主题：【资料】环保型焚烧炉-固体处理新方法

土地利用受到限制、运输费用增加，对温室气体排放的关注等一系列原因引起了污水处理厂对固体废物处理替代技术的关注。与此同时，焚烧炉装置的能源利用效率变得更高，对环境更为友好。那么，这样就可以认为焚烧炉是固体废物处理的“环保”型替代技术吗?答案是肯定的。

焚烧炉的先进行

据美国环保局估计，在美国大约有20%的废水固渣被焚烧。焚烧炉有以下一些优点:将大量固体废物变成可以处置或再利用的无菌灰烬，对环境影响小，可以全天候连续处理。大多数情况下，公司会采用比较先进的焚烧技术。在大城市，老式的多炉腔焚烧炉已经被新式的流化床焚烧炉所替代。然而，也有许多多炉腔焚烧炉采用排放控制设备进行升级后再投入使用，这样升级后的焚烧炉能够通过更多的许可验收。

最近，焚烧炉在机械脱水和热回收技术上的新进展使其能够自燃，即不需要任何辅助的化石燃料。自燃利用固体物质的生物能可以提供额外的能源用于发电，并能够降低温室气体和其他空气污染物的排放。这些进展使得焚烧成为了环保的固体废物处理替代技术。

温室气体减排

虽然美国尚未签订京都议定书，但美国目前正在讨论二氧化碳减排的可替代手段。因此，对温室气体减排的需要可能在不久的将来对焚烧装置产生影响。

将焚烧评为“环保”技术的原因是:比起土地利用、填埋和热干燥等固体废物处理技术，最近“不使用化石燃料”焚烧炉的改进使其可以减少温室气体的排放。

环保焚烧技术是指利用可再生能源或生物质能源—这里指的是废水固渣，而不是化石燃料—进行固体废物处理。利用生物质燃料进行固体废物处理比使用石化燃料更具经济效益。生物质燃料是一种“碳中性”燃料:生物质燃料的燃烧或者氧化会释放出二氧化碳，但等量的二氧化碳会被大气所吸收。这样，生物质燃料仅使大气碳进行了循环而不是增加了大气中碳含量。而使用不可再利用的化石燃料可能会增加大气中的碳含量。

可再生温室气体排放包括：环境和生物质的热氧化，使用沼气和垃圾填埋气作燃料。不可再生源包括:生物质燃烧所需的辅助燃料，运输生物质所需燃料，生物质燃料使用过程中风扇、水泵和其他设备所消耗的电能。

实际的例子

我们评估了三种设备来确定从焚烧炉中释放出的温室气体，其中有两种设备是自燃型焚烧炉，仅需要少量或者不需要化石燃料来产生辅助热量;另外一种是流化床焚烧炉，需要一些辅助化石燃料。

安大略省的皮尔地区

Lakeview污水处理厂有4台流化床焚烧炉，每台焚烧炉的额定容量是100 Mg/d。自2006年2月已有一台装置投人使用，剩下的3台到2009年才更新完毕。更新完毕后，这将是北美最大的流化床装置，总容量是400 Mg/d。

这些设备有几个方面的特点促成了自燃。热风箱设计使得加热的流化空气温度高达650 C。此外，初级热交换器采用高温废气来加热进人焚烧炉的流化空气。流化空气除了流化床体，还提供助燃气。最后，离心机将未消化的固体脱水，使干固体的含量达到28%，这样可以减少水分蒸发所需要的能量。

绿湾(威斯康辛州)都市区的污水收集系统

自二十世纪70年代绿湾污水处理厂建厂时建造的两个多炉膛焚烧炉从始自终不间断地运行。最近，人们将焚烧炉的废气洗涤塔进行了更新，同时为了燃烧更完全、废气排放量更少、操作更自由还进行了其他更新。其中一台设备于2005年重新投入使用，其容量达到了44 Mg/d。另一台设备于2007年完成了更新。更新后的焚烧炉提高了燃烧废水固渣的能力，降低了石化燃料的使用和废气排放量。

以下几个因素促进了自燃烧。首先，二级炉腔取代了一个燃烧后炉腔，这样可以不再额外使用燃料。而且，新的炉腔使得停留时间更长(1-2s)，能在较低的温度下使气体流中的有机物完全燃烧。而且，严格的空气控制使得不必再将多余空气加热到燃点。有过量空气的气流时在这一过程中需要额外的热量。而且，带式压滤机可以提供给焚烧炉23%-28%的干固体。因为固体具有更高的热值，自燃烧需要至少26%的干固体。最后，锅炉的废热还能够提供34 bar的蒸汽，可以减少石化燃料的使用，降低温室气体的排放。虽然目前该技术尚未实施，但从焚烧炉废气中回收热量确实可以产生蒸汽，生成清洁、绿色的电能供给污水处理厂使用或者进行出售。

该装置说明对于多炉腔焚烧炉来说实现自燃是可能的，但这可能仅仅是个特例，大多数多炉腔焚烧炉还需要辅助燃料。

辛辛那提的都市下水道

俄亥俄的小迈阿密废水处理厂用一台流化床焚烧炉替代了原有的多炉腔焚烧炉。该装置自从2000年开始运行，其容量达到了65 Mg/d。小迈阿密的情况类似于Lakeview，但其二级热交换器被用于羽流抑制。

和Lakeview污水处理厂一样，这里的装置也采用了热风箱设计，初级热交换装置也利用高温废气来加热流化气蒸汽。然而，该装置的额定容量是通常的一半，而且不能够自燃。带式压滤机不能够连续对未消化的固体进行脱水，一般可获得22%的干固体。当干固体含量超过26%时，该装置就可以自燃烧了。

自从2005年一系列项目改进后，该污水处理厂对天然气的使用量从11.4 GJ/Mg降到了5.7 GJ/Mg ,二氧化碳的排放降低到了9.5 kg/d.该厂还计划用高固体离心机替代带式压滤机，以降低或者消除对辅助燃料的使用。

温室气体排放比较

项目组列出了下列四种情形来比较典型固体废物处理过程中的温室气体排放:

案例1:厌氧消化+脱水十土地利用;

案例2:厌氧消化+脱水+干燥+土地利用;

案例3:脱水+流化床焚烧炉+托运灰飞;

案例4:脱水+填埋。为了起点相同，假设每天都有100 Mg的废水固渣进人消化器(或者进行脱水)，这样消化对量的减少也包括在内了。所有的情况中，电量的计算基于燃煤发电厂产生的电力。其他形式的无温室气体排放的电力来源，比氢能、风能、太阳能、或者核能等能够大大降低不可再利用部分温室气体的排放。目前美国大约有28%、安大略有多于58%的能量来源于非煤、非碳氢资源。因此，实际的排放量应该大大降低。