当前不少城市垃圾填埋场库容已接近饱和，若不处理陈腐垃圾，垃圾焚烧残渣及焚烧厂检修时的生活垃圾将无处填埋，城市将面临“垃圾围城”的困境。处理填埋场陈腐垃圾以释放一定库容，缓解城市垃圾处置压力，是很多城市面临的共性问题。而对已饱和垃圾填埋场陈腐垃圾二次开挖，并送入垃圾焚烧发电厂焚烧发电，是实现填埋场陈腐垃圾资源化利用与腾挪填埋场库容的有效途径。

　　业内虽有一些焚烧原生垃圾的垃圾焚烧发电厂掺烧填埋场陈腐垃圾的案例，但多为凭经验粗放操作。本研究以西南地区一垃圾焚烧发电厂其中一条焚烧炉生产线为试验研究对象，开展陈腐垃圾掺烧试验，系统研究掺烧比例对焚烧系统运行效果的影响，为业内类似垃圾焚烧厂提供运行参考。

　　一、材料与方法

　　（一）试验研究对象

　　本文以西南地区某垃圾焚烧发电厂为研究对象。垃圾焚烧发电厂位于即将封场的垃圾填埋场附近，与该填埋场已形成了焚烧-填埋伴生共存的固废处理园区。该垃圾焚烧发电厂设计日处理城市生活垃圾1500t，配置3台500t/d机械炉排炉，3台中温中压余热锅炉、2台15MW汽轮发电机组该厂已投运数年，建厂设计时并未考虑投运后期会实施协同焚烧附近垃圾填埋场陈腐垃圾，故焚烧系统相关设计参数为参考拟接收片区的原生垃圾性质进行设计。

　　附近山谷型垃圾填埋场投运近20年，纵深较大，库容近200万立方米，因近几年服务区域内生活垃圾量激增，该填埋场设计处理能力难匹配实际需求，目前库容已饱和。虽附近垃圾焚烧发电厂承担服务区域生活垃圾的处置功能，但在垃圾焚烧发电厂检修期间，该填埋场需承担对区域生活垃圾的应急兜底保障。故亟需开挖该填埋场陈腐垃圾并进行减量化、资源化处理，为原生垃圾应急填埋腾出库容。

　　（二）原生垃圾和陈腐垃圾的性质比较

　　填埋场是生活垃圾的天然生物反应器，随着填埋时间的推移，垃圾中的有机组分不断降解、无机化和腐殖化，逐渐转化为陈腐垃圾。因此，因组分的区别，故陈腐垃圾性质与原生垃圾性质有一定区别，尤其是热值、灰份等性质。垃圾焚烧发电厂建厂时焚烧系统设计参数为依据服务区域内原生垃圾性质进行设计，如运营后期要协同焚烧部分陈腐垃圾，需从性质上对两种垃圾进行比较，才能为垃圾焚烧发电厂的运行控制提供参考。垃圾取样方法采用《生活垃圾采样和分析方法》CJ/T313-2009中的四分法。原生垃圾取样取自该垃圾焚烧发电厂的垃圾储坑中未进行堆酵的垃圾堆体。陈腐垃圾取样取自附近垃圾填埋场堆体中部，此处采样的陈腐垃圾填埋龄至少有数年，样品有一定代表性。

　　（三）协同焚烧效果研究

　　以垃圾焚烧发电厂其中一条焚烧炉生产线为试验研究对象开展陈腐垃圾掺烧试验，分别研究陈腐垃圾和原生垃圾入炉前堆酵效果、掺烧比例和混合热值，研究入炉掺烧后对锅炉蒸发量、炉温和炉渣产生量的影响。

　　二、结果与讨论

　　（一）垃圾性质比较情况

　　将本研究垃圾焚烧发电厂的原生垃圾和附近填埋场的陈腐垃圾的组成、物理性质、热值等数据进行比较，比较情况见表1、图1、图2。

表1组成比较

图1物理性质比较

图2热值比较

图3经7天堆酵前后含水率对比

　　由上图3可见，原生垃圾和陈腐垃圾在垃圾储坑堆酵7天后，原生垃圾的含水率下降10%左右，但仍高于陈腐垃圾；而陈腐垃圾的含水率略有升高。分析主要原因为：经过7天堆酵，原生垃圾中的有机物在微生物作用下分解沥出水分，这些水分通过垃圾储坑侧壁的多层格栅排孔排出，故含水率降低；而陈腐垃圾入厂前已在填埋场充分降解，其中有机物已充分分解，堆酵时出现吸水返潮，故含水率升高。

　　由此可见，入厂的原生垃圾和陈腐垃圾在垃圾储坑里应分区堆放，陈腐垃圾无需堆酵即可入炉，其堆放区仅为入炉前的缓冲堆区，且应在远离侧壁多层格栅排孔的中间区域。原生垃圾堆放区分布于靠近垃圾储坑侧壁的多层格栅排孔的四方区域且需留足7天堆酵的空间。由于本研究的垃圾焚烧发电厂建厂设计时并未考虑投运后期会协同焚烧填埋场陈腐垃圾，在垃圾储坑里未设置分区隔墙；因此日常运行管理中应在原生垃圾和陈腐垃圾堆放区交界处码堆酵后的原生垃圾熟料。

　　（二）掺烧比例和混料效果

　　本研究中，垃圾焚烧发电厂设计入炉垃圾热值为4200～8500kJ/kg，服务区域原生垃圾热值符合该范围，但附近填埋场陈腐垃圾热值低于设计入炉热值下限。大规模掺烧陈腐垃圾时，常需投入辅助燃料以保证焚烧炉出口烟气在850℃以上区域停留不低于2s的关键环保指标，这会削弱电厂运行经济性，故需与原生垃圾按一定比例掺烧。为确定较经济的掺烧比例，可通过混合物料热值公式反算出陈腐垃圾掺烧比%，见下：

　　参照本厂过往平均入炉垃圾热值约6900～7200kJ/kg，将公式中的LHV（混和）设定为7200kJ/kg，反算陈腐垃圾的掺烧比为不超过20%。由于陈腐垃圾和堆酵后原生垃圾含水率和热值上的区别，且原生垃圾经3—7天堆酵后，热值又进一步提高，因此入炉前需用垃圾抓斗对两种不同的物料按以上掺烧比进行拌料、混料，使入炉物料的热值均匀。入炉前混料操作中应将含水和热值相对高的原生垃圾码于底部，陈腐垃圾码于上部，短时翻搅拌均匀后即入炉。

　　（三）入炉后对炉温和锅炉蒸发量的影响分析

　　本研究的垃圾焚烧发电厂采用3台炉排炉，设计单炉处理规模为500t/d，过热蒸汽参数为4.0MPa、400℃，余热锅炉额定蒸发量为43.4t/h。按15%～20%的掺烧比例掺烧陈腐垃圾后，为研究掺烧后对焚烧系统工况的影响，需比较炉温和锅炉蒸发量情况。以其中1#炉（试验炉）为试验研究对象开展陈腐垃圾掺烧试验，并与未掺烧陈腐垃圾的2#炉（对照炉）运行工况进行对比。

　　为保证试验对比数据的可靠性，试验观察期间保证1#炉和2#炉的入炉进料量均为500±5t/d，均不回喷浓缩液。采集炉膛温度数据，其中炉膛温度测点选取第一烟道下部与二次风喷入层交汇处测点，且此测温区经过二次风的搅动混合，烟气参数已趋于均匀稳定。试验周期为7天，期间随机选取8个时间点工况，各工况下的炉温和余热锅炉蒸发量对比数据见下图4、图5。

　　由图4可见，按15%～20%的掺烧比例掺烧陈腐垃圾后，对炉膛温度的影响不大，焚烧炉炉温均可稳定保证出口烟气温度850℃以上区域停留。

图4炉温对比

图5锅炉蒸发量对比

　　时间不低于2s的工况要求。即使因掺烧陈腐垃圾后总体入炉物料热值相对降低，焚烧系统运行过程中也可通过对助燃风的优化调整而维持合适的炉膛温度。由图5可见，按15%～20%的掺烧比例掺烧陈腐垃圾后，在8个对比工况中，受总体入炉物料热值相对降低的影响，有6个对比工况均为锅炉蒸发量略有降低，但也高于设计余热锅炉额定蒸发量43.4t/h。总体对焚烧系统运行工况和热经济性影响很小。

　　（四）对炉渣量的影响分析

　　在7天试验期间，1#炉(试验炉)平均炉渣产率为17.6%，2#炉(对照炉)平均炉渣产率为16.8%。1#炉(试验炉)平均炉渣产率略高于2#炉。原因或为掺烧陈腐垃圾中不可燃渣土比例高和初始垃圾成分有关。但总体炉渣产率低于本研究垃圾焚烧发电厂的设计炉渣产率19%。

　　三、结论

　　（一）对于在设计焚烧原生垃圾的垃圾焚烧发电厂协同焚烧填埋场陈腐垃圾，如在入炉前将陈腐垃圾分区短时间存放且避免返潮，入炉前按适当的操作均匀混料且陈腐掺烧比例不超过20%，可保证入炉物料热值均匀且不影响焚烧系统运行工况。

　　（二）在焚烧过程中优化对助燃风的控制，可保证掺烧陈腐垃圾前后炉膛温度稳定且满足环保要求。

　　（三）虽掺烧陈腐垃圾后，余热锅炉蒸发量略有降低且炉渣产率略有升高，但总体对焚烧系统运行效果影响很小。

　　（四）将库容饱和的垃圾填埋场陈腐垃圾开挖并送入垃圾焚烧发电厂与原生垃圾协同焚烧，是实现陈腐垃圾资源化处理且腾挪填埋场库容的有效途径，可实现填埋场陈腐垃圾处理的经济效益、环境效益和社会效益。

（来源：固废观察）