隨著生活水平的提高,垃圾量不斷增加,治理難度也越來越大。美麗鄉(xiāng)村建設(shè)離不開垃圾的處理。本文分析了農(nóng)村垃圾對美麗村莊建設(shè)的影響,介紹了熱解氣化爐處理生活垃圾的優(yōu)勢。

      2013年的中央一號文件中，中央di一次提出了“美麗鄉(xiāng)村”的奮斗目標(biāo)，強調(diào)了農(nóng)業(yè)生態(tài)建設(shè)、環(huán)境保護和綜合整治工作。黨的十九大報告把生態(tài)文明建設(shè)上升到關(guān)系中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計的高度，并shou次將“美麗中國”作為新時代中國特色社會主義現(xiàn)代化強國的建設(shè)目標(biāo)。而“美麗中國”的建設(shè)離不開“美麗鄉(xiāng)村”建設(shè)。2018年，中共中央、國務(wù)院引發(fā)的《關(guān)于實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見》中強調(diào)要塑造美麗鄉(xiāng)村新風(fēng)貌，持續(xù)推進宜居宜業(yè)的美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。大力推進美麗鄉(xiāng)村建設(shè)是推進農(nóng)村生態(tài)文明建設(shè)的主要舉措，是實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。

      2016年由住房城鄉(xiāng)建設(shè)部等十部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推進農(nóng)村垃圾治理的指導(dǎo)意見》，提出到2020年，全國90%以上村莊的生活垃圾得到有效治理，這標(biāo)志著農(nóng)村垃圾整治已經(jīng)進入制度化層面。多年來，諸城市宏利圣得環(huán)境科技有限公司在農(nóng)村垃圾無害化焚燒方面做了卓有成效的工作，發(fā)明了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的垃圾焚燒爐（2~15噸/天），建設(shè)了很多農(nóng)村生活垃圾焚燒示范工程，并正在探索小型農(nóng)村生活垃圾焚燒爐發(fā)電新技術(shù)。

1、核心技術(shù)概述

     熱解法是一種高溫?zé)峤庋趸幚砑夹g(shù)，即以一定量的過量空氣與被處理的有機廢物在焚燒爐內(nèi)進行氧化燃燒反應(yīng)，廢物中的有害有毒物質(zhì)在850～1200℃的高溫下氧化、熱解而被破壞，是一種可同時實現(xiàn)廢物無害化、減量化、資源化的處理技術(shù)。焚燒的目的是盡可能焚毀廢物，使被焚燒的物質(zhì)變?yōu)闊o害和減容，并盡可能減少新的污染物質(zhì)產(chǎn)生，避免造成二次污染。對于廢物的焚燒，能同時實現(xiàn)使廢物減量、焚毀廢物中的毒性物質(zhì)。

      熱解是通過燃燒處理廢物的一種熱力技術(shù)。燃燒是一種劇烈的氧化反應(yīng)，常伴有光與熱的現(xiàn)象，即輻射熱，也常伴有火焰現(xiàn)象，會導(dǎo)致周圍溫度的升高。燃燒系統(tǒng)中有三種主要成分：燃料或可燃物質(zhì)、氧化物及惰性物質(zhì)。燃料是含有碳、碳氫及氫等高能量化學(xué)鍵的有機物質(zhì)，這些化學(xué)鍵經(jīng)氧化后，會放出熱能；氧化物是燃燒反應(yīng)中不可缺少的物質(zhì)，普通的氧化物為含有21%氧氣的空氣，空氣量的多寡及與燃料的混合程度直接影響燃燒的效率；惰性物質(zhì)不直接參與燃燒過程?？扇夹晕镔|(zhì)的燃燒過程比較復(fù)雜，通常由熱分解、熔融、蒸發(fā)和化學(xué)反應(yīng)等傳熱、傳質(zhì)過程所組成。

2、農(nóng)村生活垃圾焚燒爐系統(tǒng)組成

2.1焚燒系統(tǒng)

     針對生活垃圾選擇立式焚燒爐或者臥式焚燒爐爐型。選擇什么樣的爐型要根據(jù)生活垃圾的組成而確定，一般來說，透氣性比較好的垃圾，選擇立式焚燒爐，因為其占地面積小，節(jié)能、安裝調(diào)試快。立式焚燒爐是在圓形金屬殼內(nèi)澆筑耐火澆注料,填充保溫材料。保證加熱的均勻性，且廢料在回爐內(nèi)的停留時間可達0.5小時，可保證廢料充分加熱，有機物充分去除。

2.2尾氣處理系統(tǒng)

    高溫?zé)煔饨?jīng)過風(fēng)冷系統(tǒng)進入混風(fēng)室，經(jīng)噴淋塔快速降溫,使煙氣溫度快速降至200C°以下。

煙氣降溫后主要對尾氣進行凈化處理，主要從酸性成分的去除，有害成分的吸附和粉塵顆粒的收集進行設(shè)備選型，達到：無毒、無煙、無害、無臭完全燃燒之效果，凈化后的尾氣經(jīng)排風(fēng)機將處理后達標(biāo)的氣體引進煙囪排入大氣層。

3、設(shè)備及工藝路線

 3.1主要工藝設(shè)備及特點

 3.1.1焚燒裝置：垃圾熱解氣化爐

 (1)自動化程度高，節(jié)省人力；

 (2)整個爐膛設(shè)計分干燥層、熱解層、燃燒層、燃盡層幾個階段，有利于促進煙氣和廢棄物的混合及接觸，增加其燃燒效率和灰渣的燃盡率；

 (3)受力均勻、不易故障，具有干燥兼焚燒的功能；

 (4)爐內(nèi)容積大，爐負荷大，足夠應(yīng)付各種熱值廢棄物之混燒，適用范圍廣且穩(wěn)定；

 (5)設(shè)計負壓燃燒，不逆火，避免有害氣體外泄，操作安全可靠；

 (6)爐內(nèi)長達0.5小時的滯留時間和550℃左右的高溫，使危險廢物燃盡；

 (7)可同時焚燒固體廢物、液體、膠體，對焚燒物適應(yīng)性強。

3.1.2 二燃室

   二次燃燒室是一個立式圓柱形的內(nèi)壁襯有耐火材料的爐子。煙氣通過燃料燃燒產(chǎn)生的高溫層，爐體底部為氣化區(qū)域，在氣化區(qū)，廢液內(nèi)有機物在高溫下部分燃燒，供氧較少，處于貧氧燃燒氣氛，滯留時間也較短，這樣使得有機物在高溫下完全氣化，同時爐體采用立式旋風(fēng)式結(jié)構(gòu)，補氧空氣采用切向補給，增強擾動保證廢液充分氣化。爐體中上部為氧化區(qū)域，在氧化區(qū)由于氧化空氣的補充使得氧化區(qū)處于富氧狀態(tài)，高溫?zé)煔庵形赐耆纸獾挠袡C物質(zhì)在富氧狀態(tài)下進一步高溫燃燒（≥850℃），并且保證較長的滯留時間（≥2S），使得有機物在此能夠完全分解。

3.1.3冷卻系統(tǒng)

   風(fēng)冷系統(tǒng)是由冷風(fēng)機及風(fēng)冷系統(tǒng)腔體組成，主要是對煙氣進行降溫處理。此系統(tǒng)是經(jīng)過對煙氣量的jingque計算來確定配置的。

3.1.4堿液噴霧塔

    噴霧干燥是將溶液、漿液或懸浮液在熱風(fēng)中噴霧成細小液滴，液滴在下降過程中，水分被迅速汽化而達到干燥目的，從而獲得粉末或顆粒狀的產(chǎn)品。
物料的干燥過程分為等速階段和降速階段。在等速階段，水分通過顆粒的擴散速率大于汽化速率，水分汽化是在液滴表面發(fā)生，等速階段又稱為表面汽化控制階段。當(dāng)水分通過顆粒的擴散速率降低而不能維持顆粒表面的充分濕潤時，汽化速率開始減慢，干燥進入降速階段，降速階段又稱為內(nèi)部遷移控制階段。

3.1.5旋風(fēng)除塵器

   旋風(fēng)除塵機理是使含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運動，借助于離心力將塵粒從氣流中分離并捕集于器壁，再借助重力作用使塵粒落入灰斗.

3.1.6脈沖式布袋除塵器

   含塵氣體由進氣口進入中部箱體，從袋外進入布袋內(nèi)，粉塵被阻擋在濾袋外的表面，凈化的空氣進入袋內(nèi)，再由布袋上部進入上箱體，zui后由排氣管排出。

3.1.7燃燒系統(tǒng)：

溫控型燃油（燃氣）燃燒機

 由空/燃混合噴出裝置、擴散盤（穩(wěn)焰器）、火焰檢測、點火裝置、火焰管和電磁閥組組成。配置完備可靠，具有自動吹掃、自動點火、火焰檢測等功能?？蓪崿F(xiàn)溫度自動控制、高溫報警和急停保護、風(fēng)量自動調(diào)節(jié)等功能。

3.1.8引風(fēng)機

   排風(fēng)機為整個系統(tǒng)的心臟部位，由外殼、軸心、葉輪、軸承、馬達、皮帶等部件組成，變頻控制，可根據(jù)爐內(nèi)負壓狀況調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，可節(jié)約能源35％。排風(fēng)機工作溫度為小于150℃。

3.1.9尾氣排放裝置：煙囪

    對氣體起擴散作用，排放符合我國標(biāo)準(zhǔn)，煙囪加裝采樣孔、測溫孔，方便環(huán)保驗收。

3.1.10自控或手控系統(tǒng)（選配）

l  采用在線式儀表，配置簡潔、可靠、實用，滿足危險廢物貯存、配比、輸送及焚燒處置的工藝的要求，連續(xù)檢測危險廢物處理過程 ；

l  現(xiàn)場儀表采用具有指定規(guī)格的現(xiàn)場總線接口 ；

l  本條處理線基于1套PLC的智能化監(jiān)控系統(tǒng)，采集處理線內(nèi)的工藝數(shù)據(jù)，控制處理線內(nèi)的設(shè)備，協(xié)調(diào)處理線內(nèi)的工藝過程 ；

l  單體監(jiān)控系統(tǒng)具有手動、自動和遠程自控三種運行模式，設(shè)置就地控制操作界面，用于現(xiàn)場設(shè)備的控制和系統(tǒng)調(diào)試 ；

l  現(xiàn)場儀表的連接采用現(xiàn)場總線 ；

l  主要機械設(shè)備設(shè)現(xiàn)場手動控制 ( 通過機側(cè)控制箱 ) 、自動控制 ( 通過處理線控制系統(tǒng) )和遠程控制（通過中央控制系統(tǒng)）；

l  設(shè)備防護等級 : 戶外 ：IP65, 戶內(nèi) :IP55；

l  設(shè)置必要的閉路電視監(jiān)控點 , 監(jiān)視主要生產(chǎn)設(shè)施的運行。

     3.2工藝流程說明

     3.2.1工藝流程說明

      生活垃圾焚燒爐涉及的工藝設(shè)備主要有：垃圾熱解爐、二次燃燒室、風(fēng)冷系統(tǒng)、應(yīng)急排放裝置、堿液噴霧塔、旋風(fēng)除塵器、布袋除塵器、排風(fēng)機、煙囪、補氧系統(tǒng)、燃油（燃氣）助燃溫控燃燒器、連接煙道、儀器儀表控制系統(tǒng)等。

     操作流程：1）操作人員先將風(fēng)機打開，吹掃系統(tǒng)內(nèi)殘余氣體。然后啟動燃燒室附設(shè)的燃燒器，將固體廢棄物由人工投入燃燒室。爐內(nèi)的廢料在高熱值燃料的助燃、空氣擾動作用下干燥、攪拌，在爐內(nèi)經(jīng)高溫?zé)峤馊紵?，燃燒溫度?50-850度左右，廢料在爐內(nèi)總滯留時間0.5h，整個燃燒過程呈負壓狀態(tài)。該焚燒裝置不得用于焚燒處理有高鹵素和阻燃性的廢料。

     2）二次燃燒室是一個立式圓柱形的內(nèi)壁襯有耐火材料的爐子。煙氣通過助燃燃料燃燒產(chǎn)生的高溫層，爐體底部為氣化區(qū)域，在氣化區(qū)內(nèi)有機物在高溫下部分燃燒，供氧較少，處于貧氧燃燒氣氛，滯留時間也較短，這樣使得有機物在高溫下完全氣化，同時爐體采用立式旋風(fēng)式結(jié)構(gòu)，補氧空氣采用切向補給，增強擾動保證廢液充分氣化。爐體中上部為氧化區(qū)域，在氧化區(qū)由于氧化空氣的補充使得氧化區(qū)處于富氧狀態(tài)，高溫?zé)煔庵形赐耆纸獾挠袡C物質(zhì)在富氧狀態(tài)下進一步燃燒，并且保證較長的滯留時間，使得有機廢物在此能夠完全分解。

    3）同時設(shè)有緊急排放系統(tǒng)，一旦焚燒爐系統(tǒng)出現(xiàn)故障，氣動切換閥瞬間動作，煙氣由緊急排放系統(tǒng)排空，保證系統(tǒng)安全操作。

   4）焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的灰渣，主要是金屬的氧化物，集塵器收集的灰渣為固體廢棄物中的金屬氧化物，通過收集后填埋處理；焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水，主要為系統(tǒng)用冷卻水和循環(huán)池的循環(huán)水，定期處理循環(huán)使用；焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的廢氣，主要為N2、CO2、H2O，且已通過系統(tǒng)凈化裝置處理，排放可達到GB18485-2014 《生活垃圾焚燒污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》，通過煙囪實現(xiàn)高空達標(biāo)排放；焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲，主要為風(fēng)機泵等運行過程中產(chǎn)生的噪聲，按照GB12348-2008《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》，對系統(tǒng)設(shè)備進行消音隔噪處理，可滿足工業(yè)操作要求。

3.2.2運行指標(biāo)

   1）處理量：處理能力2~15t/d；

   2）設(shè)計參考熱值：固廢1000-1500kcal/kg；

   3）投料方式：機械投料；

   4）采輔助燃料及其低位發(fā)熱

   5）點火方式：自動；

   6）處理方式：主體燃燒→二燃室燃燒→風(fēng)冷室→應(yīng)急排放裝置→堿液噴淋塔→旋風(fēng)除塵器→布袋除塵器→引風(fēng)機→獨立煙囪；

    7）燃燒溫度：一燃室550℃左右，二燃室850℃～1200℃；

    8）停留時間：≥2秒；

    9）系統(tǒng)壓力：采用負壓設(shè)計，不逆火，-1～-5mmH2O柱；

   10）焚燒效率：≥99.9%；

    11）熱灼減率：＜5%

    12）噪聲：不超過85dBA（設(shè)備1m外）；

 4、 運行成本分析

 4.1運轉(zhuǎn)成本(2t/d)

 4.1.1、裝機總?cè)萘浚?nbsp;        實際用電量約：（根據(jù)情況）

   一燃室燃燒器            0.13KW

   二燃室燃燒器            0.13KW

    補氧風(fēng)機                0.37kw

    堿液噴霧塔              0.9kw

     引風(fēng)機                  4kw

     布袋氣泵                2.2kw

  4.1.2、耗油量：5-10kg/d

注：從垃圾入爐到一燃室溫度550℃以上,助燃機自動關(guān)閉; 一燃室溫度850℃以上,助燃機自動關(guān)閉,這個過程在20-30分鐘之間,助燃機均關(guān)閉以后整個工作過程正常運行,不需要燃油助燃.

4.2買方能源介質(zhì)要求

－  供電要求：提供三相電源，電源容量260KVA，電壓380V，允許波動5%。

－  燃油量： zui大用量10kg/d。

－  工藝用水：冷卻水，zui大用量1500L/h。

4.3 總運行成本

     電費:6.36*0.58=3.69元/h 燃油:0.42*5.8=2.44元/h 人工:8.3元/h

     合計:3.69+2.44+8.3=14.34元/h

5、工程范圍

6、熱解氣化爐特點

    1)生活垃圾焚燒爐可以通過爐口可觀察焚燒情況，安全可靠，燃料為輕柴油。
    2)該設(shè)備在生產(chǎn)時，采用了迷宮式導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，使病菌、有害氣體處理更che底，并大大節(jié)約了能源。
    3)固體廢棄物在爐內(nèi)脫水，碳化的同時所產(chǎn)生的惡臭及有害氣體，經(jīng)爐膛內(nèi)特殊迷宮式導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，二級焚燒，焚燒溫度850℃-1200℃，再進行高溫處理，滅菌、并分解為無害氣體排放。

    4)熱煙氣經(jīng)堿洗塔急冷后，杜絕了二噁英的產(chǎn)生。
    5)本裝置電氣采用控制自動系統(tǒng)，溫度設(shè)定，自動溫控，數(shù)碼顯示。

結(jié)論

    對于偏遠鄉(xiāng)村生活垃圾處理，諸城市宏利圣得環(huán)境科技有限公司開發(fā)設(shè)計生產(chǎn)的小型（2~15t/d）生活垃圾熱解氣化焚燒爐能更好地解決生活垃圾對環(huán)境的污染，是一個低消耗、無二次污染、操作方便的成熟技術(shù)，并有大量示范工程。目前，該公司正在根據(jù)農(nóng)村生活垃圾特點開發(fā)小型（10~15噸/天）垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)，屆時，大量農(nóng)村生活垃圾將變廢為寶，既處理了生活垃圾對環(huán)境的污染，又變成了能源。