高温炭化垃圾焚烧

前 言 在 当 今 世 界 ， 大 量 的 垃 圾 已 成 为 城 市 中 一 个 长 期 存 在的 污 染 源 。 对 垃 圾 的 处 理 不 当 ， 可 能 会 造 成 严 重 的 大 气 污染 、 水 污 染 和 土 壤 污 染 ， 并 将 占 用 大 量 的 土 地 。 垃 圾 对 环境 的 污 染 已 经 成 为 日 益 严 重 的 问 题 。 如 何 经 济 、 有 效 地 进行 垃 圾 处 理 。 垃 圾 焚 烧 是 目 前 固 体 废 弃 物 处 理 的 有 效 途 径之 一 。 虽 然 垃 圾 焚 烧 技 术 已 经 历 了 将 近 130年 的 发 展 过 程 ，城 市 垃 圾 焚 烧 技 术 仍 面 临 着 许 多 新 情 况 和 新 问 题 。 例 如 ：垃 圾 焚 烧 排 放 标 准 日 益 严 格 ， 特 别 是 要 求 烟 气 中 有 害 物 质的 排 放 得 到 有 效 的 控 制 。 值 得 注 意 的 是 低 温 垃 圾 焚 烧 烟 气 中 会 产 生 二 噁 英 （ D1OXIN） 和 呋 喃 （ FURANE） 等 有 害 物 质污 染 环 境 。 我 国 的 垃 圾 有 一 个 特 点 是 垃 圾 成 份 复 杂 。 除 中 国 生 活习 惯 不 同 形 成 垃 圾 成 份 复 杂 外 ， 中 国 难 以 实 行 家 庭 垃 圾 分选 收 集 ， 也 是 形 成 垃 圾 成 份 复 杂 的 主 要 原 因 。 二 噁 英（ DIOXIN） 是 由 200多 种 物 质 在 燃 烧 中 不 自 主 合 成 的 ， 由 于中 国 的 垃 圾 热 值 低 、 水 分 含 量 高 、 成 份 复 杂 ， 焚 烧 过 程 中容 易 不 自 主 合 成 二 噁 英 。 我 国 生 活 垃 圾 焚 烧 技 术 始 于 20世 纪 80年 代 ， 从 深 圳首 座 垃 圾 焚 烧 厂 建 成 投 产 以 来 ， 已 有 部 分 城 市 先 后 建 成 大中 型 生 活 垃 圾 焚 烧 厂 投 入 运 行 。 因 采 用 的 是 垃 圾 直 接 焚 烧技 术 ， 很 难 控 制 二 噁 英 （ DIOXIN） 和 呋 喃 （ FURANE） 等 主要 污 染 物 的 生 成 ， 经 过 几 年 的 运 行 ， 造 成 了 不 同 程 度 的 污染 问 题 ， 现 要 大 投 入 进 行 技 改 。 由 于 我 国 垃 圾 焚 烧 技 术 起 步 晚 ， 主 要 引 进 国 外 炉 排式 焚 烧 炉 焚 烧 垃 圾 ， 因 我 国 城 市 生 活 垃 圾 品 质 差 ， 垃 圾 热值 低 、 水 分 含 量 高 ， 难 于 实 现 垃 圾 的 稳 定 燃 烧 。 多 数 焚 烧厂 项 目 也 因 此 流 产 。 “ 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 ” 垃 圾 焚 烧 等 专 利 技 术 。 高 温炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 的 全 新 工 作 原 理 ， 与 现 有 的 各 类 垃 圾 焚 烧炉 都 不 相 同 ， 其 技 术 特 点 是 利 用 焚 烧 垃 圾 （ 热 分 解 获 得 的焦 炭 ） 产 生 的 高 温 缺 氧 烟 气 将 垃 圾 烘 干 并 热 分 解 ， 温 度 控制 在 700 以 内 ， 让 垃 圾 在 缺 氧 状 态 下 安 静 而 缓 慢 地 热 分 解 、炭 化 。 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 炭 化 垃 圾 温 度 达 到 1000 以 上 ，炭 化 出 的 焦 炭 符 合 优 质 炭 要 求 ， 燃 烧 温 度 高 ， 所 有 烟 气 及烘 干 蒸 汽 又 都 经 气 体 燃 烧 室 再 次 高 温 燃 烧 处 理 ， 且 燃 烧 室没 有 吸 热 装 置 。 垃 圾 焚 烧 过 程 中 不 自 主 合 成 的 二 噁 英 被 充分 裂 解 ， 烟 气 中 的 硫 化 物 及 氮 氧 化 物 等 有 害 气 体 ， 经 烟 气净 化 系 统 处 理 后 ， 也 完 全 达 到 国 家 GB18485-2001标 准 排 放要 求 。 一 、 绪 论 目 前 世 界 上 除 北 美 国 家 外 ， 其 他 国 家 较 多 使 用 的垃 圾 焚 烧 炉 为 炉 排 炉 直 接 焚 烧 方 式 ， 其 垃 圾 在 炉 膛 内 直 接燃 烧 ， 在 燃 烧 过 程 中 极 易 生 成 二 噁 英 ： 1、 焚 烧 物 中 含 有 石 油 产 品 、 含 氯 塑 料 作 为 二 噁英 的 前 体 (precursor)， 在 燃 烧 过 程 中 经 热 分 解 后 ， 分 子 重排 形 成 二 噁 英 及 CHLOROPHENOL、 CHLOROBENENE。 2、 有 机 物 热 分 解 产 品 HCL， 而 厨 房 垃 圾 中 含 有NaCL、 KCL、 MgCL 3等 无 机 盐 ， 当 烟 气 中 有 SO2时 ， 则 反 应 生成 Na3SO4+HCL。 烟 气 中 HCL浓 度 增 加 ， 由 于 垃 圾 直 接 焚 烧 是 一 个 氧化 反 应 ， 则 垃 圾 中 的 铜 反 应 生 成 CuCL2+H2O。 即 使 二 噁 英 在 高 温 下 被 充 分 裂 解 ， 但 在 烟 气 冷 却 排放 过 程 中 ， 在 HCL和 CuCL2元 素 的 催 化 作 用 下 也 会 重 生 成 二噁 英 。 研 究 表 明 ， 烟 气 冷 却 重 生 成 二 噁 英 温 度 为 250 -300 。 试 验 证 明 ， 在 焚 烧 工 艺 中 烟 气 冷 却 重 生 成 二 噁 英 的催 化 剂 主 要 是 CuCL2， 其 次 是 未 燃 尽 的 碳 ， 即 所 谓 的 “ 残碳 ” 。 朱 新 发 、 罗 国 庆 、 彭 承 襟 等 人 经 过 长 期 研 究 试 验 ，成 功 地 发 明 了 “ 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 ” 垃 圾 焚 烧 专 利 技 术 ，高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 的 全 新 工 作 原 理 ， 其 技 术 特 点 是 利 用焚 烧 垃 圾 (热 分 解 获 得 的 焦 炭 )产 生 的 高 温 缺 氧 烟 气 在 炭 化区 (炭 化 室 )将 烘 干 的 垃 圾 热 分 解 ， 温 度 控 制 在 700 以 内 ，让 垃 圾 在 缺 氧 状 态 下 安 静 而 缓 慢 地 热 分 解 、 炭 化 ， 此 时 垃 圾 中 的 金 属 铜 、 铝 、 铁 等 金 属 不 会 被 氧 化 ， 因 此 不 易 生 成CuCl2； 垃 圾 中 的 有 机 质 被 分 解 成 焦 炭 和 可 燃 气 体 ； 由 炭 化 区(炭 化 室 )抽 出 含 有 可 燃 气 体 的 烟 气 (包 括 一 燃 室 产 生 的 烟 气 )在 旋 流 器 与 由 引 风 机 鼓 入 的 烘 干 垃 圾 的 热 空 气 混 合 后 ， 再 进入 气 体 燃 烧 室 (二 燃 室 )内 高 温 氧 化 燃 烧 ， 燃 烧 室 温 度 在 1100 /二 秒 以 上 ， 保 证 了 有 毒 有 害 的 有 机 气 体 完 全 分 解 燃 烧 ，从 而 保 证 了 二 噁 英 的 充 分 分 解 。 由 于 气 体 燃 烧 室 (二 燃 室 )是气 体 燃 烧 ， 避 免 了 烟 气 中 残 碳 的 存 在 。 而 热 分 解 获 得 的 焦 炭 在 燃 烧 区 (一 燃 室 )燃 烧 ， 温 度 控制 在 800 左 右 ， 其 产 生 的 高 温 缺 氧 烟 气 被 引 入 炭 化 区 (炭 化室 )将 烘 干 的 垃 圾 进 行 热 分 解 。 以 上 分 析 可 知 ， 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 从 原 理 上 控 制 了二 噁 英 的 产 生 ： 1、 在 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 中 ， 炭 化 区 (炭 化 室 )始 终 处 于 缺 氧 状 态 ，仅 有 的 氧 化 原 子 优 先 与 C、 H结 合 ， 铜 、 铝 、 铁 金 属 等 不 易 被 氧 化 ，削 弱 了 二 噁 英 的 生 成 环 境 。 2、 在 气 体 燃 烧 室 (二 燃 室 )中 温 度 高 达 1100 以 上 ， 烟 气停 留 远 大 于 2秒 ， 可 将 所 有 的 有 机 物 燃 尽 ； 气 体 燃 烧 室 (二 燃 室 )内因 无 水 冷 壁 管 ， 没 有 死 角 ， 故 温 度 均 匀 ， 残 碳 极 少 ， 致 使 烟 气 在冷 却 过 程 中 缺 乏 残 碳 而 无 法 重 生 成 二 噁 英 。 3、 炭 化 区 (炭 化 室 )及 燃 烧 区 (一 燃 室 )温 度 较 低 ， 重 金 属基 本 上 不 被 分 解 ， 烟 气 中 很 少 有 重 金 属 离 子 ， 从 而 减 少 了 重 生 成二 噁 英 的 催 化 剂 (CuCl 2) 的 成 分 ； 炭 化 区 (炭 化 室 )中 含 氢 成 分 高 ，CL优 先 与 H结 合 。 综 合 所 述 ， 采 用 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 ， 由 于 其炭 化 区 (炭 化 室 )及 燃 烧 区 (一 燃 室 )是 还 原 气 氛 ， 所 以 烟气 中 硫 化 物 、 氮 氧 化 物 极 少 。 气 体 燃 烧 室 (二 燃 室 )是 高温 燃 烧 ， 一 氧 化 碳 接 近 为 零 ， 二 噁 英 生 成 物 被 充 分 裂 解 ，二 噁 英 值 处 于 极 低 的 水 平 。 烟 气 冷 却 过 程 中 ， 由 于 缺 乏重 生 成 二 噁 英 的 催 化 剂 (CuCl2和 残 碳 )， 削 弱 了 二 噁 英的 重 生 成 环 境 ， 故 在 排 空 的 烟 气 中 二 噁 英 的 含 量 极 低 。高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 即 使 不 设 置 庞 大 的 除 尘 、 净 化 装 置和 活 性 碳 喷 注 吸 附 二 噁 英 的 净 化 装 置 ， 其 烟 气 排 放 也 达到 国 家 垃 圾 焚 烧 烟 气 排 放 标 准 。 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 设 置 了 烟 气 除 尘 装 置 和 碱 洗 装置 ， 以 确 保 氯 化 物 、 硫 化 物 及 氮 氧 化 物 等 不 会 超 标 ， 在 烟气 除 尘 装 置 和 碱 洗 装 置 前 又 设 计 了 活 性 碳 喷 注 吸 附 二 噁 英的 净 化 装 置 ， 以 确 保 二 噁 英 降 低 到 极 低 点 。 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 设 计 了 封 闭 式 的 垃 圾 库 ， 垃 圾库 内 的 恶 臭 气 体 被 抽 到 空 气 换 热 器 经 即 将 排 放 的 热 烟 气 加热 后 ， 引 入 烘 干 区 烘 干 垃 圾 后 进 入 气 体 燃 烧 室 (二 燃 室 )高温 燃 烧 ， 垃 圾 库 始 终 保 持 负 压 ， 因 此 ， 垃 圾 库 内 的 恶 臭 气体 不 会 溢 出 污 染 厂 区 周 围 环 境 。 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 采 用 了 自 动 化 控 制 系 统 控 制 ，自 动 化 控 制 系 统 是 带 有 典 型 软 硬 件 技 术 进 行 编 程 和 组 态 型过 程 控 制 特 征 的 全 集 成 系 统 ， 确 保 焚 烧 炉 工 作 始 终 处 于 最佳 状 态 ， 从 而 确 保 了 烟 气 排 放 的 稳 定 。 二 、 焚 烧 炉 结 构 篇 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 是 一 条 长 长 的 （ 80 120米 ，按 处 理 量 设 计 ） 特 殊 结 构 水 平 遂 道 炉 ， 炉 膛 按 其 功 能 分 为垃 圾 装 载 区 段 、 烘 干 区 段 、 炭 化 区 段 、 焚 烧 区 段 、 熄 火 区段 ， 炉 膛 内 有 纵 向 轨 道 ， 垃 圾 焚 烧 车 在 炉 入 口 被 液 压 驱 动装 置 一 辆 接 一 辆 沿 轨 道 推 入 炉 内 ， 依 次 进 入 炉 内 进 行 垃 圾装 载 、 烘 干 、 炭 化 、 焚 烧 、 熄 火 ， 当 垃 圾 焚 烧 车 出 炉 后 ，又 被 焚 烧 车 回 程 调 度 系 统 接 入 ， 卸 除 灰 烬 后 调 至 炉 入 口 ，周 而 复 始 连 续 自 动 运 行 。 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 特 点 是 在 炉 膛 两 壁 设 计 有 凹 槽风 道 ， 与 焚 烧 车 的 结 构 配 合 形 成 焚 烧 通 风 系 统 。 按 上 述 焚烧 要 求 ， 各 区 段 按 其 功 能 要 求 设 计 其 结 构 ： 1、 垃 圾 装 载 区 段 炉 顶 设 计 有 垃 圾 装 载 口 ， 炉 膛 壁没 有 凹 槽 风 道 ， 焚 烧 车 在 垃 圾 装 载 口 装 满 垃 圾 后 ， 被 液 压驱 动 装 置 向 前 推 入 ， 起 到 气 流 堵 塞 的 作 用 。 2、 烘 干 区 段 炉 膛 两 壁 设 计 有 凹 槽 风 道 ， 垃 圾 贮 库的 臭 空 气 经 余 热 利 用 系 统 的 空 气 换 热 器 加 热 后 通 入 该 风 道 ，风 道 与 焚 烧 车 的 结 构 配 合 形 成 烘 干 通 风 系 统 ， 炉 膛 顶 向 上窿 起 与 焚 烧 车 配 合 形 成 抽 气 腔 ， 抽 气 腔 设 计 有 导 入 气 体 燃烧 室 (二 燃 室 )的 旋 风 器 引 风 机 的 引 风 管 。 3、 炭 化 区 段 炉 膛 两 壁 设 计 有 凹 槽 风 道 和 焚 烧 腔 相 通 ，与 焚 烧 车 的 结 构 配 合 形 成 炭 化 通 风 系 统 ， 炉 膛 顶 向 上 窿 起与 焚 烧 车 配 合 形 成 抽 气 腔 ， 抽 气 腔 设 计 有 导 入 气 体 燃 烧 室(二 燃 室 )的 旋 风 器 的 引 风 管 。 4、 焚 烧 区 (一 燃 室 )段 炉 膛 两 壁 设 计 有 凹 槽 风 道 和熄 火 区 段 凹 槽 风 道 相 通 ， 垃 圾 贮 库 的 臭 空 气 也 经 余 热 利 用系 统 的 空 气 换 热 器 加 热 后 通 入 该 风 道 ， 与 焚 烧 车 的 结 构 配合 形 成 焚 烧 通 风 系 统 ， 炉 膛 顶 向 上 窿 起 与 焚 烧 车 配 合 形 成焚 烧 腔 ， 以 利 于 燃 烧 ， 焚 烧 腔 有 炭 化 区 段 通 风 道 连 通 的 通风 接 口 ， 焚 烧 腔 设 计 有 两 个 燃 烧 机 火 焰 喷 入 点 火 口 。 5、 熄 火 区 段 炉 膛 两 壁 设 计 有 凹 槽 风 道 和 焚 区 段 凹 槽风 道 相 通 。 焚 烧 车 宽 度 尺 寸 比 炉 口 少 2-3毫 米 ， 焚 烧 车 在 轨 道上 的 高 度 比 炉 膛 顶 低 2-3毫 米 ， 刚 巧 能 进 入 炉 膛 内 ， 车 壁 内衬 耐 火 砖 ， 两 壁 有 若 干 通 风 管 横 穿 ， 通 风 管 的 管 壁 钻 有 若干 小 孔 ， 管 壁 下 部 铣 穿 一 条 长 槽 ， 作 用 是 用 于 通 风 和 将 进入 管 内 的 灰 烬 漏 去 。 焚 烧 车 底 部 有 炉 条 ， 炉 条 采 用 百 页 窗 式 特 殊 结 构 炉条 ， 在 装 入 垃 圾 时 ， 炉 条 翻 到 水 平 状 态 ， 由 于 炉 条 翻 平 ，垃 圾 不 能 掉 到 积 灰 腔 下 ， 而 空 气 可 从 炉 条 和 炉 条 之 间 的 水平 缝 隙 进 入 垃 圾 缝 隙 内 ， 当 焚 烧 车 进 入 焚 烧 区 (一 燃 室 )段后 ， 炉 条 自 动 不 断 张 开 ， 最 后 把 炉 灰 卸 入 积 灰 腔 内 。 炉 条 底 下 是 积 灰 腔 ， 积 灰 腔 有 通 风 孔 通 到 车 壁 外 ，积 灰 腔 下 部 有 自 动 卸 灰 板 装 置 以 利 于 自 动 卸 灰 。 焚 烧 车 车壁 设 计 有 机 械 密 封 装 置 与 炉 壁 配 合 ， 以 减 少 漏 风 。 焚 烧 车 运 行 至 各 区 段 炉 壁 有 凹 槽 风 道 处 ， 焚 烧 车 的通 风 系 统 与 炉 壁 凹 槽 风 道 自 动 接 通 ， 焚 烧 车 运 行 至 炉 壁 没有 凹 槽 处 ， 由 于 车 壁 与 炉 壁 紧 靠 ， 不 能 通 风 。 焚 烧 炉 运 行 时 ， 由 于 抽 气 机 运 转 的 作 用 使 炉 内 垃 圾 空间 形 成 负 压 ， 在 烘 区 段 内 ， 垃 圾 贮 库 的 臭 空 气 经 加 热 后 进入 烘 干 区 段 内 的 风 道 ， 由 风 道 进 入 烘 干 区 段 内 的 焚 烧 车 通风 管 和 积 灰 腔 ， 再 从 通 风 管 的 小 孔 、 槽 孔 和 炉 条 间 隙 进 入垃 圾 内 将 垃 圾 烘 干 ， 气 体 进 入 抽 气 腔 ， 被 导 入 余 热 利 用 系统 ； 在 焚 烧 区 段 内 ， 垃 圾 贮 库 的 臭 空 气 经 加 热 后 进 入 焚 烧区 段 内 的 风 道 ， 由 风 道 进 入 焚 烧 区 段 内 的 焚 烧 车 通 风 管 和积 灰 腔 ， 再 从 通 风 管 的 小 孔 、 槽 孔 和 炉 条 间 隙 进 入 垃 圾（ 己 炭 化 成 焦 炭 ） 内 助 燃 ， 在 焚 烧 腔 焚 烧 ， 焚 烧 的 产 生 的高 温 缺 氧 烟 气 又 被 导 入 炭 化 区 段 的 风 道 ， 再 从 焚 烧 车 通 风管 的 小 孔 、 槽 孔 和 炉 条 间 隙 进 入 垃 圾 内 将 垃 圾 内 的 生 物 质热 分 解 成 可 燃 气 体 和 焦 炭 ， 温 度 还 有 很 高 ， 可 燃 气 体 和 烟气 进 入 抽 气 腔 ， 再 从 抽 气 腔 导 入 余 热 利 系 统 的 旋 风 器 与 烘干 区 引 入 的 空 气 混 合 ， 然 后 再 进 入 气 体 燃 烧 室 (二 燃 室 )高温 燃 烧 。 气 体 燃 烧 室 (二 燃 室 )内 置 数 百 吨 耐 火 砖 作 为 恒 温 吸放 热 量 的 材 料 ， 按 要 求 排 列 砌 筑 ， 以 确 保 炉 温 稳 定 在1100 以 上 。 气 体 燃 烧 室 (二 燃 室 )空 间 按 烟 气 流 量 体 积 /秒的 三 倍 设 计 ， 以 确 保 烟 气 驻 留 时 间 。 气 体 燃 烧 室 (二 燃 室 )下 部 有 特 殊 结 构 的 卸 灰 口 ， 以 便 清 理 积 灰 。 三 、 余 热 利 用 篇 余 热 利 用 方 式 合 理 与 否 直 接 决 定 着 投 资 成 本 及 日 后运 行 成 本 和 经 济 效 益 ,利 用 余 热 锅 炉 蒸 气 发 电 投 资 大 、 热 利用 率 低 、 发 电 成 本 高 、 故 障 多 ， 并 不 合 算 。 高 温 炭 化 垃 圾焚 烧 炉 余 热 利 用 推 荐 采 用 一 套 废 物 变 宝 的 技 术 ， 此 技 术 也是 使 用 热 分 解 炭 化 原 理 ， 即 利 用 焚 烧 垃 圾 的 余 热 将 稻 草 、秸 杆 、 蔗 叶 、 木 糠 等 农 林 废 弃 物 热 分 解 为 燃 气 、 木 炭 、 木焦 油 和 醋 液 。 此 技 术 主 要 两 个 重 要 条 件 ,一 是 原 料 与 空 气（ 主 要 是 氧 ） 隔 绝 ， 二 是 高 温 （ 500 C以 上 ） 即 可 ， 以 现代 技 术 来 说 是 很 容 易 办 到 ， 其 原 料 取 之 不 竭 ， 其 产 品 正 是当 今 十 分 紧 缺 的 能 源 。 表 1 单 位 ： g 表 1列 出 了 六 种 植 物 经 缺 氧 高 温 热 分 解 获 得 的 产 物 ，表 2列 出 了 六 种 植 物 经 缺 氧 高 温 热 分 解 获 得 的 燃 气 各 100g的组 分 。 原 料 品 种 投 料 量 产 燃 气 量 产 木 焦 油 量 产 醋 液 量 产 木 焦 炭 量稻 草 1000 326 86 323 268蒿 草 1000 373 114 246 273玉 米 秸 1000 324 79 308 291木 屑 1000 272 117 385 223 蔗 叶 1000 312 115 305 286 表 2 单 位 ： g 从 表 2看 出 六 种 植 物 经 高 温 热 分 解 获 得 的 燃 气 组 分除 含 有 1829的 CO 2外 其 余 是 可 燃 的 CO、 C1 C4和 氢 ， 热 值 在4000 5000Kcal/m， 比 目 前 城 市 管 道 煤 气 热 值 （ 约3500Kcal/m） 还 高 。 原 料 品 种 CO2 CO CH4 C2H6 C2H4 C3烃 C4以 上 烃 H2稻 草 20.7 20 17.2 8.5 4.3 2.5 1 2 4蒿 草 25.7 14 19.7 1.7 1 0.8 1 2 4玉 米 秸 28.6 21.2 18.9 9.8 4.5 2.2 1 2 4木 屑 16.5 17.7 20.3 1.6 0.9 0.6 1 2 4蔗 叶 18 14.2 21.3 4.8 5 2 1 2 4其 他 另 外 ， 醋 液 中 主 要 含 有 甲 酸 、 乙 酸 、 丙 酮 和 苯 等 有 机化 合 物 ， 进 一 步 分 离 可 获 得 重 要 化 工 原 料 ， 木 焦 油 也 可 作为 化 工 原 料 出 售 。 其 中 稻 草 和 木 屑 炭 可 活 化 为 符 合 国 家 标 准 的 活 性 炭如 表 3： 表 3 木 炭 名 称 活 化 方 法 活 化 时 间 (h) 产 率 碘 吸 附 值200 850 850 % Mg / g禾 草 碳 焖 烧 法 14 30 47.8 876.7木 屑 碳 焖 烧 法 15 33 52.6 919.8GB7701087标 准 净 化 水 用 活 性 炭净 化 空 气 用 活 性 炭 800700 从 表 3看 出 ， 稻 草 炭 和 木 屑 炭 经 活 化 处 理 可 制 成 符合 国 家 标 准 的 活 性 碳 ， 无 疑 扩 大 了 应 用 途 径 。 高 温 炭 化 垃圾 焚 烧 炉 在 余 热 利 用 又 采 用 了 我 们 的 另 一 个 专 利 技 术 “ 两 段 温 度 活 性 碳 连 续 活 化 炉 ” ， 此 项 专 利 技 术 可 利 用 焚烧 垃 圾 的 高 温 烟 气 ， 将 炭 粒 或 炭 粉 活 化 为 活 性 碳 ， 目 前 各种 活 性 碳 价 格 每 吨 约 为 4000-10000元 ， 经 济 效 益 显 著 。“ 两 段 温 度 活 性 碳 连 续 活 化 炉 ” 有 以 下 特 点 ： 1、 生 产 期 间 不 须 停 炉 ， 实 现 了 用 焖 烧 活 化 法 连 续活 化 活 性 碳 ， 产 量 高 ； 2、 热 能 损 耗 少 ， 热 利 用 率 高 ； 3、 易 于 按 工 艺 要 求 控 制 炉 温 ， 产 品 质 量 稳 定 ； 4、 结 构 简 单 ， 建 造 、 运 行 成 本 低 。 我 国 幅 员 辽 阔 ， 国 家 统 计 资 料 表 明 ， 每 年 农 作 物 废弃 物 为 60 70亿 吨 。 其 利 用 率 不 到 20%， 有 80%被 烂 掉 抛 弃 ，原 料 十 分 低 廉 。 余 热 利 用 分 三 步 进 行 ， 第 一 步 是 利 用 焚 烧 垃 圾 的 高温 烟 气 将 木 炭 活 化 成 活 性 碳 (本 工 序 耗 热 能 不 大 ， 排 出 的 烟气 温 度 还 高 于 600 C)； 第 二 步 又 将 活 化 炉 排 出 的 烟 气 导 入炭 化 炉 ， 将 稻 草 、 秸 杆 、 蔗 叶 、 木 糠 、 蒿 草 等 农 林 废 弃 物热 分 解 为 木 炭 和 燃 气 (炭 化 炉 排 出 的 烟 气 温 度 还 高 于400 C)； 第 三 步 是 将 炭 化 炉 排 出 的 烟 气 导 入 空 气 换 热 器 ，将 冷 空 气 加 热 ， 加 热 后 的 空 气 导 入 垃 圾 焚 烧 炉 作 助 燃 空 气 ，提 高 垃 圾 焚 烧 炉 的 炉 温 ， 实 现 了 热 循 环 。 本 项 目 投 入 生 产 后 ， 达 到 了 变 废 为 宝 ， 每 焚 烧 100吨 垃 圾 可 热 解 10 20吨 (产 量 与 垃 圾 热 值 有 关 ， 下 同 )原 料 ，一 个 日 处 理 垃 圾 300吨 的 焚 烧 厂 ， 不 再 需 要 其 它 燃 料 ， 即 可日 产 燃 气 9.5 19吨 、 木 炭 8 16吨 ， 并 可 将 所 产 木 炭 全 部活 化 为 活 性 碳 ， 所 产 燃 气 可 供 居 民 使 用 ， 也 可 安 装 燃 气 发电 机 组 将 所 产 燃 气 发 电 ， 由 于 内 燃 机 热 利 用 率 高 ， 加 上 政策 规 定 利 用 农 林 废 弃 物 等 生 物 质 发 电 的 电 厂 ， 国 家 按 每 发 出 1度 电 给 与 补 贴 0.25元 ， 效 益 相 当 可 观 。 四 、 自 动 化 控 制 篇 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 的 自 动 化 控 制 系 统 是 带 有 典 型软 硬 件 技 术 进 行 编 程 和 组 态 型 过 程 控 制 特 征 的 全 集 成 系 统 ，本 自 动 化 控 制 系 统 主 要 采 用 西 门 子 软 硬 件 技 术 进 行 编 程 和组 态 。 控 制 系 统 简 介 ： 1、 控 制 器 分 布 式 结 构 ， 由 主 机 架 和 三 个 扩 展 机 架 组 成 ， 机 架与 机 架 的 通 讯 ， 采 用 ET200M通 讯 模 块 ， 实 施 PROFIBUS通 讯 。硬 件 采 用 SIMATIC S7 300 PLC系 列 组 件 ， 由 中 央 处 理 单 元CPU315-2 DP和 数 字 输 入 模 块 、 数 字 输 出 模 块 、 模 拟 输 入 模块 、 模 拟 输 出 模 块 、 称 重 模 块 、 通 讯 模 块 、 电 源 模 块 、 机架 、 电 缆 等 组 成 。 控 制 器 编 程 软 件 采 用 STEP7 V5.3编 程 ， 使 用 传 送程 序 AS-OS Engineering 将 所 生 成 的 消 息 组 态 数 据 传 送 到 Wincc数 据 库 。 2、 传 感 器 和 执 行 元 件 由 各 种 电 容 式 传 感 器 、 电 感 式 传 感 器 、 超 声 波 传 感器 、 激 光 传 感 器 、 远 红 外 线 传 感 器 、 称 重 传 感 器 、 热 电 隅等 传 感 器 不 断 将 运 行 过 程 中 的 监 测 数 椐 通 过 各 种 输 入 模 块输 入 系 统 ， 系 统 根 据 控 制 程 序 、 指 令 和 数 椐 作 出 判 断 和 运算 ， 不 断 发 出 控 制 指 令 ， 经 各 种 输 出 模 块 控 制 各 种 交 流 接触 器 、 继 电 器 、 变 频 器 、 自 动 阀 门 、 变 频 电 动 机 等 执 行 电器 ， 实 施 过 程 控 制 任 务 。 3、 HMI(人 机 界 面 )及 过 程 监 控 (1)中 央 控 制 室 设 服 务 器 二 台 （ 主 机 和 从 机 ， 主机 有 故 障 从 机 自 动 接 替 ， 主 机 恢 复 后 将 运 行 资 料 复 制 到 主机 ， 实 行 双 机 冗 余 ， 冗 余 软 件 采 用 西 门 子 Wincc Rcdundnacy软 件 编 程 ） ， 与 SIMATIC S7-3000 PLC实 施 通 讯 ，采 用 SIMATIC Wincc V6 SP3组 态 软 件 编 程 ， 友 好 HMI人 机 界面 ， 双 宽 屏 可 翻 页 显 示 ， 既 可 方 便 浏 览 各 系 统 运 行 情 况 、历 史 记 录 及 其 自 动 生 成 的 各 项 生 产 报 表 ， 又 可 方 便 根 据 生产 需 要 修 改 运 行 中 的 控 制 参 数 （ 程 序 员 、 总 工 、 操 作 技 术 人 员 分 级 权 限 密 码 ） 。 (2)现 场 总 线 采 用 工 业 以 太 网 通 信 ， 采 用 西 门 子 CP 343-1通 信 模 块 ， 外 部 与 互 联 网 通 信 设 置 互 联 网 通 信 服 务 器一 台 ， 软 件 采 用 Wincc Web Navgator组 网 软 件 编 程 ， 实 现远 程 监 控 。 (3)车 间 现 场 监 控 及 操 作 不 再 使 用 传 统 按 钮 操 作 ，采 用 SIMATIC TP 270型 彩 式 液 晶 触 摸 式 面 板 ， 软 件 采 用WinCC flexible组 态 软 件 编 程 ， 既 能 显 示 过 程 实 况 ， 又 便于 操 作 。 五 、 效 果 篇 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 与 现 代 广 泛 应 用 的 炉 排 式 垃 圾 焚烧 炉 和 流 化 床 垃 圾 焚 烧 炉 相 比 ， 最 大 不 同 之 处 有 三 ： 1、 烘 干 时 间 长 ， 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 是 一 条200-360米 长 的 水 平 隧 道 炉 ， 以 日 处 理 800吨 焚 烧 炉 为 例 ，进 入 炉 内 的 垃 圾 竟 达 400吨 之 多 ， 也 就 是 说 垃 圾 从 进 入 炉 内到 焚 烧 结 束 逗 留 时 间 竟 达 12小 时 ， 其 中 烘 干 时 间 长 达 6小 时 ，是 其 它 炉 型 烘 干 时 间 的 数 倍 ， 加 上 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 采用 用 焚 烧 垃 圾 的 烟 气 先 将 空 气 加 热 200 C左 右 ， 再 将 热 空气 导 入 焚 烧 炉 烘 干 区 段 烘 干 垃 圾 ， 垃 圾 烘 干 彻 底 ， 即 使 是一 个 大 冬 瓜 ， 也 会 被 热 风 长 时 间 烘 干 ， 所 以 适 于 稳 定 焚 烧低 热 值 、 高 潮 湿 垃 圾 ， 这 是 其 它 炉 型 无 法 比 拟 的 。 2、 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 焚 烧 垃 圾 的 优 点 是 先 将 垃圾 进 行 长 时 间 的 预 热 ， 掺 在 垃 圾 里 面 的 泥 土 、 石 头 、 砖 块 、金 属 等 非 可 燃 物 和 垃 圾 炭 化 形 成 的 焦 炭 在 进 入 焚 烧 区 时 ，己 预 热 到 680 C以 上 ， 所 以 并 不 影 响 可 燃 物 的 燃 烧 ， 对 燃烧 温 度 影 响 也 不 大 ， 不 可 然 物 质 则 以 灰 份 形 式 残 留 ， 因 此 ，高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 焚 烧 垃 圾 前 不 需 要 将 非 可 燃 物 分 拣 出去 。 3、 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 利 用 焚 烧 垃 圾 (己 炭 化 成焦 炭 )产 生 的 高 温 缺 氧 烟 气 将 垃 圾 热 分 解 炭 化 成 焦 炭 和 燃 气 ，再 把 焦 炭 和 燃 气 分 别 焚 烧 ， 焦 炭 和 燃 气 都 是 高 热 值 燃 料 ，燃 烧 十 分 稳 定 ， 且 焚 烧 温 度 高 ， 焚 烧 彻 底 ， 热 利 用 率 高 ，这 也 是 炉 排 炉 无 法 比 拟 的 。 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 的 优 点 ： 1、 燃 烧 温 度 高 ， 除 害 彻 底 。 焚 烧 过 程 形 成 的 二 噁英 等 有 毒 物 质 在 高 温 下 被 彻 底 焚 毁 ， 烟 气 冷 却 过 程 焚 烧 过程 形 成 的 二 噁 英 被 净 化 ， 烟 气 排 放 符 合 国 家 标 准 要 求 。 2、 建 造 投 资 少 ， 维 护 费 用 低 。 采 用 高 温 炭 化 垃 圾焚 烧 炉 垃 圾 焚 烧 专 利 技 术 建 厂 一 般 只 需 几 千 万 元 人 民 币 即可 ， 中 小 城 市 都 可 承 受 。 3、 运 行 成 本 低 。 采 用 本 专 利 技 术 在 正 常 状 况 下 ，不 需 添 加 补 助 燃 料 ， 运 行 成 本 低 ， 不 但 投 资 回 收 期 短 ， 而且 余 热 利 用 产 值 大 、 利 润 高 。 4、 适 应 性 广 。 适 应 焚 烧 水 分 含 量 高 、 热 值 低 的 垃圾 ， 不 需 分 选 。 5、 干 净 环 保 。 垃 圾 入 库 后 即 进 入 封 闭 的 环 境 之 中焚 毁 ， 无 臭 气 外 泄 ， 无 污 染 遗 患 ， 真 正 实 现 花 园 式 工 厂 。 6、 燃 尽 彻 底 。 焚 烧 过 程 不 需 拨 火 ， 彻 底 燃 尽 。 7、 余 热 利 用 副 产 品 效 益 可 观 。 以 日 处 理 800吨 垃 圾的 焚 烧 炉 为 例 ， 可 年 产 活 性 碳 9600吨 ， 年 可 发 电 9000万 千瓦 时 ， 年 收 益 达 8100万 元 以 上 ， 效 益 可 观 。 8、 自 动 化 程 度 高 ， 劳 动 条 件 好 。 采 用 全 集 成 编 程控 制 系 统 全 自 动 控 制 ， 确 保 焚 烧 在 正 常 炉 温 范 围 ， 实 行 自动 化 运 行 ， 焚 烧 垃 圾 无 需 现 场 操 作 ， 除 中 央 控 制 室 监 控 外 ，还 可 以 在 办 公 室 、 家 庭 里 监 控 ， 即 使 出 差 在 外 ， 也 可 通 过因 特 网 进 行 监 视 控 制 和 阅 读 其 自 动 生 成 的 生 产 报 表 。 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 各 项 技 术 经 济 指 标 与 现 行 国 家 标 准 的 比 较 序 号 项 目 项 目 达 到 指 标 GB 18485-20011 垃 圾 处 理 量 300800T/天 2 减 容 比 85% 3 烟 色 林 格 曼 浓 度 一 级 林 格 曼 浓 度 一 级4 烟 尘 75mg/m3 80mg/m3 5 烟 气 含 氯 化 氢 5mg/m3 75mg/m36 烟 气 含 氮 氧 化 物 0.01mg/m3 400mg/m37 烟 气 含 二 氧 化 硫 5mg/m3 260mg/m38 烟 气 含 汞 0.03mg/m3 0.2mg/m39 烟 气 含 镉 0.08mg/m3 0.1mg/m310 烟 气 含 铅 1.3mg/m3 1.6mg/m3 11 烟 气 含 二 噁 英 0.003TEQmg/m3 0.1TEQmg/m312 烟 气 出 口 温 度 850 85013 烟 气 停 留 时 间 3s 2s14 热 灼 减 率 5% 5% 注 ： 1、 垃 圾 处 理 量 按 需 要 设 计 ； 2、 热 灼 减 率 ： 焚 烧 炉 渣 经 600 3小 时 灼 热 ， 冷 却 至 室温 后 的 减 量 比 高 温 炭 化 垃 圾 焚 烧 炉 主 要 经 济 指 标 预 测 建厂 规 模 ： 序 号 项 目 单 位 指 标 备 注1 年 总 产 量(1)焚 烧 垃 圾 吨 800(2)产 活 性 碳 吨 270,000(3)可 燃 气 吨 9,600(4)发 电 万 千 瓦 时 9,000 2 年 销 售 收 入 万 元 10,095 第 3年 起3 投 资 总 额 万 元(1)建 设 投 资 万 元(2)流 动 资 金 万 元(3)吨 垃 圾 /日 建 设 成 本 万 元4 吨 垃 圾 处 理 成 本 元 35 忽 略 余 热 利 用 收 益 5 年 均 成 本 万 元 4146.12 按 国 家 政 策 废 物 处 理 及利 用 全 免 国 税6 年 均 销 售 税 金 万 元 07 年 均 销 售 利 润 万 元 5881.59 8 投 资 利 润 率 % 9 投 资 利 税 率 % 按 所 得 税 率 33%计10 投 资 回 收 期 年 4.06 包 括 建 设 期11 盈 亏 平 衡 点 %