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。美麗鄉村建設離不開垃圾的處理。本文分析了農村垃圾對美麗村莊建設的影響,介紹了熱解氣化爐處理生活垃圾的優勢。

      2013年的中央一號文件中，中央di一次提出了“美麗鄉村”的奮斗目標，強調了農業生態建設、環境保護和綜合整治工作。黨的十九大報告把生態文明建設上升到關系中華民族永續發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代化強國的建設目標。而“美麗中國”的建設離不開“美麗鄉村”建設。2018年，中共中央、國務院引發的《關于實施鄉村振興戰略的意見》中強調要塑造美麗鄉村新風貌，持續推進宜居宜業的美麗鄉村建設。大力推進美麗鄉村建設是推進農村生態文明建設的主要舉措，是實施鄉村振興戰略的重要內容。

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

1、核心技術概述

     熱解法是一種高溫熱解氧化處理技術，即以一定量的過量空氣與被處理的有機廢物在焚燒爐內進行氧化燃燒反應，廢物中的有害有毒物質在850～1200℃的高溫下氧化、熱解而被破壞，是一種可同時實現廢物無害化、減量化、資源化的處理技術。焚燒的目的是盡可能焚毀廢物，使被焚燒的物質變為無害和減容，并盡可能減少新的污染物質產生，避免造成二次污染。對于廢物的焚燒，能同時實現使廢物減量、焚毀廢物中的毒性物質。

      熱解是通過燃燒處理廢物的一種熱力技術。燃燒是一種劇烈的氧化反應，常伴有光與熱的現象，即輻射熱，也常伴有火焰現象，會導致周圍溫度的升高。燃燒系統中有三種主要成分：燃料或可燃物質、氧化物及惰性物質。燃料是含有碳、碳氫及氫等高能量化學鍵的有機物質，這些化學鍵經氧化后，會放出熱能；氧化物是燃燒反應中不可缺少的物質，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；惰性物質不直接參與燃燒過程?？扇夹晕镔|的燃燒過程比較復雜，通常由熱分解、熔融、蒸發和化學反應等傳熱、傳質過程所組成。

2、農村生活垃圾焚燒爐系統組成

2.1焚燒系統

     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，節能、安裝調試快。立式焚燒爐是在圓形金屬殼內澆筑耐火澆注料,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

    高溫煙氣經過風冷系統進入混風室，經噴淋塔快速降溫,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，凈化后的尾氣經排風機將處理后達標的氣體引進煙囪排入大氣層。

3、設備及工藝路線

 3.1主要工藝設備及特點

 3.1.1焚燒裝置：垃圾熱解氣化爐

 (1)自動化程度高，節省人力；

 (2)整個爐膛設計分干燥層、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)爐內容積大，爐負荷大，足夠應付各種熱值廢棄物之混燒，適用范圍廣且穩定；

 (5)設計負壓燃燒，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，對焚燒物適應性強。

3.1.2 二燃室

   二次燃燒室是一個立式圓柱形的內壁襯有耐火材料的爐子。煙氣通過燃料燃燒產生的高溫層，爐體底部為氣化區域，在氣化區，廢液內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式結構，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域，在氧化區由于氧化空氣的補充使得氧化區處于富氧狀態，高溫煙氣中未完全分解的有機物質在富氧狀態下進一步高溫燃燒（≥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

   風冷系統是由冷風機及風冷系統腔體組成，主要是對煙氣進行降溫處理。此系統是經過對煙氣量的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生，等速階段又稱為表面汽化控制階段。當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，降速階段又稱為內部遷移控制階段。

3.1.5旋風除塵器

   旋風除塵機理是使含塵氣流作旋轉運動，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，粉塵被阻擋在濾袋外的表面，凈化的空氣進入袋內，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：

溫控型燃油（燃氣）燃燒機

 由空/燃混合噴出裝置、擴散盤（穩焰器）、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溫度自動控制、高溫報警和急停保護、風量自動調節等功能。

3.1.8引風機

   排風機為整個系統的心臟部位，由外殼、軸心、葉輪、軸承、馬達、皮帶等部件組成，變頻控制，可根據爐內負壓狀況調節風機轉速，可節約能源35％。排風機工作溫度為小于150℃。

3.1.9尾氣排放裝置：煙囪

    對氣體起擴散作用，排放符合我國標準，煙囪加裝采樣孔、測溫孔，方便環保驗收。

3.1.10自控或手控系統（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，連續檢測危險廢物處理過程 ；

l  現場儀表采用具有指定規格的現場總線接口 ；

l  本條處理線基于1套PLC的智能化監控系統，采集處理線內的工藝數據，控制處理線內的設備，協調處理線內的工藝過程 ；

l  單體監控系統具有手動、自動和遠程自控三種運行模式，設置就地控制操作界面，用于現場設備的控制和系統調試 ；

l  現場儀表的連接采用現場總線 ；

l  主要機械設備設現場手動控制 ( 通過機側控制箱 ) 、自動控制 ( 通過處理線控制系統 )和遠程控制（通過中央控制系統）；

l  設備防護等級 : 戶外 ：IP65, 戶內 :IP55；

l  設置必要的閉路電視監控點 , 監視主要生產設施的運行。

     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備主要有：垃圾熱解爐、二次燃燒室、風冷系統、應急排放裝置、堿液噴霧塔、旋風除塵器、布袋除塵器、排風機、煙囪、補氧系統、燃油（燃氣）助燃溫控燃燒器、連接煙道、儀器儀表控制系統等。

     操作流程：1）操作人員先將風機打開，吹掃系統內殘余氣體。然后啟動燃燒室附設的燃燒器，將固體廢棄物由人工投入燃燒室。爐內的廢料在高熱值燃料的助燃、空氣擾動作用下干燥、攪拌，在爐內經高溫熱解燃燒，燃燒溫度在550-850度左右，廢料在爐內總滯留時間0.5h，整個燃燒過程呈負壓狀態。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壁襯有耐火材料的爐子。煙氣通過助燃燃料燃燒產生的高溫層，爐體底部為氣化區域，在氣化區內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式結構，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域，在氧化區由于氧化空氣的補充使得氧化區處于富氧狀態，高溫煙氣中未完全分解的有機物質在富氧狀態下進一步燃燒，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）同時設有緊急排放系統，一旦焚燒爐系統出現故障，氣動切換閥瞬間動作，煙氣由緊急排放系統排空，保證系統安全操作。

   4）焚燒系統產生的灰渣，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；焚燒系統產生的廢水，主要為系統用冷卻水和循環池的循環水，定期處理循環使用；焚燒系統產生的廢氣，主要為N2、CO2、H2O，且已通過系統凈化裝置處理，排放可達到GB18485-2014 《生活垃圾焚燒污染物控制標準》，通過煙囪實現高空達標排放；焚燒系統產生的噪聲，主要為風機泵等運行過程中產生的噪聲，按照GB12348-2008《工業企業廠界噪聲標準》，對系統設備進行消音隔噪處理，可滿足工業操作要求。

3.2.2運行指標

   1）處理量：處理能力2~15t/d；

   2）設計參考熱值：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熱

   5）點火方式：自動；

   6）處理方式：主體燃燒→二燃室燃燒→風冷室→應急排放裝置→堿液噴淋塔→旋風除塵器→布袋除塵器→引風機→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）系統壓力：采用負壓設計，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（設備1m外）；

 4、 運行成本分析

 4.1運轉成本(2t/d)

 4.1.1、裝機總容量：         實際用電量約：（根據情況）

   一燃室燃燒器            0.13KW

   二燃室燃燒器            0.13KW

    補氧風機                0.37kw

    堿液噴霧塔              0.9kw

     引風機                  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,助燃機自動關閉; 一燃室溫度850℃以上,助燃機自動關閉,這個過程在20-30分鐘之間,助燃機均關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)該設備在生產時，采用了迷宮式導流結構，使病菌、有害氣體處理更che底，并大大節約了能源。
    3)固體廢棄物在爐內脫水，碳化的同時所產生的惡臭及有害氣體，經爐膛內特殊迷宮式導流結構，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)熱煙氣經堿洗塔急冷后，杜絕了二噁英的產生。
    5)本裝置電氣采用控制自動系統，溫度設定，自動溫控，數碼顯示。

結論

    對于偏遠鄉村生活垃圾處理，諸城市宏利圣得環境科技有限公司開發設計生產的小型（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境的污染，是一個低消耗、無二次污染、操作方便的成熟技術，并有大量示范工程。目前，該公司正在根據農村生活垃圾特點開發小型（10~15噸/天）垃圾焚燒發電技術，屆時，大量農村生活垃圾將變廢為寶，既處理了生活垃圾對環境的污染，又變成了能源。