双回路立式垃圾热解炉试验研究

陈国艳，曾纪进

(1.福建省丰泉环保控股有限公司，福州 350007；2.清华大学，北京 100083；3.中德（中国）环保有限公司，北京 100142)

双回路立式垃圾热解炉试验研究

陈国艳1、2，曾纪进1、3

(1.福建省丰泉环保控股有限公司，福州 350007；2.清华大学，北京 100083；3.中德（中国）环保有限公司，北京 100142)

利用双回路立式热解焚烧炉对某地区的城市生活垃圾进行试验研究，结果表明，焚烧炉的二燃室温度能够达到850℃，烟气停留时间超过2s，燃烧灰的热灼减率小于3%。在废气排放口测到的数据表明：常规烟气的各种有害气体成分含量均能满足标准的要求；二英的含量不仅满足我国标准的要求，也远远低于欧盟的标准限值。

双回路;热解炉;常规烟气成分;二英

引言

随着我国国民经济及城市建设的发展，居民生活水平的提高，城市生活垃圾产生量与日俱增，据统计，我国城镇生活垃圾的人均日产量为1.2～1.4kg；人均年产量为440～500kg；如果以39%的城市化人口测算，当前我国城市生活垃圾的年产量已超过了2.2亿t，如果加上历年来堆存在城市周边尚未处理的6O亿t陈腐垃圾，在我国现有的约700座大、中城市，已有200多座处于垃圾山的包围之中，而且城市生活垃圾的产量还在以7%～9%的速度逐年增长。侵蚀土地面积多达5.3亿m2。其中25%是耕地，严重污染土壤、大气和水体，危及人们赖以生存的自然环境和生活环境，危及人类自身的安全，已达到非治不可的地步。为此，人们迫切希望对这些固体废弃物进行减量化、无害化和资源化综合处理，变废为宝[1-3]。

当前对这种固体废弃物，国际上通常采用填埋法、堆肥法、焚烧法等基本处理方法。由于填埋法、堆肥法均要占用大量的土地，又要对垃圾产生的渗滤液进行处理，否则会产生严重的二次污染，同时还存在安全和卫生的隐患，不是最好的处理方法。随着处理技术的不断发展和提高，这些垃圾的热值被资源化开发利用成为可能，焚烧法是垃圾无害化处置技术的发展趋势。所以目前发达国家和地区逐步采用焚烧法实现对垃圾的无害化、减量化和资源化处理[4-6]。

我国目前垃圾焚烧处理率还比较低，且焚烧技术刚刚起步，属于技术和设备短缺型市场，因此，本项研究将为中国垃圾焚烧事业做出贡献。

1 试验

1.1 试验设备与方法

本试验所用的两台焚烧炉为SLR-100双回路立式热解炉。该焚烧系统可不间断连续稳定地运行2400h以上；年运转时间在8000h以上；单台炉处理能力为100t/d。该焚烧系统的主要技术参数见表1。

表1 焚烧系统主要技术参数

立式热解炉产生的裂解气体在二燃室内继续充分燃烧。二燃烧室安装有进口二段式柴油燃烧机，燃烧机的开启幅度或关闭经设定温度自动控制。在起炉阶段，由于炉温较低，需要开启燃烧机对二燃室进行加热升温，热解气体自燃时，炉温会迅速上升并达到设定温度（900℃左右），助燃装置则自动关闭。燃烧装置具有安全保护装置，如果发生点火失败或故障熄灭，安全保护装置能自动切断燃料供应，燃烧机自动退出机构作用，自动将燃烧机退出，以避免燃烧机高温烧坏。由于二燃室内温度达900℃左右，烟气在此温度下的停留时间在2s以上，故烟气中的各种有害成分（包括剧毒气体二英），都会在二次燃烧室内得到充分的分解和消除。二燃室助燃风采用加热后的循环烟气，既可以降低含氧量，控制NOx产生，同时还可以降低二燃室助燃燃料消耗[7]。

二燃室采用特殊结构形式，能使烟气在二燃室内激烈湍流，使烟气充分混合无死角，满足了垃圾焚烧的“3T”原则。系统采用计算机集中控制，整个系统为一个微负压系统。燃烧供风（氧）量根据燃烧状况参数自动调节，以达到热解炉和二燃室空气量的自动控制，主、辅风双回路原理如下图所示。

双回路立式垃圾热解焚烧炉流程图

1.2 试验样品

本试验所用的生活垃圾成分中水分为40%；无机物（容重比）为30%；有机物（容重比）为30%；垃圾具体成分如表2所示。

表2 试验的垃圾成分统计表

1.3 测试设备与方法

本试验的检测内容主要有：烟尘、氯化氢、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、汞、镉、铅、烟气黑度；二英类等。

检测仪器主要有：电子天平AL104、离子色谱仪861-813、电感耦合等离子体发射光谱仪Optima43OODⅤ、微电脑烟尘平行采样仪TH-880F；高分辨气相色谱仪-高分辨质谱仪。

检测依据主要有：烟尘、烟气黑度锅炉烟尘测试方法（GB5468-1991），环境空气和废气二英类的测定同位素稀释高分辨气相色谱高分辨质谱法（HJ77.2-2008）[8]。

检测方法为：首先在引风机与烟囱之间的采样口上用采样仪器采样，然后把采到的烟气在实验室进行初步分离处理，然后用GC-MS等仪器进行分析检测，即可得到各种气体的浓度等。

2 结果与讨论

本次采样地点为废气排口，烟气流速为5.40m/s，氧含量为10.6%，根据国标对含氧量11%的要求进行折算。经过三次以上检测，取平均值，检测到的常规烟气及折算结果如表3所示，检测的二英类结果如表4所示，检测单位为江苏省优联检测技术服务有限公司。

表3 常规烟气结果

表4 二英类检测结果

表4 二英类检测结果

说明：当实测浓度小于最低检出浓度时，计算毒性当量浓度时以0计。

检测结果实测浓度 O211%折检测项目（ng/m3）算浓度 I-TEF 毒性当量浓度（O211%换算）多氯二苯并二英2,3,7,8-T4CDD ＜0.00115 ＜0.00111 1 ＜0.00111 1,2,3,7,8-P5CDD ＜0.00154 ＜0.00148 0.5 ＜0.000740 1,2,3,4,7,8-H6CDD ＜0.00307 ＜0.00295 0.1 ＜0.000295 1,2,3,6,7,8-H6CDD ＜0.00307 ＜0.00295 0.1 ＜0.000295 1,2,3,7,8,9-H6CDD ＜0.00307 ＜0.00295 0.1 ＜0.000295 1,2,3,4,6,7,8-H7CDD ＜0.0218 ＜0.0210 0.01 ＜0.000210 O8CDD ＜0.333 ＜0.320 0.001 ＜0.000320多氯二苯并呋喃2,3,7,8-T4CDF 0.00307 0.00295 0.1 0.000295 1,2,3,7,8-P5CDF ＜0.00303 ＜0.00291 0.05 ＜0.000146 2,3,4,7,8-P5CDF ＜0.00280 ＜0.00269 0.5 ＜0.00135 1,2,3,4,7,8-H6CDF ＜0.00257 ＜0.00247 0.1 ＜0.000247 1,2,3,6,7,8-H6CDF ＜0.00257 ＜0.00247 0.1 ＜0.000247 1,2,3,7,8,9-H6CDF ＜0.00257 ＜0.00247 0.1 ＜0.000247 2,3,4,6,7,8-H6CDF ＜0.00257 ＜0.00247 0.1 ＜0.000247 1,2,3,4,6,7,8-H7CDF 0.0164 0.0158 0.01 0.000158 1,2,3,4,7,8,9-H7CDF ＜0.00242 ＜0.00233 0.01 ＜0.0000233 O8CDF ＜0.0205 ＜0.0197 0.001 ＜0.0000197二英总量（ngTEQ/m3） — — — 0.0005

表3显示，折算后的烟尘排放浓度仅为国家标准要求的一半，SO2排放浓度仅为国标要求的10%左右，NOx的排放浓度还不到国家标准的5%，其他气体成分及重金属排放浓度也远低于国家标准限值的要求，完全符合国家的排放要求。从表4可以看出，多氯二苯并二英的各检测项目，约为标准限值的1%，低于国家标准的限值，也低于欧盟Ⅱ的标准限值。多氯二苯并呋喃的各检测数据显示，约为标准限值的2%，也远远低于国标及欧盟Ⅱ的标准限值。

3 结论

（1）SSR-100-L生活垃圾立式双回路热解炉可满足垃圾处理“3T”的要求。即燃烧区温度高于850℃，停留时间大于2s，在二燃室能充分的扰动，达到混合的目的。

（2）该产品采用回转预烘干系统、水冷板式耐高温布料器、低温出渣等先进技术，确保了设备的可靠、稳定运行；主回路中二燃室和余热锅炉采用一体化优化组合设计，尾气处理系统采用急冷、布袋除尘、活性炭等系列尾气净化装置组合，确保尾气能达标排放。

（3）该产品尾气中的有害气体含量很低，能够满足国家标准和欧盟Ⅱ的气体排放标准。特别是二英的含量仅为0.0005ngTEQ/m3，远远低于0.1ngTEQ/m3欧盟Ⅱ的排放标准限值。

[1]陈国艳，张衍国，朱九龙，曾纪进.灰色理论及改良方法对我国垃圾产量的预测[J].中国环保产业，2011（6）：51-54.

[3]陈国艳，张衍国，朱九龙，曾纪进.垃圾焚烧过程中NOx排放控制研究进展[J].四川环境，2011，30（4）：140-143.

[4]李润东，李爱民，王雷，池涌，岑可法.添加剂对垃圾焚烧飞灰熔融过程二英分解的影响[J].环境科学，2004，25（1）：144-148.

[5]浮爱青，谌伦建，王建军.垃圾中典型组分热重分析研究[J].环境工程学报，2007，1（11）：104-106.

[6]王秋红，熊祖鸿，黄海涛，李海滨.城市生活垃圾中可燃物的热解特性实验分析[J].中国电机工程学报，2003，24（2）：104-107.

[7]张福宝，罗永浩，胡元，段佳.高温空气燃烧若干因素对NOx生成量的影响[J].热能动力工程，2006，21（2）：115-118.

[8]蒋旭光，李香排，池涌，严建华.流化床中典型垃圾组分与煤混烧时排放和脱除研究[J].煤炭转化，2004，24（8）： 210-214.

Experimental Study on Double Loop and Vertical Garbage Pyrolysis Furnace

CHEN Guo-yan1、2, ZENG Ji-jin1、3
(1.Fengquan Environmental Protection Company, Fuzhou 350007; 2.Tsinghua University, Beijing 100083;3. Zhongde (China) Environmental Protection Co., Ltd, Beijing 100142, China)

Experimental study on municipal solid waste of some areas with double loop and vertical garbage pyrolysis furnace is made. The results show that the temperature of the second burning furnace combustion chamber can reach 850℃,the retention time of the flue gas is more than 2 seconds, burning rate of combustion ash is less than 3%. The measured data from exhaust port show that various harmful gases components of conventional flue gas can meet the requirements of national standard; the content of dioxin meets the requirements of national standard, but also is far below European standards.

double loop; pyrolysis furnace; normal flue gas; dioxin

X705

A

1006-5377（2012）02-0043-03