生活垃圾焚燒發(fā)電廠的垃圾滲濾液含有多種有害有機物、重金屬等，CODCr和BOD5遠高于城市污水，氨氮濃度高，并具有很強的惡臭味，必須進行徹底無害化處理。

鑒于有專家認為國內(nèi)垃圾含水量高、熱值低、滲濾液不能回噴入爐焚燒，而當前國內(nèi)絕大部分垃圾發(fā)電廠的垃圾滲濾液處理方法多為生物處理法、物化處理法或其聯(lián)合處理方法，這些方法的過程復(fù)雜、成本昂貴、無害化相對不夠徹底，筆者追溯了垃圾滲濾液的來源，基于垃圾元素分析所做的燃燒計算和熱力計算的數(shù)據(jù)設(shè)計的垃圾焚燒發(fā)電鍋爐，理論上只有自動跟蹤把屬于入爐焚燒垃圾的那部分滲濾液全部充分細霧并均勻噴入爐內(nèi)完全焚燒后，將垃圾滲濾液全部入爐焚燒，才不會影響鍋爐功率、效率、排煙溫度等各種設(shè)計參數(shù)，提出了滲濾液全部入爐焚燒的具體工藝，即滲濾液的充分細霧、霧化滲濾液噴入口的數(shù)量及其相應(yīng)位置和角度、滲濾液噴入量如何隨入爐垃圾焚燒量自動跟蹤相匹配等，旨在進一步完善垃圾無害化焚燒技術(shù)。

焚燒城市生活垃圾可使垃圾減重80%、減容90%，還能將其余熱發(fā)電或直接工業(yè)應(yīng)用，實現(xiàn)生活垃圾無害化、減量化和資源化，焚燒處理已經(jīng)成為國際上處理垃圾和醫(yī)療、醫(yī)藥危險廢物的主流技術(shù)。

與此同時，垃圾在焚燒爐前的貯坑中產(chǎn)生的毒性強、氨氮濃度高、并具有很強惡臭味的滲濾液必須進行徹底無害化處理，垃圾焚燒后的煙氣必須進行嚴格的凈化并符合環(huán)保要求才能排放，這也是垃圾焚燒無害化處理的重要內(nèi)容。

因為垃圾滲濾液是在其物流最終處理位置，即在垃圾填埋場或垃圾焚燒發(fā)電廠的貯坑中，經(jīng)數(shù)天擠壓、厭氧發(fā)酵從垃圾中瀝出的，而垃圾工業(yè)分析和元素分析數(shù)據(jù)的一級樣品來自垃圾產(chǎn)生源功能區(qū)，因此，垃圾滲濾液原本就是垃圾工業(yè)分析或元素分析中含水量（War）的一部分，是因為垃圾的特殊物性和在貯坑中的特殊條件而被分離的。

研究表明，War為33%的水煤漿和War為34.63%的褐煤均能夠在的爐膛內(nèi)正常連續(xù)燃燒。筆者研究認為：只有基于包括全水分在內(nèi)的垃圾元素分析數(shù)據(jù)的燃燒計算和熱力計算設(shè)計的垃圾焚燒發(fā)電鍋爐，將垃圾滲濾液全部回噴入爐焚燒，理論上才不影響鍋爐功率、效率、排煙溫度等設(shè)計參數(shù)。

其關(guān)鍵技術(shù)是滲濾液的充分細霧、霧化滲濾液噴入及相應(yīng)位置和角度、滲濾液噴入量如何隨入爐垃圾焚燒量自動跟蹤相匹配。將垃圾滲濾液全部入爐徑直焚燒徹底無害化，是簡單、經(jīng)濟、科學(xué)的手段；中國有條件、有能力將垃圾發(fā)電項目中的“鍋”和“爐”一體化設(shè)計、制造和安裝，如此，鍋爐的性能將會更好，項目的建設(shè)費用會更低，鍋爐的使用壽命會更長。

當前國內(nèi)絕大部分垃圾發(fā)電廠的滲濾液采用生物處理法或物化處理法或聯(lián)合方法進行處理，這些方法過程復(fù)雜、成本昂貴、無害化相對不夠徹底，對于有條件焚燒的垃圾發(fā)電廠不是長久之計。據(jù)此，筆者提出了將垃圾滲濾液全部入爐焚燒的方案，并就入爐焚燒方案的科學(xué)性、技術(shù)性和可行性進行分析。

1滲濾液及性質(zhì)

1.1滲濾液的來源

垃圾發(fā)電項目籌劃時技術(shù)準備的內(nèi)容之一就是獲取項目所在地垃圾的特性參數(shù)。用于垃圾發(fā)電鍋爐設(shè)計的生活垃圾物理成分、工業(yè)分析和元素分析的一次樣品，來自垃圾產(chǎn)生源功能區(qū)的原始垃圾，經(jīng)分選、破碎、縮分后作為分析樣品，比垃圾發(fā)電廠垃圾接收大廳的垃圾更具有代表性和穩(wěn)定性。

中國大中城市生活垃圾的物理組成主要包括廚余、紙布、皮革、塑料、橡膠、竹木、紡織品、動植物殘體等，工業(yè)分析和元素分析的低位熱值(Qar)一般為4186~5807kJ/kg、War一般為30%~50%，其中廚余垃圾對War的貢獻最大。

生活垃圾工業(yè)分析水分類同燃煤的工業(yè)分析全水分，包括垃圾細微通道內(nèi)的內(nèi)水(War,n)和附著在其物理組成物表面的外水(War,w)，即War=War,n+War,w。生活垃圾在產(chǎn)生、收集、轉(zhuǎn)運、存貯的過程中，會有一定的廢水（主要是外水）不斷瀝出，按照環(huán)保要求垃圾運輸過程封閉必須嚴密，其受雨水的淋浴概率較低且可以預(yù)防，因此到達垃圾焚燒發(fā)電廠的垃圾War一般小于50%。

垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐前端貯坑中的垃圾，經(jīng)過多天的擠壓、厭氧發(fā)酵而產(chǎn)生的組分復(fù)雜、有機物濃度較高的廢水，稱之為生活垃圾滲濾原液簡稱滲濾液，其質(zhì)量占垃圾總質(zhì)量的比例一般為10%~30%。

因為滲濾液是垃圾工業(yè)分析或元素分析含水量組成的一部分，垃圾發(fā)電廠的垃圾貯坑設(shè)計得比較大且分隔為兩部分，使存貯垃圾按入坑先后時間交替入爐，從而使入坑垃圾有足夠時間擠壓、厭氧發(fā)酵和瀝濾，同時還專門設(shè)計了便于滲濾液瀝出、存貯、輸出的系統(tǒng)，使入爐焚燒的垃圾含水量相對降低、熱值相對升高，以利于垃圾的烘干、著火、燃燒和燃盡。

1.2滲濾液成分分析

滲濾液是由于垃圾經(jīng)擠壓、厭氧發(fā)醇瀝出的，其主要是微生物的代謝過程或生化過程，沒有常規(guī)的化學(xué)變化和原子反應(yīng)，因此包括滲濾液在內(nèi)的垃圾總熱值沒有改變。

滲濾液的90%是在垃圾產(chǎn)生后48h內(nèi)瀝出的，其含有93種有機化合物，其中22種被列入我國和美國環(huán)境保護局環(huán)境優(yōu)先控制的污染物，有的被確認為可疑致癌物，有的被確定為促癌物或輔癌物。

滲濾液外觀呈黃褐色或灰褐色，有機污染物和氨氮濃度較高，揮發(fā)氣體帶有強烈的惡臭味，容易使人產(chǎn)生惡心、頭暈等癥狀。其水質(zhì)情況：pH為4~8，BOD5為10000~50000mg/L，CODCr為20000~80000mg/L，SS為500~10000mg/L，此外還含有多種重金屬，某地垃圾滲濾液的典型特性見表1。

表1某地垃圾滲濾液的典型指標

2016年關(guān)于《垃圾發(fā)電廠滲濾液處理技術(shù)規(guī)范》征求意見稿中，認為垃圾發(fā)電廠滲濾液水質(zhì)的確定，宜以夏季豐水期的實際測定最大數(shù)據(jù)為準，在無法獲得實際數(shù)據(jù)時，可參照表2及同類地區(qū)垃圾發(fā)電廠的實測數(shù)據(jù)合理選取。

表2垃圾發(fā)電廠滲濾液典型水質(zhì)

由表1、2可見，滲濾液偏酸性，有害成分雖然占比不大，但是危害卻很嚴重，而且治理技術(shù)難度大、投資運行費用高，已經(jīng)成為現(xiàn)今垃圾徹底無害化的難點[15-17]。滲濾液的產(chǎn)生量與工業(yè)分析中的含水量相關(guān)，隨著它的瀝出，單位垃圾的熱值必然相應(yīng)增加。

2滲濾液處理

當前國內(nèi)絕大部分垃圾發(fā)電廠的滲濾液采用獨立的生物處理法、物化處理法或聯(lián)合處理方法（表3）。成本高、同時過程復(fù)雜、無害化相對不夠徹底是滲濾液處理的關(guān)鍵問題，所以尋找更加經(jīng)濟科學(xué)的、具有技術(shù)創(chuàng)新性的無害化方法成為必然。

表3我國西南部地區(qū)垃圾填埋場滲濾液處理方法的技術(shù)性、經(jīng)濟性、可靠性比較

3滲濾液全部回噴焚燒的可行性

3.1生活垃圾物理組成、元素分析、燃燒計算

根據(jù)檢測及統(tǒng)計資料整理的某市區(qū)垃圾的物理組成平均值見表4，其對應(yīng)的工業(yè)分析和元素分析平均值分別見表5和表6。

表4某市區(qū)生活垃圾物理組成平均值(干基重量比例）

表5對應(yīng)的垃圾工業(yè)分析統(tǒng)計平均值

表6對應(yīng)的垃圾元素分析統(tǒng)計平均值

因為城市生活垃圾物理組成及熱值的多變性，對垃圾的元素分析數(shù)據(jù)作20年的預(yù)測擴展性修正，最終整理出的用于垃圾焚燒發(fā)電鍋爐設(shè)計的生活垃圾元素分析修正平均值見表7。燃燒空氣、煙氣、不同過量空氣系數(shù)下爐膛內(nèi)煙氣的理論焓值，按文獻分別為：

垃圾在無補充燃料情況下，根據(jù)表7數(shù)據(jù)得到的燃燒煙氣溫焓對應(yīng)值見表8，由表8得到不同過量空氣系數(shù)條件下爐膛內(nèi)的理論燃燒溫度見表9。

表7 對應(yīng)的生活垃圾元素分析統(tǒng)計修正平均值(用于垃圾焚燒發(fā)電鍋爐設(shè)計)

表8 表7特性的垃圾在沒有補燃情況下的煙氣溫焓對應(yīng)值

表9 不同過量空氣系數(shù)條件下爐膛內(nèi)的理論燃燒溫度

由表9可知：對于低位熱值為6639kJ/kg、包括滲濾液的含水量為43.07%的某市區(qū)生活垃圾，要想獨立連續(xù)穩(wěn)定地燃燒，且燃盡室出口煙氣溫度不低于1000℃(標準大于850℃)，除了合理的爐膛幾何形狀和尺寸外，過量空氣系數(shù)的大小將起決定性作用；將屬于入爐垃圾的所有滲濾液細霧后均勻噴入爐內(nèi)焚燒，要使焚燒連續(xù)、穩(wěn)定、完全，α≤1.50時是有一定保險系數(shù)的，如果α＞1.50，根據(jù)經(jīng)驗將需要添加輔助燃料，且α越大輔助燃料的添加量就越多。

3.2垃圾發(fā)電廠滲濾液不能全部回噴焚燒的原因分析

為了使垃圾能夠充分被焚燒達到徹底無害化，受現(xiàn)有的燃燒技術(shù)水平所限，垃圾焚燒的過量空氣系數(shù)，國內(nèi)外的現(xiàn)行標準普遍都很大，我國垃圾焚燒的過量空氣系數(shù)標準值為2.1，實際運行的垃圾發(fā)電鍋爐的過量空氣系數(shù)多為1.8~2.22，文獻推薦為1.7~2.5。

根據(jù)表9不難看出，當前垃圾發(fā)電廠垃圾滲濾液不能全部回噴入爐焚燒的根本原因是過量空氣系數(shù)太大，若將滲濾液全部強行回噴入爐焚燒，勢必要添加許多輔助燃料，如此的顧此失彼，被認為完全失去了資源化的初衷。然而將滲濾液單獨處理的現(xiàn)行做法，實踐證明并不簡單、經(jīng)濟、科學(xué)和更加無害化。

3.3滲濾液全部回噴焚燒方案

因為垃圾的工業(yè)分析或元素分析數(shù)據(jù)是垃圾焚燒發(fā)電鍋爐的燃燒計算、傳熱計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計的原始數(shù)據(jù)，即鍋爐是按具體垃圾包括含水量在內(nèi)的特性設(shè)計的，已經(jīng)考慮了原本屬于垃圾全水分中的滲濾液對燃燒各參數(shù)的影響。

因此，只有將屬于入爐焚燒垃圾的那部分滲濾液全部細霧并自動跟蹤按比例回噴入爐完全焚燒后，鍋爐的出力、效率、排煙溫度等參數(shù)才能和理論的設(shè)計值相接近，否則只能說明鍋爐設(shè)計沒有針對所在地區(qū)的垃圾特性或設(shè)計不合格。

值得注意的是，雖然垃圾全水分跟隨各種物理組成物一起入爐層狀往復(fù)爐排焚燒按計算是連續(xù)、穩(wěn)定可靠的，但是把全水分中的大部分從垃圾中分離出來（滲濾液污水），用不同的燃燒方式（污水的霧化懸浮燃燒和垃圾的層狀往復(fù)爐排燃燒）同時在一個共用爐膛中燃燒，燃燒工況就未必連續(xù)、穩(wěn)定和可靠。

研究認為，了解水分對垃圾焚燒過程的影響規(guī)律至關(guān)重要其關(guān)鍵技術(shù)是滲濾液的充分細霧；恰當?shù)撵F化滲濾液回噴入口數(shù)量及其相應(yīng)位置和角度；滲濾液回噴量與入爐垃圾焚燒量自動跟蹤匹配。

為免去垃圾發(fā)電廠常規(guī)汽氣空氣預(yù)熱器，采用高溫?zé)煔庖淦鱗26,30]能夠使爐膛出口1000℃的高溫?zé)煔獗还娘L(fēng)機出口帶壓來自爐前垃圾貯坑上方20℃的空氣引射，并混合成溫度為（300±30）℃、氧含量為16%±2%的高溫低氧燃燒空氣，不但可以將過量空氣系數(shù)降到1.2以下，而且包括燃燒室和燃盡室的爐膛內(nèi)，還具有過量空氣系數(shù)為1.68（引射器引射系數(shù)u=0.40時）的煙氣湍流強度效應(yīng)，同時燃盡室以后煙道內(nèi)的煙氣參數(shù)和實際過量空氣系數(shù)相對應(yīng)的關(guān)系，與常規(guī)鍋爐理論計算的完全相同，具有超低污染物生成、超低污染物排放、超高節(jié)能的綜合燃燒效果。垃圾發(fā)電廠滲濾液全部回噴入爐焚燒方案原理見圖1。

圖1垃圾發(fā)電廠滲濾液全部回噴入爐焚燒原理

由圖1可知，垃圾發(fā)電廠滲濾液全部回噴入爐焚燒系統(tǒng)主要包括：

1)滲濾液收集、減量、粗濾、輸送系統(tǒng)，即圖1中序22、21、20、16、23及其相關(guān)管道、閥門和控制元件；

2)滲濾液自動過濾去除顆粒懸浮物并進入低位存儲系統(tǒng)，即圖1中序25、17及其相關(guān)管道、閥門和控制元件；

3)滲濾液爐前增壓細霧噴射系統(tǒng)，即圖1中序1~11、13及其相關(guān)管道、閥門和控制元件；

4)自動過濾器及部分管道適時的清洗系統(tǒng)，采用過濾后的滲濾液清洗疏通自動過濾器25、螺桿泵16的進出管道，主要包括圖1中序14及其相關(guān)管道、閥門和控制元件。

3.3.1垃圾發(fā)電廠滲濾液的有限減量方法

將垃圾發(fā)電廠滲濾原液池19底部固體顆粒濃度高的滲濾原液連續(xù)或間斷均勻噴灑在垃圾表面，隨垃圾均勻入爐焚燒的工況比單獨細霧回噴入爐焚燒的工況更加穩(wěn)定可靠，同時也減少了單獨細霧回噴的滲濾液。

被噴灑的滲濾液，一部分會附著在垃圾表面一起入爐焚燒，少量水分會被蒸發(fā)，部分易揮發(fā)有毒物質(zhì)也被揮發(fā)到空氣中，不過垃圾貯坑較為封閉，蒸發(fā)的水分和有毒揮發(fā)物會被鼓風(fēng)機的入口吸走最終進入燃燒室被焚燒。

鑒于垃圾顆粒表面積較多，這種方法會使入爐焚燒的滲濾液減少近半，

是滲濾液全部回噴入爐焚燒做法的重要組成。

3.3.2滲濾液的過濾

滲濾液回噴入爐焚燒前必須將其有效過濾，濾去影響細霧的固體顆粒和懸浮雜物。滲濾液細霧前的過濾包括圖1中粗過濾器21、自動過濾器25和精過濾器11，過濾器的濾網(wǎng)孔直徑不應(yīng)大于細霧噴嘴最小孔徑的80%。

過濾器使用一定時間后會因堵塞而影響正常過濾，且出現(xiàn)進出口壓力差，此時，需要根據(jù)壓差信號自動啟動反沖洗，待壓差消失后再自動恢復(fù)到過濾狀態(tài)。為了不增加滲濾液的量，建議采用過濾后的滲濾清液作為沖洗介質(zhì)，但相關(guān)元件和管道的防腐性能必須滿足要求。

3.3.3滲濾液的霧化

滲濾液的霧化粒徑大小對于其入爐后爐內(nèi)燃燒工況變化的均勻性、可控性具有重要影響。雖然壓縮空氣介質(zhì)霧化的工作壓力較?。ǎ?.70MPa）、噴射距離較遠（接近8m），但是，因為空氣與滲濾液細霧液滴的體積比一般為25：1，最佳體積比65：1，太多的空氣進入爐膛對燃燒極為不利，焚燒的霧化滲濾液不需要太大的噴射距離，壓縮空氣介質(zhì)霧化比機械式霧化的能耗高，所以垃圾滲濾液焚燒時應(yīng)當選擇機械霧化方式。

參照相關(guān)資料，入爐焚燒滲濾液機械細霧工藝管網(wǎng)的工作壓力，宜為中壓（1.21~3.45MPa）中的較小壓力（2.00MPa）；液滴粒徑宜為Dv0.50＜20μm，Dv0.99＜30μm，即噴頭在最小工作壓力下，噴頭軸線以下1m處的平面上，測得的霧滴體積直徑，小于20μｍ的所有霧滴所組成的滲濾液總量，占滲濾液霧化總量體積的50%，且小于30μｍ的所有霧滴所組成的滲濾液總量，占滲濾液霧化總量體積的99%。

3.3.4滲濾液的噴口數(shù)量及其位置和角度

3.3.5滲濾液的回噴管路設(shè)計

滲濾液回噴管路如圖1所示：鑒于滲濾液具有較強的腐蝕性，一些管路的反沖洗不是清水而是過濾后的滲濾清液，所以所有管路的材質(zhì)均應(yīng)采用1Cr18Ni9Ti；管路通徑均需要根據(jù)流量按阻力計算的結(jié)果確定，溢流管道的直徑相對應(yīng)大些；元件連接處的密封必須可靠、耐腐；回噴泵循環(huán)管路中各元件的工作壓力不應(yīng)低于2.5MPa，其余各元件的工作壓力按1.0MPa。

3.3.6霧化垃圾滲濾液回噴量

因為滲濾液的瀝出會使單位垃圾熱值明顯升高，如果滲濾液不入爐焚燒，鍋爐燃燒室和燃盡室出口的煙氣溫度比按元素分析數(shù)據(jù)計算的設(shè)計值要高出許多。

鑒于滲濾液主要是水，其爐內(nèi)過程主要是吸熱、蒸發(fā)并降低爐內(nèi)煙氣溫度，所以將滲濾液充分細霧并噴入燃盡室后，會像氣體一樣彌散于高溫?zé)煔庵?，并迅速蒸發(fā)使煙氣均勻降溫，燃盡室出口的煙氣溫度理論上會重新回歸按垃圾元素分析數(shù)據(jù)的計算值。

因此，霧化滲濾液回噴量占入爐垃圾質(zhì)量的比例，原則上應(yīng)為

實踐中滲濾液回噴入爐焚燒的質(zhì)量，應(yīng)當以燃盡室出口煙氣溫度不低于1000℃(滲濾液停噴信號)為原則，利用PLC自動跟蹤滲濾液回噴量與垃圾焚燒量并按式(4)的邏輯關(guān)系自動調(diào)節(jié)。

3.3.7霧化垃圾滲濾液回噴自動控制

垃圾滲濾液霧化回噴自動控制系統(tǒng)，包括所有信息的采集、邏輯判斷、命令發(fā)出、執(zhí)行部件的及時響應(yīng)等，每一步對垃圾發(fā)電鍋爐的正常運行都很重要。因此，滲濾液細霧回噴入爐焚燒自動控制必須由專業(yè)技術(shù)人員精心設(shè)計，相關(guān)元件的質(zhì)量必須高度可靠，必須模試合格后方可工程應(yīng)用。

圖1技術(shù)方案自動控制的內(nèi)容主要包括：

1)潛水泥漿泵20共2臺，1用1備，其動作同時受控于滲濾原液池19的液位傳感器18、低位常壓儲罐17的液位傳感器、自動過濾器25過濾側(cè)的進出口壓力差傳感器及相關(guān)的電磁閥；

2)減量回噴螺桿泵16，其動作受控于滲濾原液池19的液位傳感器18及相關(guān)的電磁閥；

3)清液清洗離心泵14，其動作同時受控于低位常壓儲罐17的液位傳感器、爐前常壓儲罐13的液位傳感器、自動過濾器25進出口壓差傳感器或減量回噴螺桿泵16以及相關(guān)的電磁閥；

4)輸送泵15，其動作同時受控于低位常壓儲罐17和爐前常壓儲罐13的液位傳感器；

5)回噴泵9共2臺，1用1備，其動作同時受控于爐前常壓儲罐13的液位傳感器、二燃室頂部溫度傳感器1、壓力傳感器3、電動三通閥5、超壓溢流閥6及相關(guān)電磁閥。

4結(jié)論

（1）生活垃圾發(fā)電廠中的垃圾滲濾液，是因為垃圾的特殊物性和在貯坑中的特殊條件而產(chǎn)生的，屬于垃圾工業(yè)分析或元素分析數(shù)據(jù)中全水分中的一部分。

（2）垃圾焚燒發(fā)電鍋爐與常規(guī)鍋爐一樣，都是基于燃料的工業(yè)分析和元素分析的數(shù)據(jù)設(shè)計而成。進入燃燒室的垃圾實際含水量小于工業(yè)分析或元素分析中的水分，只有將所有屬于入爐焚燒垃圾的那部分滲濾液全部細霧入爐完全焚燒后，燃盡室出口的煙氣參數(shù)、鍋爐出力、效率、排煙溫度等運行參數(shù)，理論上才與設(shè)計值相符。

（3）將垃圾滲濾液全部回噴入爐連續(xù)、穩(wěn)定、完全焚燒，關(guān)鍵技術(shù)是滲濾液的充分細霧、細霧滲濾液噴口數(shù)量及其位置和角度、滲濾液回噴量與垃圾焚燒量的比例按式(1)自動跟蹤控制。

（4）采用高溫?zé)煔庖淦鲗崿F(xiàn)超低過量空氣系數(shù)(α≤1.20)下的高溫〔(300±30)℃〕、低氧(體積含氧量為16%±2%)燃燒，可免去垃圾發(fā)電廠常規(guī)的不銹鋼汽氣空氣預(yù)熱器。