其組分均勻。

1.3日本流化床焚燒技術(shù)及其應用

日本在垃圾流化床焚燒技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先水平，其半數以上垃圾廢料都用流化床焚燒法處理。1991年，日本有113座城市垃圾流化床焚燒爐，到1995年增至131座。日本有多家垃圾流化床焚燒爐制造廠(chǎng)商，其中主要的有：石川島播、三井造船、栗本、荏原制作所、日本制鋼、神戶(hù)制鋼公司等。

2國內流化床焚燒技術(shù)及其特點(diǎn)

國內流化床燃燒技術(shù)的開(kāi)發(fā)應用早在60年代即開(kāi)始，但主要集中在燃煤領(lǐng)域。正式開(kāi)始進(jìn)行垃圾流化床焚燒處理方面的研究始于80年代。由于我國城市生活垃圾具有組分復雜、高水分、低熱值（國內原生城市生活垃圾熱值目前在1000kcal/kg左右，而國外發(fā)達國家為2000-3000kca1/kg）等特點(diǎn)，垃圾的流動(dòng)混合、焚燒特性和二次污染特性相當復雜，國外的一些成熟流化床技術(shù)并不很適合處理我國城市垃圾。因此，有必要開(kāi)發(fā)應用適合我國國情的垃圾焚燒流化床技術(shù)，但我國城市垃圾的上述特點(diǎn)給技術(shù)的開(kāi)發(fā)應用帶來(lái)相當的難度。

浙江大學(xué)自80年代以來(lái)致力于開(kāi)發(fā)適合國情的城市生活垃圾焚燒技術(shù)，并通過(guò)相關(guān)技術(shù)如垃圾預處理、煙氣處理、渣分選回收、床下點(diǎn)火啟動(dòng)、焚燒爐熱工自動(dòng)控制等的綜合集成，形成了系統化的城市生活垃圾內循環(huán)流化床焚燒新技術(shù)。這一技術(shù)的特點(diǎn)主要體現在：①異重度流化床的穩定燃燒。對于焚燒垃圾，浙江大學(xué)熱能工程研究所開(kāi)發(fā)出的異重度流化床是采用由重度差異較大的不同顆粒（在石英砂與垃圾）組成流化床系統，可以防止大塊垃圾在床內的沉積和輕粒度垃圾成分的偏浮，從而保證穩定燃燒。②在流化布風(fēng)結構上采用傾斜布風(fēng)結合定風(fēng)風(fēng)帽構成物料床內循環(huán)。通過(guò)布風(fēng)裝置及燃燒設備的專(zhuān)門(mén)設計，可保證經(jīng)簡(jiǎn)易破碎的原生垃圾在爐內充分焚燒。③為達到高效清潔焚燒的目的，采用了分段燃燒方式及二次風(fēng)切圓布置方式，使爐內燃燒空氣充分混合，改善燃燒狀況，降低CO排放濃度及控制NOx的排放；并且采用了國際上通行的二惡英抑制方法，以有效地抑制二惡英的產(chǎn)生，即爐內溫度均勻保持在850-950℃范圍內；高溫段煙氣停留時(shí)間大于3s；燃燒室內充分混合；加強受熱面吹灰。為控制尾部煙氣中SO₂、HCl、HF、Cl₂及重金屬的排放，采用了浙江大學(xué)開(kāi)發(fā)的濕法煙氣洗滌裝置，對尾氣進(jìn)行洗滌處理。

1997年，浙江大學(xué)應用這一流化床焚燒新技術(shù)將杭州錦江集團余杭熱電廠(chǎng)一臺35t/h鏈條爐改造為城市垃圾流化床焚燒爐。燃用杭州部分地區的城市生活垃圾，改造后每臺焚燒爐日處理垃圾150t。改造工程于1998年8月中旬完成，目前已累計運行1年多，平均每小時(shí)焚燒垃圾6.98t，達到和超過(guò)了設計要求（按設計每天處理150t，即每小時(shí)焚燒6.25t垃圾），最大垃圾焚燒量可超過(guò)11t／h（相應于超過(guò)每天焚燒處理垃圾250t）。每噸垃圾處理成本約為25元。

據中國科學(xué)院工程熱物理研究所方建華等人介紹，中國科學(xué)院工程熱物理所研發(fā)的100t/d循環(huán)流化床垃圾焚燒爐焚燒系統，其主要技術(shù)指標為日處理城市生活垃圾80-100t/d。在焚燒熱值大于4000kJ/kg、含水量低于50%垃圾時(shí)，運行不需輔助燃料，煙塵和有害氣體符合國家環(huán)保規定。

該技術(shù)特點(diǎn)體現在垃圾入爐前只需對特大塊不可燃物（如混凝土塊）進(jìn)行簡(jiǎn)單分揀，其余垃圾均可入爐燃燒。據作者介紹，目前焚燒爐尚未具備連續長(cháng)時(shí)間運行條件，該爐于1997年6月投入試運行。

中國科學(xué)院力學(xué)所盛宏至等人對非均質(zhì)燃料擴散與偏析特性、傳熱特性進(jìn)行了冷熱態(tài)試驗研究，開(kāi)發(fā)出了高水分、低熱值燃料的內旋流流化床燃燒技術(shù)，并基于研究結果進(jìn)行了10t／d熱態(tài)試驗爐的方案設計。其特點(diǎn)體現在采用偏斜布風(fēng)方式，實(shí)現內部旋流流化，以達到提高焚燒效率及降低污染的目的。但該技術(shù)尚未進(jìn)行商業(yè)化運行。

綜合分析國內流化床技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應用可見(jiàn)，這些技術(shù)還停留在中小容量的基礎上，尚未推廣（有些技術(shù)尚未進(jìn)入應用階段），有待進(jìn)一步提高。由于流化床技術(shù)具有發(fā)展的前景，一些研究者已著(zhù)手開(kāi)展大型化、產(chǎn)業(yè)化的工作，如浙江大學(xué)己開(kāi)始進(jìn)行日處理垃圾300t量級的流化床焚燒爐的開(kāi)發(fā)。同時(shí)，國家有關(guān)部門(mén)對流化床技術(shù)給予了相當的關(guān)注，并配套一些經(jīng)費，鼓勵發(fā)展這些技術(shù)。

3結語(yǔ)

綜觀(guān)國內外流化床垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展及應用，國外流化床焚燒技術(shù)已實(shí)現商業(yè)化、大型化，并且有較好的發(fā)展前景。我國城市垃圾焚燒處理則剛剛起步，但已有一些研究者開(kāi)發(fā)出適合我國國情的流化床焚燒技術(shù)，并成功應用于城市生活垃圾的處理。

不過(guò)，對于國內研發(fā)應用者來(lái)說(shuō)，尚需做許多工作：

①考慮到目前國內城市垃圾組成復雜和熱值偏低，國內開(kāi)發(fā)垃圾處理利用新技術(shù)時(shí)應針對國情，不要盲目引進(jìn)一些初投資及運行成本昂貴且不適合國情的技術(shù)和設備。另外，由于我國目前的技術(shù)開(kāi)發(fā)能力大多集中在高等院校和研究院所，為使技術(shù)盡快轉化為生產(chǎn)力，產(chǎn)學(xué)研相結合應是一座很好的橋梁。

②城市垃圾處理利用事關(guān)長(cháng)遠，事關(guān)全民，因此國家在制訂政策時(shí)應予以充分重視。我國現行的垃圾處理利用總體上仍是計劃經(jīng)濟時(shí)代的產(chǎn)物，屬于公用事業(yè)。目前可探索由企業(yè)來(lái)參與和承擔垃圾處理利用，國家在稅收、信貸、財政補貼政策等方面予以政策支持。
 

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