垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)概述

李慕白

（鄭州樹人中學(xué)，河南 鄭州 450000）

垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)概述

李慕白

（鄭州樹人中學(xué)，河南 鄭州 450000）

城市垃圾問題已成為困擾城市發(fā)展的重要問題，而垃圾焚燒發(fā)電經(jīng)過一百多年的發(fā)展，以其技術(shù)優(yōu)勢和較好的處理效果逐漸得到多個國家的應(yīng)用和推廣?；诖耍疚闹饕獜纳a(chǎn)技術(shù)工藝、環(huán)保要求及技術(shù)規(guī)范、存在問題等方面進行介紹垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)。

垃圾；焚燒發(fā)電；技術(shù)規(guī)范

隨著城市的發(fā)展和人民群眾生活水平的不斷提高，城鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生量不斷增加，垃圾處理問題已成為困擾城市發(fā)展、影響城市環(huán)境的重要問題。如何選擇更適合的垃圾處理方式，能夠高效能、低成本、低污染處理生活垃圾成為一項重要的課題。

1 垃圾處理方式簡介

目前，國內(nèi)外成熟的生活垃圾處理方式有填埋、焚燒和堆肥，這幾種處理方式各有特點。其中，垃圾焚燒法是指將垃圾進行高溫焚燒處理，余熱用于發(fā)電或供熱。垃圾焚燒時爐內(nèi)溫度高達850℃以上，垃圾中的病原菌被徹底殺滅，從而達到無害化處理；垃圾焚燒后，灰渣只占原體積的20%左右，有效做到了減量化；熱能用于發(fā)電，做到變廢為寶，實現(xiàn)了垃圾處理的資源化；焚燒法占地面積較小，可以做到資源充分利用。該處理方法技術(shù)成熟可靠，占地面積小。但是，該處理方法管理要求高，對環(huán)境的影響主要為大氣影響，涉及到二噁英、惡臭、重金屬和酸性氣體等。垃圾焚燒處理在歐洲、日本等其他國家已得到了廣泛應(yīng)用，我國垃圾焚燒處理發(fā)展起步晚、發(fā)展緩慢，目前垃圾焚燒處理的比例僅占20%左右。

2 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)

2.1 垃圾焚燒發(fā)電生產(chǎn)過程

生活垃圾焚燒發(fā)電項目生產(chǎn)過程主要包括垃圾儲運、垃圾焚燒和垃圾發(fā)電三大部分。生活垃圾由密閉的垃圾車運入焚燒廠，在負(fù)壓卸料平臺自動卸入垃圾倉內(nèi)。一般生活垃圾在垃圾倉內(nèi)貯存停留5～7d，通過自然壓縮及發(fā)酵作用，降低垃圾的含水量，提高垃圾熱值。生活垃圾的低位發(fā)熱值要在6 280kJ/kg以上，可燃質(zhì)含量在35%左右，含水率在50%以下，這是應(yīng)用垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的基本條件。貯存發(fā)酵后的垃圾經(jīng)抓斗連續(xù)均勻地送入焚燒爐內(nèi)焚燒，爐內(nèi)溫度控制在850℃以上，煙氣在爐內(nèi)停留時間保持在2s以上；爐膛內(nèi)的高溫?zé)煔膺M入余熱鍋爐進行熱交換，產(chǎn)生的熱蒸汽推動汽輪機發(fā)電（見圖1）［1］。

圖1 垃圾焚燒發(fā)電工藝流程示意圖

2.2 主要生產(chǎn)設(shè)施

垃圾焚燒發(fā)電項目主要生產(chǎn)設(shè)備有垃圾焚燒爐、余熱鍋爐、發(fā)電機組、自動控制系統(tǒng)及其他輔助設(shè)施［2］。

焚燒爐是垃圾焚燒發(fā)電的主要設(shè)備，其技術(shù)裝備水平直接決定了焚燒處理的效果及后續(xù)污染產(chǎn)生情況。隨著焚燒工藝的不斷提升，目前國內(nèi)外技術(shù)成熟的垃圾焚燒爐主要為機械爐排爐和流化床焚燒爐。機械爐排爐的爐排主要由往復(fù)移動部件組成，垃圾經(jīng)給料裝置推送至爐排上，在爐內(nèi)干燥段加熱，使垃圾得以干燥，再經(jīng)過爐排的運動將垃圾往前推送，同時將垃圾層松化，均勻地將垃圾逐步經(jīng)過烘干、著火、燃燒和燃盡等各個階段，使其完全燃燒。機械爐排爐運行成本低，爐膛溫度較高，焚燒時間長，灰渣熱灼減率低，二噁英產(chǎn)生量小，垃圾不需預(yù)處理，單爐處理能力大。但機械爐排爐一次性投資較大，管理水平要求較高。流化床焚燒爐一次性投資成本相對爐排爐低，占地面積小。但是，流化床焚燒爐需添加10%～20%的煤進行助燃，垃圾需要進行破碎預(yù)處理，污染物排放量較大，運行成本高，廢氣處理較困難，單爐處理能力小?？傮w來說，機械爐排爐環(huán)保性優(yōu)于流化床焚燒爐，但一次性設(shè)備投資要高于流化床焚燒爐。由于機械爐排爐具有垃圾不需預(yù)處理、正常狀況不需添加燃料助燃、灰渣熱酌減率低、二噁英產(chǎn)生量少等優(yōu)點，垃圾焚燒機械爐排爐逐步成為垃圾焚燒的主流設(shè)備。

2.3 主要產(chǎn)污環(huán)節(jié)及治理措施

垃圾焚燒發(fā)電主要的產(chǎn)污環(huán)節(jié)有垃圾焚燒煙氣、廠區(qū)惡臭氣體、垃圾運輸影響、垃圾滲濾液、焚燒殘渣及飛灰等。其中，垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣是垃圾焚燒廠的最主要污染源，其主要污染物為顆粒物、SO2、HCl、NOx及少量HF、重金屬和二噁英等。治理措施主要采用“SN?CR（非選擇性催化氧化工藝）+干法（NaHCO3）、半干法（石灰漿）或濕法（NaOH溶液）工藝脫酸+活性炭噴射+袋式除塵”凈化工藝，經(jīng)處理后各污染物排放濃度應(yīng)達到《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》。二噁英是民眾最關(guān)心的垃圾焚燒發(fā)電廠污染物，也是垃圾焚燒發(fā)電企業(yè)最關(guān)注的污染因子，目前國內(nèi)外垃圾焚燒發(fā)電企業(yè)一般采取“3T+E”技術(shù)控制二噁英的生成。“3T+E”指良好的爐膛溫度（溫度控制在850℃以上）、煙氣在高溫區(qū)充足的滯留時間（停留2s以上）、爐內(nèi)充分的紊流強度（運動爐排或懸浮流化燃燒）和高溫區(qū)適當(dāng)?shù)倪^量空氣。二噁英的末端治理主要依靠噴射的活性炭粉末進行吸附，然后作為飛灰被袋式除塵設(shè)施收集后螯合、固化填埋。

3 環(huán)保要求及技術(shù)規(guī)范

為規(guī)范生活垃圾焚燒處理工程規(guī)劃、設(shè)計、施工、驗收和運行管理，國家相關(guān)部門發(fā)布了《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》［3］，批準(zhǔn)了《生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)范》，在生活垃圾焚燒廠的選址要求、技術(shù)要求、入爐物要求、運行要求和排放要求等方面給出了明確的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

3.1 選址要求

應(yīng)符合城鄉(xiāng)總體規(guī)劃、環(huán)境保護規(guī)劃和環(huán)境衛(wèi)生專項規(guī)劃，并符合當(dāng)?shù)氐拇髿馕廴痉乐巍⑺Y源保護、自然生態(tài)保護等要求，依據(jù)環(huán)境影響評價結(jié)論確定廠址位置。

3.2 技術(shù)要求

焚燒溫度不小于850℃，停留時間不小于2s，焚燒渣熱灼減率不高于5%；焚燒能力大于等于300t/d；焚燒爐煙囪不低于60m，其他焚燒爐煙囪不低于45m；煙囪應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)置采樣孔。

3.3 入爐物要求

混合生活垃圾、性質(zhì)與生活垃圾相近的一般工業(yè)固體廢物、生活污水處理設(shè)施污泥等可以直接入爐焚燒，危險廢物、電子廢物及其處理處置殘余物不得入爐焚燒。

3.4 運行要求

焚燒爐每年啟動、停爐過程排放污染物的持續(xù)時間以及發(fā)生故障或事故排放污染物持續(xù)時間累計不應(yīng)超過60h；焚燒爐啟動時，溫度達到850℃以上方可投入垃圾；焚燒爐停爐時，應(yīng)啟動垃圾助燃系統(tǒng)，保證剩余垃圾完全燃燒。

3.5 排放控制要求

焚燒爐（現(xiàn)有焚燒爐在2016年1月1日以后）顆粒物小時均值不高于30mg/m3，氮氧化物小時均值不高于300mg/m3，SO2小時均值不高于100mg/m3，氯化氫小時均值不高于60mg/m3，CO小時均值不高于100mg/m3，汞及其化合物測定均值不高于0.05mg/m3，二噁英類測定均值不高于0.1ngTEQ/m3。

3.6 監(jiān)測要求

煙氣在線監(jiān)測指標(biāo)應(yīng)至少包括一氧化碳、顆粒物、二氧化硫、氮氧化物和氯化氫。重金屬類污染物和焚燒爐渣熱灼減率的監(jiān)測每月至少開展一次，對煙氣中二噁英類的監(jiān)測每年至少開展一次。

4 存在的問題

雖然垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)成熟且有較多的實例，目前正得到越來越多的應(yīng)用，但其存在的潛在環(huán)境影響仍不容忽視。

4.1 鄰避效應(yīng)突出

民眾雖然對垃圾焚燒處理方式和社會效益表示認(rèn)可，但由于擔(dān)心項目建設(shè)對身體健康、環(huán)境質(zhì)量和資產(chǎn)價值等帶來諸多負(fù)面影響，而不愿項目在自家附近建設(shè)，本身具有強烈的抵制心理。加之部分垃圾焚燒項目選址不當(dāng)或污染防治措施不健全，運行管理水平較差，焚燒廢氣及惡臭氣體等污染物排放對周邊環(huán)境造成不利影響，鄰避效應(yīng)較為突出。

4.2 受垃圾分類的制約較大

根據(jù)垃圾焚燒發(fā)電項目的運行經(jīng)驗，垃圾分類情況對垃圾焚燒處理具有直接的影響。在垃圾分類不完善的情況下，由于混入了大量不宜燃燒的垃圾，導(dǎo)致焚燒垃圾熱值較低，需摻煤或噴油輔助燃燒，使垃圾發(fā)電演變?yōu)椤靶∶弘?、小油電”。同時，由于焚燒溫度不宜控制（難以達到850℃），二噁英等污染物的控制效果也將明顯降低。此外，電池、電子產(chǎn)品等含有重金屬的垃圾，如果未經(jīng)分揀，焚燒廢氣中的重金屬含量將會較高。而我國垃圾分類處理的設(shè)備較少，通過機械化分類成本較高且規(guī)模有限，不能滿足垃圾分類處理的需要。目前的垃圾分類主要依靠拾荒人群，缺乏規(guī)范和約束，致使垃圾在撿拾、收集、運輸、加工過程中造成嚴(yán)重的二次污染。

4.3 運行處理成本較高

一座日處理1 000t的垃圾焚燒發(fā)電廠投資巨大，其建成后處理成本也是垃圾填埋處理的數(shù)倍。由于建設(shè)、運行成本較高，單純依靠發(fā)電收益難以維系其正常運營。因此，相對于垃圾填埋，實施垃圾焚燒發(fā)電受區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平和財力保障能力的制約更為明顯。若財政能力不足，垃圾焚燒發(fā)電項目的正常穩(wěn)定運行就有可能受到影響。

5 垃圾焚燒發(fā)電的發(fā)展

從世界范圍看，歐洲最早實施垃圾焚燒。1870年，世界上第一座垃圾焚燒爐在英國帕丁頓市投入運行，發(fā)展到現(xiàn)在已有140余年歷史，工藝技術(shù)已經(jīng)十分成熟。在過去的5年中，全球60%的垃圾焚燒發(fā)電投資在歐洲，以中國和日本為代表的亞洲市場發(fā)電投資占30%，北美及其他地區(qū)僅占10%。比利時、荷蘭和德國為焚燒處理垃圾的代表國家，城市垃圾焚燒比例在37%～51%，這些國家共同的特點是人口密度較大、人均GDP高。

我國垃圾焚燒處理起步較晚，1988年建成了第一座垃圾焚燒廠（深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠），之后的一段時間發(fā)展緩慢。隨著城市化進程的加快，垃圾處理問題日益突出。從2004年起，垃圾焚燒處理技術(shù)在我國逐步引起重視，經(jīng)過9年的發(fā)展，我國垃圾焚燒廠的數(shù)量持續(xù)增長，從2004的54座增加至2013年的166座，焚燒比例達到了20%。

［1］雷波.垃圾焚燒發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011（10）：100.

［2］吳旸.城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠環(huán)境防護距離的研究［D］.南京：南京信息工程大學(xué)，2009.

［3］中華人民共和國環(huán)境保護部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 18485-2014.生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2014.

Overview of Waste Incineration Power Generation Technology

Li Mubai
（Zhengzhou Shuren Middle School，Zhengzhou Henan 450000）

The problem of urban refuse has become an important problem in urban development.After more than 100 years'development,the waste incineration power generation has been gradually applied and popularized by many countries with its technical advantage and good treatment effect.Based on this,this paper introduced the waste incineration power generation technology from the aspects of production technolo?gy,environmental requirements,technical specifications and existing problems.

garbage；incineration power generation；technical specification

X705

A

1003-5168（2017）12-0143-03

2017-11-06

李慕白（2000-），男，研究方向：環(huán)境保護科技創(chuàng)新，技術(shù)和循環(huán)經(jīng)濟中的應(yīng)用。