來源：中國百科網(wǎng)

  目前我國城市生活垃圾處理技術(shù)主要有：衛(wèi)生填埋、堆肥和焚燒發(fā)電等。在城市化建設(shè)進(jìn)程加快的同時土地資源也日益緊張，因而越來越多的垃圾會采用焚燒發(fā)電的處理方式來實(shí)現(xiàn)城市生活垃圾的減容化、減量化和資源化。與傳統(tǒng)的化石燃料發(fā)電廠相比，燃料不同是垃圾焚燒發(fā)電廠的一個主要特性。在這個不同中，垃圾水分的含量高、變化大是一個比較重要的因素。研究垃圾水分變化對垃圾焚燒發(fā)電廠的影響并予以有效消減，可以提高焚燒效率、降低運(yùn)營成本，達(dá)到節(jié)能減排、提高垃圾焚燒發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益的目的，繼而保證垃圾焚燒發(fā)電廠的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，為社會的環(huán)保事業(yè)作出貢獻(xiàn)。

一、目前我國城市生活垃圾特性及研究狀況

　　城市生活垃圾的組成和特性受居民生活水平、能源結(jié)構(gòu)、季節(jié)變化、收集方式等影響，使得垃圾組份和理化特性具有復(fù)雜性、多變性和地域差異性。通過對我國某中等較發(fā)達(dá)城市11個行政區(qū)的生活垃圾的組分進(jìn)行抽樣調(diào)查，組分多以廚余垃圾類最多，平均為55.8%；紙張類的比例平均為7.6%；塑料的比例平均為15.1%；以水份、可燃份、灰份來劃分垃圾，水份平均為50.5%，可燃成份平均為34.5%，灰份平均為15.0%，在這三個成分里水分最高。目前筆者所了解到的國內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)、研究人員的研究結(jié)果對垃圾水分的描述基本上都是在40%至60%范圍內(nèi)，少量也有超過60%的描述。而在發(fā)達(dá)國家如美國，其進(jìn)入垃圾焚燒發(fā)電廠的垃圾水分僅約2%。這個情況與目前我國城市生活垃圾廚余組分高相吻合，也和垃圾在社會上的收集、儲存、轉(zhuǎn)運(yùn)等各個環(huán)節(jié)有關(guān)。

  垃圾的化學(xué)成分也因不同的城市、不同的季節(jié)、不同的居民生活水平而不同。但對垃圾焚燒發(fā)電廠來說，它在這方面主要考慮的是煙氣處理問題和熱值問題。煙氣處理是垃圾焚燒處理的一個重要話題，本文不做重點(diǎn)探討。在垃圾焚燒發(fā)電中，垃圾作為燃料，它的化學(xué)成分決定了熱值。目前我們檢測垃圾成分雖然繁瑣，但技術(shù)上也沒有難處，已知垃圾元素組成，則可用Dulong方程近似計(jì)算出垃圾的低位熱值：

  LHV=2.32[14000mc+45000(mH-mO/3)-760mCl+4500ms] 式中LHV—低位熱值（kJ/kg）；mc、mH、mO、mCl、ms—碳、氧、氫、氯和硫的摩爾質(zhì)量或者用氧彈量計(jì)測量垃圾的高位熱值，換算出垃圾的低位熱值：

  LHV=HHV-2420[H2O+9(H-Cl/35.5-F/19)] 式中LHV—低位熱值（kJ/kg）；HHV—高位熱值（kJ/kg）；H2O—焚燒產(chǎn)物中水的質(zhì)量百分比；H、Cl、F—?dú)?、氯、氟的質(zhì)量百分比垃圾作為燃料的特性，從化學(xué)成分和熱值來看似乎已經(jīng)足夠了，但從實(shí)際的工程應(yīng)用中，我們還比較缺乏垃圾水分變化對其燃料特性的研究和認(rèn)識，也較少的關(guān)注垃圾水分變化對垃圾焚燒發(fā)電廠的影響。

二、垃圾水分變化對其燃料特性的影響

　　1.水分含量高的垃圾低位熱值低一定成分、單位質(zhì)量的干垃圾完全燃燒能夠產(chǎn)生的熱量是一定的。前文提及不同城市、不同季節(jié)、不同的居民生活水平會形成垃圾的成分不同，但對一個較大的社會體系來說，它的變化是在一個較小的范圍內(nèi)的：對于一座城市，每天產(chǎn)生成百上千噸垃圾，垃圾從每一個家庭到每一個社區(qū)，從每一個社區(qū)到每一個垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站，從每一個垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站到垃圾壓縮站，從每一個垃圾壓縮站再運(yùn)到垃圾焚燒發(fā)電廠，在長途跋涉的過程中不斷被摻和均勻，進(jìn)入垃圾焚燒發(fā)電廠還會經(jīng)過轉(zhuǎn)料、堆碼、發(fā)酵、翻料、投料的過程，在這些過程中垃圾繼續(xù)被攪拌、摻和，所以我們認(rèn)為垃圾焚燒廠在焚燒垃圾的時候，如果僅僅以干垃圾來說，它組成成分是在一個較小的范圍內(nèi)變化的；也就是說，干垃圾的熱值基本上是穩(wěn)定的。在干垃圾的這個穩(wěn)定范圍內(nèi)，作為垃圾焚燒發(fā)電廠的燃料的城市生活垃圾的熱值隨水分變化而變化，而且很明顯的是：垃圾的水分含量越高，其低位熱值就會越低。

  如：實(shí)測某城市生活垃圾熱值如右表。水分含量在55%左右的垃圾，其干基高位熱值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其濕基高位熱值，甚至是一倍還多；而垃圾焚燒發(fā)電廠實(shí)際在生產(chǎn)中能夠利用的濕基低位熱值僅僅是干基高位熱值的四分之一多一些，還不到三分之一。

  而且我們在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)：熱值低的垃圾在燃燒過程不易完全充分的燃燒，會減弱焚燒效果，導(dǎo)致爐渣的熱酌減率上升，煙氣CO增加，使得燃燒的生成物偏離我們的預(yù)期，在影響煙氣合格排放的同時也增加了垃圾燃燒的熱損失，降低了垃圾焚燒發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。這是有違垃圾焚燒發(fā)電廠作為環(huán)保企業(yè)節(jié)能減排的初衷的。

  2.水分含量高的垃圾活性較低，燃燒不容易一般來說，垃圾焚燒依次經(jīng)過干燥、熱分解、燃燒、燃盡四個階段，這四個階段沒有明顯的分界線，僅在時間上有一個先后分別。日常生活常識已經(jīng)告訴我們，水分含量高的垃圾在干燥時會吸收大量的熱使水分由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，這樣會降低焚燒的溫度，影響熱分解和燃燒，增加垃圾燃盡的難度。同時，垃圾溫度升高，在快速急劇干燥的同時發(fā)生熱分解的過程中迅速發(fā)生一系列的物理、化學(xué)變化，容易凝聚成塊狀，減少和空氣的接觸面積，使烘干過程變得不完全，同樣影響熱分解和并影響燃燒的效果，增加垃圾燃盡的難度，這樣的最終結(jié)果基本上就是垃圾燃燒不完全，而且在垃圾焚燒過程中，干燥不好、熱分解不好、燃燒不好極有可能形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致垃圾的焚燒無法持續(xù)或達(dá)不到環(huán)保要求，這時就需要投用輔助燃料來改善燃燒的環(huán)境。

  生產(chǎn)實(shí)踐中，為保證水分含量高的垃圾能夠很好的燃燒，增加更多的熱空氣去烘干它、幫助它燃燒也不失為一個好的方法，而且工程應(yīng)用中我們從垃圾焚燒爐的設(shè)計(jì)到垃圾焚燒生產(chǎn)中也是這樣做的。但增加了熱空氣量一方面會增加焚燒爐排煙的熱損失，同時也會增加焚燒、余熱鍋爐受熱面積灰的可能，以致垃圾焚燒發(fā)電廠的熱效率下降，不利于垃圾焚燒發(fā)電廠的效益提高。

  不論是增加用于干燥的熱空氣還是添加輔助燃料，都會造成能源消耗增加,這同樣是有違垃圾焚燒發(fā)電廠作為環(huán)保企業(yè)節(jié)能減排的初衷的。

  讓水分含量高的垃圾能夠很好的燃盡還有一個方法就是增加垃圾焚燒的時間，但這樣從焚燒爐的設(shè)計(jì)、制造上會額外的增加焚燒爐的體積、或者在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)用中減少垃圾的焚燒量，降低焚燒的效率。

  也就是說，水分含量高的垃圾熱值低，對燃燒條件的要求高，為了保證焚燒效果，我們需要加大設(shè)備投資或者降低工廠產(chǎn)能。

  三、垃圾水分對垃圾焚燒發(fā)電廠的影響前面僅從垃圾水分對其燃料特性的影響來分析了垃圾水分對垃圾焚燒的影響，實(shí)際上垃圾水分對垃圾焚燒發(fā)電廠的影響遠(yuǎn)不止這些。

  首先，水分含量高的垃圾在收集、轉(zhuǎn)運(yùn)的過程中會有較多的滲濾液產(chǎn)生。一方面，水分增加了垃圾運(yùn)輸?shù)闹亓?、需要增加運(yùn)力；另一方面，對運(yùn)輸車輛車廂的嚴(yán)密性要求提高，如果在運(yùn)輸沿途有大量的滲濾液滴漏，還需要清洗灑掃地面。滲濾液沿途滴漏問題雖然不會直接給垃圾焚燒發(fā)電廠造成影響，但對其社會反方面的影響是很大的；其次，含水量高的垃圾進(jìn)入垃圾焚燒發(fā)電廠后會產(chǎn)生較多的滲濾液，這增加了滲濾液收集和處理的工作量，也增加了滲濾液處理設(shè)備的投資；第三，為充分析出含水量高的垃圾里的滲濾液，需要增加垃圾在垃圾儲坑里的停留時間，這樣就必須增加垃圾儲坑的尺寸，增加了垃圾焚燒發(fā)電廠的占地面積和投資；第四就是前文提到的水分含量高的垃圾焚燒不容易，需要額外的增大焚燒爐或者降低產(chǎn)能，投用輔助燃料，同時也增加了環(huán)保達(dá)標(biāo)的難度，而且在焚燒垃圾的時候，大量的熱能隨水分蒸干而損失掉，會嚴(yán)重降低垃圾焚燒發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益；第五，垃圾水分變化大，對垃圾焚燒發(fā)電廠焚燒工況的穩(wěn)定性影響大，同時增加環(huán)保節(jié)能的難度。

  四、怎樣降低垃圾水分對垃圾焚燒發(fā)電廠的影響降低垃圾水分對垃圾焚燒發(fā)電廠的影響

  最主要的是從各個環(huán)節(jié)上降低垃圾的水分，期望垃圾入爐焚燒的時候水分最低。要做到這點(diǎn)，從城市生活垃圾的產(chǎn)生到最終的焚燒過程來看，可以從廠外、廠內(nèi)兩個方面著手。

  在廠外，首先是垃圾產(chǎn)生的時候。一般來說，城市生活垃圾主要由各個家庭、餐館酒樓、醫(yī)院學(xué)校以及農(nóng)貿(mào)商場等在生活、經(jīng)營中的廢棄物組成，其水分主要來源于餐、廚余垃圾，而餐廚余垃圾又在城市生活垃圾中所占的比例較大。城市生活垃圾成分比較復(fù)雜，在一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)形成比較完整的垃圾分類收集體系， 這對其垃圾焚燒發(fā)電廠無論從環(huán)保性來說也好、從經(jīng)濟(jì)性來說也好，都是一個相當(dāng)有利的因素。在我國也有較多的專家學(xué)者和環(huán)保人士在倡導(dǎo)垃圾分類收集，但從我國國情來看，這是將會是一個復(fù)雜而漫長的過程。提高城市生活垃圾的品質(zhì)（針對垃圾焚燒發(fā)電廠的燃料特性）可以從降低水分開始，而且方法簡單，僅僅需要倡導(dǎo)市民在丟棄餐、廚余垃圾前先濾干水而已，大不了再擠一擠水。筆者在福州紅廟嶺垃圾焚燒發(fā)電廠工作的近兩年時間內(nèi)，接待了由福州環(huán)保局等單位組織的近千名來廠參觀、了解環(huán)保處置垃圾的普通市民，在向他們介紹了紅廟嶺垃圾焚燒發(fā)電廠的生產(chǎn)工藝流程、垃圾含水量對處理垃圾的影響之余，建議他們在丟棄餐、廚余垃圾時濾干水或者在擠一擠，比較容易的就得到了他們的支持和首肯。其實(shí)，市民的濾干水、擠一擠，城市生活垃圾總的含水量的下降也許不到5%，但這個簡單的習(xí)慣養(yǎng)成也許能夠充分的喚醒市民的環(huán)保意識，為今后會開展的垃圾分類收集工作作一點(diǎn)鋪墊，同時也能通過降低一些垃圾水分減少對垃圾焚燒發(fā)電廠的影響。

  其次，垃圾在收集、轉(zhuǎn)運(yùn)的過程中，雨水、露霧的凝結(jié)水會導(dǎo)致垃圾的含水量增加，這就對我們的垃圾運(yùn)輸工具提出了一個嚴(yán)密性的要求。在滿足運(yùn)輸工具嚴(yán)密性要求的同時，也解決了滲濾液沿途撒漏、臭氣沿途飄散的問題。在這里，選用密閉壓縮垃圾運(yùn)輸車是一個很好的辦法。密閉壓縮垃圾運(yùn)輸車能夠有效的阻止外界的水分進(jìn)入運(yùn)輸過程中的垃圾，同時，其自身的壓縮裝置還能夠?qū)⒗w積減少，壓出10%至15%的水分。另外，在一些較大的垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站，可以設(shè)置較大功率的垃圾壓縮裝置，將垃圾壓縮后再轉(zhuǎn)運(yùn)到垃圾焚燒發(fā)電廠，這樣可以減少垃圾水分15%至20%。在減少運(yùn)力支出的同時，降低垃圾水分對焚燒發(fā)電廠的影響。新垃圾擠壓出來的滲濾液BOD和COD濃度相對較小，處理的難度也會相對更小。

  在垃圾焚燒廠內(nèi)，一方面要注意垃圾車傾倒時垃圾和滲濾液的分開傾倒，使垃圾在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的滲濾液不要進(jìn)入垃圾坑；另一方面，更重要的是要做好垃圾的堆碼發(fā)酵、滲濾液的析出和排出工作，使入爐垃圾的含水量盡量降低。例如重慶同興垃圾焚燒廠在2010年4月對其垃圾坑排水系統(tǒng)進(jìn)行了簡單改造，結(jié)合其它措施，短時間內(nèi)其入廠噸垃圾發(fā)電量就增加了10%以上。

  五、結(jié)束語

  筆者在較長期的垃圾焚燒發(fā)電生產(chǎn)組織和基層管理中通過對基礎(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)進(jìn)入焚燒爐的垃圾水分每變化1%，其入廠噸垃圾發(fā)電量會相應(yīng)的有約4至10kwh的變化。由于在垃圾焚燒發(fā)電的生產(chǎn)過程中引起全廠熱效率變化的因素太多，運(yùn)行參數(shù)收集的時間長度不夠，無法對此進(jìn)行量化分析，但垃圾水分對垃圾焚燒發(fā)電廠的影響是不容質(zhì)疑的，而且這個影響不僅僅在垃圾焚燒發(fā)電廠運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)效益上，還會表現(xiàn)在垃圾焚燒發(fā)電廠的設(shè)計(jì)和建設(shè)上，也在很大程度上表現(xiàn)在社會公眾對垃圾焚燒發(fā)電廠的關(guān)注度上。而我們現(xiàn)在還較少的關(guān)注垃圾水分對垃圾焚燒發(fā)電廠的影響，希望本文能夠拋磚引玉，引起更多的同行、專家們關(guān)注、研究并解決這一問題，為社會的環(huán)保事業(yè)作出貢獻(xiàn)。