據(jù)環(huán)保主管部門信息，2016年，全國危險廢物產(chǎn)生量超過5000萬噸。危險廢物的無害化處理對于環(huán)保事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。《“十三五”規(guī)劃建議》提出綠色發(fā)展理念，要求形成垃圾多元、綜合、全程和依法治理的可持續(xù)發(fā)展局面，實現(xiàn)垃圾治理無害化、資源化、減量化和社會化。目前，危險廢物主要通過堆肥、焚燒和填埋處置，其中以焚燒處理居多。焚燒用的垃圾焚燒爐種類及特點如下所示：

 

1、爐排式焚燒爐

 

爐排式焚燒爐是連續(xù)工作的，其垃圾處理量可達(dá)到200t/d以上，其底部設(shè)有爐箅，垃圾由上端料斗供給。待燃燒的垃圾堆放在爐箅上，燃燒空氣從爐下部吹入，進(jìn)行干燥，直接燃燒。用爐排式焚燒爐處理垃圾，除了大件垃圾外，一般不進(jìn)行垃圾分類破碎;垃圾層的表面溫度可達(dá)800℃，煙氣的溫度范圍為2800~1000℃;焚燒爐內(nèi)只有1個燃燒室，燃燒可靠，余熱利用較好，燃燒穩(wěn)定性好，燃盡率高，固體垃圾在爐內(nèi)停留約1~3h，氣體在爐內(nèi)停留約幾秒鐘;焚燒爐爐型瘦高、體積較大、操作運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)高、造價較高，而且爐排要耐高溫、耐腐蝕、有較好的機(jī)械性能，否則易損壞。

 

 

爐排式焚燒爐示意圖

 

2、CAO(ControlledAirOxidation，控制空氣燃燒)焚燒系統(tǒng)

 

該系統(tǒng)是一種新型垃圾焚燒爐，垃圾處理能力在150t/d以下，其特點包括：垃圾先經(jīng)過熱氧化分解處理，氣化后再燃燒，燃燒穩(wěn)定性好，燃盡率高，但是燃燒速度很慢，且燃燒過程對氧量、爐溫控制的要求較高，若是含水量大的垃圾，在無油助燃時不能穩(wěn)定燃燒;爐內(nèi)有兩個燃燒室，固體垃圾在一燃燒室(溫度600~800℃)停留約3~6h，氣體在二燃燒室(溫度800~1000℃)停留約1~3s，由推動器推動。

 

3、流化床式焚燒爐

 

流化床式焚燒爐的爐體是由多孔分布板組成，在爐膛內(nèi)加入大量的石英砂，將石英砂加熱到600℃以上，并在爐底鼓入200℃以上的熱風(fēng)，使熱砂沸騰起來，再投入垃圾。垃圾同熱砂一起沸騰，垃圾很快被干燥、著火、燃燒。垃圾在入爐前需對其進(jìn)行分類破碎(10~30cm)，然后在爐內(nèi)懸浮燃燒，這使得流化床式焚燒爐的燃燒效率高，燃盡率也高，但其垃圾處理量在150t/d以下;爐內(nèi)溫度均勻，燃燒速率較快，固體垃圾在爐內(nèi)停留1~2h，氣體在爐中約幾秒鐘。

 

 

流化床式焚燒爐示意圖

 

 

 

4、回轉(zhuǎn)窯式工業(yè)垃圾焚燒爐

 

回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐是由回轉(zhuǎn)窯、廢棄物供給裝置、二次燃燒爐、燒嘴等構(gòu)成，后部還設(shè)有爐箅進(jìn)行二次焚燒。這種回轉(zhuǎn)窯式爐適宜處理大型垃圾和工業(yè)廢棄物(如污泥、涂料渣和塑料等)，且垃圾一般不需要進(jìn)行分類破碎，處理能力為200t/d以上;固體垃圾在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)停留2~4h，窯內(nèi)溫度約為900℃左右，后部的燃盡室內(nèi)溫度為1000~1200℃，焚燒后殘灰顆粒小，燃盡率較高。

 

 

回轉(zhuǎn)窯式垃圾焚燒爐示意圖

 

由以上四種垃圾焚燒爐可見，傳統(tǒng)垃圾焚燒爐的爐內(nèi)燃燒溫度普遍不高，一般低于1000℃，故仍有部分可燃物不能得到充分燃燒，垃圾中的一些危險廢棄物例如醫(yī)療垃圾，其中的有害物質(zhì)不能完全處理，會影響當(dāng)?shù)氐耐寥篮退|(zhì)，對環(huán)境造成二次污染，而且低溫焚燒時還會產(chǎn)生對自然環(huán)境和人體有害的二噁英。

 

為了使垃圾得到充分燃燒分解和實現(xiàn)二噁英零排放，從20世紀(jì)80年代起，許多高新技術(shù)已應(yīng)用于固體廢棄物處理中，例如超聲波法、氣化熔融技術(shù)、垃圾衍生燃料法、光化學(xué)氧化技術(shù)等。

 

5、等離子體氣化爐

 

相比傳統(tǒng)燃燒技術(shù)，等離子體技術(shù)通過對空氣進(jìn)行電離，在千分之一秒內(nèi)溫度可達(dá)3000℃~10000℃，有毒物質(zhì)在高溫下快速裂解，因而不會產(chǎn)生二噁英，危險氣體和重金屬在等離子爐中處理后能實現(xiàn)無害化。當(dāng)垃圾投入到等離子體氣化爐中后(如圖1)，有機(jī)垃圾在爐中，迅速脫水、熱解、裂解，產(chǎn)生以H2、CO和部分有機(jī)氣體等為主要成份的混合可燃性氣體，再經(jīng)過二次燃燒達(dá)到減容化、無害化。無機(jī)物(金屬、玻璃等)在等離子體高溫作用下熔融，達(dá)到了減容目的。等離子體技術(shù)與傳統(tǒng)燃燒技術(shù)相比，對危險廢物處理得更加，產(chǎn)生的尾渣呈結(jié)晶態(tài)，其組成為無危險物，可用于建筑材料，無需填埋。經(jīng)過處理，垃圾質(zhì)量大量減少、有毒物質(zhì)裂解、焚燒灰形成玻璃渣，并且轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的材料，等離子技術(shù)處理高危廢物是危險廢物處理的發(fā)展趨勢。

 

目前，美國、德國、日本、比利時等都采用這種技術(shù)處理危險廢物，然而其爐襯耐火材料依然存在一定問題，未得到有效解決。等離子體氣化爐工作溫度范圍為1200℃~1700℃，等離子炬口附近溫度高達(dá)1700℃，瞬間高溫對耐火材料抗熱應(yīng)力損毀能力提出了苛刻要求，等離子炬工作過程中存在著強(qiáng)烈的熱輻射，耐火材料表面將快速產(chǎn)生高溫，造成很大的溫度梯度與熱應(yīng)力。且垃圾氣化后產(chǎn)生大量的水蒸氣，水蒸氣上浮會對上部爐襯耐火材料產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。國內(nèi)等離子體氣化爐技術(shù)發(fā)展較晚，迄今沒有得到成功推廣，其瓶頸之一是缺乏對等離子體氣化爐用耐火材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究及理論指導(dǎo)。

 

 

等離子氣化爐示意圖