生活垃圾焚燒技術(shù)現(xiàn)狀思考及展望

昝文安

（天津市環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院，天津 300201）

生活垃圾焚燒技術(shù)現(xiàn)狀思考及展望

昝文安

（天津市環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院，天津 300201）

闡述了我國(guó)生活垃圾焚燒處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，簡(jiǎn)述了對(duì)焚燒處理技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的理解，并對(duì)焚燒技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行展望。

生活垃圾焚燒；二惡英；煙氣凈化

焚燒法處理城市生活垃圾已有100多a的歷史，歐洲最早采用焚燒技術(shù)處理生活垃圾，早期的焚燒爐采用固定爐排批式焚燒，余熱集中供熱。20世紀(jì)50年代，西方國(guó)家伴隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，焚燒工藝不斷完善。焚燒技術(shù)由固定爐排發(fā)展為回轉(zhuǎn)窯、再到機(jī)械爐排和流化床。煙氣凈化系統(tǒng)和余熱發(fā)電技術(shù)也在同步發(fā)展。

1 我國(guó)生活垃圾焚燒處理現(xiàn)狀

1.1 焚燒設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀

我國(guó)生活垃圾焚燒設(shè)施建設(shè)起步于20世紀(jì)80年代末，深圳市首家引進(jìn)了日本三菱重工生產(chǎn)的2臺(tái)處理能力150 t/d的馬丁式焚燒爐，并于1988年建成投產(chǎn)。隨后全國(guó)各地相繼建起了各種形式的垃圾焚燒廠，初期的垃圾焚燒不僅有余熱發(fā)電、供熱，還伴隨著一批不能滿足環(huán)保要求的簡(jiǎn)易焚燒設(shè)施。

進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)的垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目快速增長(zhǎng)，小型簡(jiǎn)易焚燒設(shè)施逐步淘汰，具有一定規(guī)模的以發(fā)電為主的焚燒處理設(shè)施相繼建成投產(chǎn)。特別是2005年以后，生活垃圾焚燒技術(shù)因得到國(guó)家政策支持而取得了突破性進(jìn)展。目前，全國(guó)已建和即將建成投產(chǎn)的垃圾焚燒發(fā)電廠超過(guò)100座，焚燒無(wú)害化處理生活垃圾約占15%，且呈逐年上升趨勢(shì)。

1.2 主要工藝技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)垃圾焚燒處理技術(shù)主要有2大流派，機(jī)械爐排爐和流化床。機(jī)械爐排爐技術(shù)在世界各國(guó)廣泛采用，主要通過(guò)爐排的機(jī)械運(yùn)動(dòng)攪動(dòng)垃圾，使其完全燃燒，該技術(shù)不需預(yù)處理，以油為輔助燃料；流化床焚燒技術(shù)由高速氣流驅(qū)動(dòng)垃圾在爐膛內(nèi)沸騰流動(dòng)，使其完全燃燒。國(guó)內(nèi)流化床焚燒爐需加煤混合燃燒，并有前處理破碎工序。國(guó)內(nèi)投產(chǎn)的生活垃圾焚燒廠爐排等關(guān)鍵部件多數(shù)依靠進(jìn)口，近幾年焚燒設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率也在不斷上升。1.3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)及其適用性

1）設(shè)施占地少，可持續(xù)性強(qiáng)。與相同規(guī)模、壽命的衛(wèi)生填埋相比，生活垃圾焚燒處理可減少占地88%～92%，且焚燒廠在運(yùn)行20 a或30 a后可原址重建。2）減量化效果明顯，資源化利用率高。焚燒后產(chǎn)生灰渣10%～15%，其余3%～5%為飛灰。飛灰作為危險(xiǎn)廢物需進(jìn)一步處理，灰渣可直接利用。余熱可用于供熱、發(fā)電。在生活垃圾資源化利用率統(tǒng)計(jì)中，一些城市將焚燒處理列為100%資源化利用。3）選址可靠近城市。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家許多焚燒廠建在市中心。4）二次污染易于控制。通常采用負(fù)壓設(shè)計(jì)的廠房，可有效控制臭味外溢，污染主要集中在煙囪，采用完善的煙氣處理系統(tǒng)，完全可以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

一般來(lái)說(shuō)，低位熱值小于3 300 kJ/kg的垃圾不適宜焚燒處理，介于3 300～5 000 kJ/kg的垃圾可以采用焚燒技術(shù)處理，大于5 000 kJ/kg的垃圾適宜焚燒處理。采用焚燒技術(shù)處理的生活垃圾還應(yīng)灰土含量較小，含水率較低。

2 生活垃圾焚燒處理問(wèn)題思考

2.1 焚燒廠選址

CJJ 90—2009生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定：垃圾焚燒廠的選址應(yīng)符合城鄉(xiāng)總體規(guī)劃和環(huán)境衛(wèi)生專項(xiàng)規(guī)劃，并應(yīng)通過(guò)環(huán)境影響評(píng)價(jià)的認(rèn)定。規(guī)范中沒(méi)有規(guī)定與居民區(qū)的防護(hù)距離，只規(guī)定廠址應(yīng)選擇在生態(tài)資源、地面水系、機(jī)場(chǎng)、文化遺址、風(fēng)景區(qū)等敏感目標(biāo)少的區(qū)域。

垃圾焚燒廠選址是各國(guó)普遍存在的難題，國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段問(wèn)題尤為突出。為解決選址問(wèn)題，發(fā)達(dá)國(guó)家主要采取提高排放標(biāo)準(zhǔn)、提高技術(shù)水平和建設(shè)水平，達(dá)到公眾滿意。在我國(guó)，由于技術(shù)、經(jīng)費(fèi)和監(jiān)管等方面的原因，建成的部分垃圾焚燒廠存在二次污染問(wèn)題，同時(shí)公眾對(duì)現(xiàn)代化的垃圾焚燒技術(shù)缺乏了解和認(rèn)識(shí)。環(huán)保部《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)生活物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)管理工作通知》環(huán)發(fā) 【2008】82號(hào)要求：新改擴(kuò)建項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)距離不得小于300 m。有專家建議應(yīng)設(shè)定更遠(yuǎn)的環(huán)境保護(hù)距離，但防護(hù)距離過(guò)大會(huì)進(jìn)一步加大選址難度。

2.2 尾氣凈化處理及二惡英控制

2.2.1 尾氣凈化處理

生活垃圾在焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生新污染物，處理不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生二次污染。對(duì)焚燒設(shè)施排放的大氣污染物控制項(xiàng)目主要包括：煙塵；有害氣體；重金屬元素單質(zhì)或其化合物；有機(jī)污染物，如二惡英等。

焚燒產(chǎn)生的煙氣中99%為無(wú)害物質(zhì)，包含N2、O2、CO2、H2O等。1%為有害污染物，包含酸性氣體 （SO2、HCl、HF、CO2和 NOx等）、粉塵、重金屬、二惡英等。

通常處理酸性氣體的方法是利用消石灰、生石灰等堿性物質(zhì)通過(guò)干法、濕法和半干法與酸性氣體充分接觸進(jìn)行中和。干法工藝簡(jiǎn)單，投資省，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低，污染物去除率相對(duì)較低；濕法工藝復(fù)雜，投資高，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高，污染物去除率高，有廢水需要處理；半干法則介于干法和濕法之間，工藝處理效果較干法好，投資較濕法低。

我國(guó)大型垃圾焚燒煙氣凈化系統(tǒng)基本上采用“半干法+活性炭吸附+布袋除塵”組合煙氣凈化工藝。隨著建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，尾氣凈化系統(tǒng)也應(yīng)不斷升級(jí)，在經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)擬建大型生活垃圾焚燒廠應(yīng)考慮“干法+半干法”或“干法+濕法”等組合工藝，使焚燒廠的尾氣排放達(dá)到更高標(biāo)準(zhǔn)。

通常的粉塵處理方法相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：煙氣凈化系統(tǒng)必須設(shè)置袋式除塵器；宜設(shè)置選擇性非催化還原法（SNCR）脫除氮氧化物。

《生活垃圾處理技術(shù)指南》建城［2010］61號(hào)規(guī)定：規(guī)模為300 t/d及以上的焚燒爐煙囪高度不得小于60 m，煙囪周?chē)霃?00 m距離內(nèi)有建筑物時(shí)，煙囪應(yīng)高出建筑物3 m以上。

2.2.2 二惡英

在過(guò)去2 a中，發(fā)生了多起居民反對(duì)建設(shè)生活垃圾焚燒廠事件，矛盾焦點(diǎn)主要集中在焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生致癌物二惡英。事實(shí)上，二惡英存在于各種環(huán)境介質(zhì)中，包括空氣、土壤、水以及食物等。根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究成果，正常環(huán)境的二惡英接觸總體上不會(huì)影響人類健康。

對(duì)于生活垃圾焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的二惡英，國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范均有明確的建設(shè)要求和排放要求。CJJ 90—2009規(guī)定：垃圾在焚燒爐內(nèi)應(yīng)得到充分燃燒，二次燃燒室內(nèi)的煙氣在不低于850℃的條件下滯留時(shí)間不應(yīng)小于2 s；應(yīng)減少煙氣在200～400℃溫度區(qū)的滯留時(shí)間；應(yīng)設(shè)置吸附劑（活性炭）噴入裝置。垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英可以通過(guò)技術(shù)手段控制。

歐盟將焚燒廠二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)定為0．1 ng-TEQ/m3，是目前世界學(xué)術(shù)界無(wú)爭(zhēng)議的安全標(biāo)準(zhǔn)。2002年，我國(guó)制定GB 18485—2001生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將二惡英排放濃度選定為1．0 ng-TEQ/m3。實(shí)際上國(guó)內(nèi)部分城市新建焚燒廠已執(zhí)行0．1 ng-TEQ/m3。如果排放達(dá)到歐盟標(biāo)準(zhǔn)，公眾不應(yīng)懷疑焚燒廠排放二惡英的安全性。以發(fā)展中國(guó)家的現(xiàn)實(shí)條件，執(zhí)行世界上發(fā)達(dá)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，公眾應(yīng)給予理解和接受。

3 生活垃圾焚燒處理技術(shù)展望

3.1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展為垃圾焚燒技術(shù)應(yīng)用提供保障

盡管垃圾焚燒技術(shù)與其他處理方式相比，存在著投資相對(duì)較大、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高的不足。但國(guó)內(nèi)近10 a運(yùn)行實(shí)踐證明，經(jīng)濟(jì)較好的城市生活垃圾完全具備采用焚燒技術(shù)處理的垃圾熱值條件和經(jīng)濟(jì)實(shí)力。目前爐排爐焚燒處理噸投資為40～50萬(wàn)元，隨著設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化和生活水平提高帶來(lái)的熱值增加，焚燒技術(shù)處理生活垃圾的設(shè)施建設(shè)成本和運(yùn)行成本均在降低；衛(wèi)生填埋技術(shù)隨著標(biāo)準(zhǔn)的提高和土地資源的稀缺，建設(shè)成本和運(yùn)行成本均在提高，在四川、重慶、貴州等地區(qū)小型衛(wèi)生填埋廠噸投資大多超過(guò)50萬(wàn)元，但受垃圾成分和熱值的限制，目前只能采取衛(wèi)生填埋。

3.2 新建垃圾焚燒廠主要以大、中規(guī)模為主

垃圾焚燒技術(shù)較復(fù)雜、技術(shù)應(yīng)用的門(mén)檻較高，必須具有一定的規(guī)模，才能使垃圾焚燒余熱較好地利用，保障垃圾焚燒廠的順利運(yùn)營(yíng)。我國(guó)新建的垃圾焚燒廠建設(shè)規(guī)模普遍大于600 t/d，焚燒廠配置以2～3臺(tái)焚燒爐居多，單臺(tái)焚燒爐的規(guī)模常在300～500 t/d。天津雙港焚燒廠采用3爐（日本田雄），單臺(tái)焚燒爐400 t/d；天津漢沽焚燒廠3爐（比利時(shí)西格斯），單臺(tái)焚燒爐500 t/d；在建的天津貫莊2爐（比利時(shí)西格斯），單臺(tái)焚燒爐500 t/d；設(shè)計(jì)中的天津大港垃圾焚燒發(fā)電廠2爐（日本日立），單臺(tái)焚燒爐500 t/d。

3.3 爐排爐與流化床并存的局面還將延續(xù)

國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的生活垃圾焚燒爐主要采用機(jī)械爐排爐，其技術(shù)成熟、運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定。對(duì)于內(nèi)陸城市和經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，流化床以國(guó)產(chǎn)化技術(shù)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)以及摻煤獲得經(jīng)濟(jì)收益，仍將具有較大的市場(chǎng)空間。

小型焚燒爐的煙氣處理工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，難以達(dá)到嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，目前這些小焚燒爐的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況或多或少存在一定問(wèn)題。從發(fā)展的角度看，這種小規(guī)模焚燒爐的市場(chǎng)份額將逐步減少。

3.4 提高垃圾焚燒的余熱利用效率

早期焚燒發(fā)電設(shè)備蒸汽溫度在300℃左右，目前已提高到400℃左右（4 MPa），常規(guī)垃圾焚燒每噸產(chǎn)電300 kW·h左右，余熱利用效率一般。若能進(jìn)一步提高蒸汽參數(shù)將有助于提高余熱利用效率及發(fā)電量。但對(duì)設(shè)備要求也相應(yīng)提高，但會(huì)降低罐體材料的耐腐蝕性及使用壽命，增加折舊成本。目前，國(guó)內(nèi)部分新建焚燒廠，嘗試使用次高溫高壓余熱利用設(shè)備，其經(jīng)濟(jì)性和對(duì)國(guó)情的適應(yīng)性還在探索中。

在流化床技術(shù)中，已有廠商開(kāi)始采用外置過(guò)熱器技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)在于：杜絕金屬酸性腐蝕，提高設(shè)備使用壽命與設(shè)備運(yùn)行時(shí)間；提高蒸汽溫度，增加發(fā)電效率；提高換熱效率，降低金屬耗量。

3.5 降低飛灰處理成本

生活垃圾焚燒產(chǎn)生的飛灰量為處理量的3%～5%，流化床加煤焚燒其飛灰的產(chǎn)生量超過(guò)5%，飛灰中不但含有鉛、汞等低沸點(diǎn)的重金屬，而且是二惡英類物質(zhì)的主要富集體，是一種同時(shí)具有重金屬高溶出濃度和二惡英類物質(zhì)高毒性當(dāng)量的雙重危險(xiǎn)廢物。

CJJ 90—2009規(guī)定：飛灰應(yīng)按危險(xiǎn)廢物處理。處理方式應(yīng)選擇2種方式之一：危險(xiǎn)廢物處理廠處理；在滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 16889生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下，進(jìn)入生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)。

目前，我國(guó)大多數(shù)焚燒廠沒(méi)有妥善處理焚燒飛灰，主要原因是成本過(guò)高；國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛采用的是高溫熔融或螯合劑技術(shù)處理飛灰，處理成本較高，在500元/t左右。天津生活垃圾焚燒廠目前主要采用飛灰燒制陶粒工藝處理飛灰，成本較高。

3.6 增加預(yù)處理工藝，以提高生活垃圾焚燒處理效率

預(yù)處理設(shè)備主要由破碎、分選和傳送裝置組成。在目前混合收集氣化率較低的中小城市，在焚燒技術(shù)中加入前處理工藝，可有效降低生活垃圾中灰土含量、降低含水率、提高熱值。

垃圾熱值是設(shè)計(jì)生活垃圾焚燒廠最重要指標(biāo)，高位熱值可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，低位熱值是考慮了由于煙氣中水蒸氣的凝結(jié)而帶走的一部分顯熱的熱損失。假定生活垃圾中含水率為50%，在焚燒垃圾過(guò)程中僅汽化水就需吸收熱量1 250 kJ/kg，并且干基高位熱值越大，含水率變化對(duì)濕基低位熱值影響越大，一般情況下，含水率降低1%，可增加熱值約105 kJ//kg。通過(guò)對(duì)生活垃圾的實(shí)際檢測(cè)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的原生垃圾的低位熱值可由5 200 kJ/kg提升到8 000 kJ/kg左右。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用焚燒處理技術(shù)，在節(jié)省土地的同時(shí)，有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排及生活垃圾處理可持續(xù)發(fā)展。盡管目前人們對(duì)生活垃圾焚燒技術(shù)還存在一些爭(zhēng)議，但隨著宣傳力度和國(guó)外焚燒廠示范作用的不斷加強(qiáng)，生活垃圾焚燒技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展前景會(huì)越來(lái)越廣闊。

［1］解強(qiáng)．城市固體廢棄物能源化利用技術(shù)［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004．

［2］蔣建國(guó)．固體廢物處置與資源化［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008．

Status and Prospect of Domestic Waste Incineration

Zan Wenan
（Tianjin Environmental Sanitation Engineering Design&Research Institute,Tianjin 300201）

Application status of domestic waste incineration technology in China was introduced．Understandings of incineration technology and relative standards were expounded,and development of waste incineration technology was expected．

domestic waste incineration；dioxins；flue gas cleaning

X705

A

1005-8206（2011）04-0018-03

2011-06-30

昝文安（1962—），高級(jí)工程師，主要從事環(huán)境衛(wèi)生工程的設(shè)計(jì)與研究。

（責(zé)任編輯：張藝）