日本垃圾焚燒發(fā)電廠多功能展示—以豐中伊丹資源回收利用中心為例

■ 楊 躍

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們環(huán)保意識(shí)的提高，垃圾焚燒發(fā)電廠在對(duì)城市生活垃圾進(jìn)行減量化、無(wú)害化、資源化處理的同時(shí)，還逐漸集成了垃圾分類(lèi)科普教育、環(huán)保知識(shí)宣教展示、行為素質(zhì)培訓(xùn)等更多功能，承擔(dān)了更多的社會(huì)責(zé)任。本文以日本豐中伊丹資源回收利用中心為例，對(duì)現(xiàn)代化垃圾焚燒發(fā)電廠的重要附加功能進(jìn)行介紹和展示。

一、豐中伊丹資源回收利用中心概況

日本豐中伊丹資源回收利用中心位于大阪府豐中市園田西町2番1號(hào)，總占地面積約49845m3，服務(wù)對(duì)象為豐中市和伊丹市。中心內(nèi)建有一座垃圾焚燒發(fā)電廠及一座垃圾分選及資源回收利用中心，即3R中心（Reduce、Reuse、Recycle中心）。其中，垃圾焚燒發(fā)電廠于2011年11月開(kāi)工，2016年3月竣工，占地面積約36411m3，處理能力為525噸/日， 項(xiàng)目總投資約205.59億日元，約合人民幣13.36億元。3R中心于2009年5月開(kāi)工，2012年3月竣工，占地面積約19000m3，總處理規(guī)模為134噸/日。

圖1 豐中伊丹資源回收利用中心外觀效果圖

二、處理工藝

豐中伊丹資源回收利用中心的垃圾焚燒發(fā)電廠建設(shè)了3條175噸/日的機(jī)械爐排爐垃圾焚燒生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線配置一套“干法+布袋除塵器+濕法+SGH+SCR”的煙氣處理系統(tǒng)，余熱利用系統(tǒng)采用3臺(tái)蒸發(fā)量為32.7t/h/臺(tái)的中溫中壓?jiǎn)瓮沧匀谎h(huán)鍋爐，并配套1臺(tái)14MW的汽輪發(fā)電機(jī)，詳見(jiàn)圖2、圖3。

3R中心建設(shè)了53噸/日的不可燃物分選系統(tǒng)和81噸/日 的可利用資源回收系統(tǒng)，可將大件垃圾進(jìn)行破碎，篩分及回收金屬、塑料、玻璃、紙張等可回收資源，并將剩余的可燃部分送至垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)，詳見(jiàn)圖4。其中，破碎及金屬篩分系統(tǒng)、紙張打包、綠化垃圾破碎等為機(jī)械化系統(tǒng)，塑料、玻璃、罐頭、舊紡織品等分選回收系統(tǒng)為人工分選系統(tǒng)。

圖2 豐中伊丹資源回收利用中心整體工藝流程示意圖

圖3 豐中伊丹資源回收利用中心垃圾焚燒發(fā)電工藝流程圖

圖4 3R中心工藝流程圖（以不可燃垃圾回收系統(tǒng)為例）

由于日本垃圾中含水率較低，垃圾瀝濾液產(chǎn)量?jī)H為3%～5%左右，可采用入爐回噴焚燒方式處理，不需建設(shè)處理設(shè)施。廠內(nèi)生產(chǎn)廢水主要為煙氣濕法脫酸產(chǎn)生的廢水，采用“pH調(diào)節(jié)+混凝沉淀+過(guò)濾”工藝處理后，與生活污水一同排入城鎮(zhèn)下水道。

三、資源回收利用宣傳推廣

（一）宣傳教育理念

“森林中的再生工廠”是豐中伊丹資源回收利用中心的宣教主題。該中心通過(guò)向公眾展示垃圾產(chǎn)生的過(guò)程、分類(lèi)的方式、收集運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程及處理的各種手段和工藝，宣傳先進(jìn)的垃圾處理技術(shù)和通過(guò)垃圾焚燒發(fā)電和資源回收利用實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境的方法，消除公眾對(duì)垃圾焚燒發(fā)電的厭惡感，樹(shù)立現(xiàn)代化垃圾焚燒發(fā)電廠作為“環(huán)境友好、安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、公益回饋”型市政基礎(chǔ)設(shè)施的形象，使公眾全面認(rèn)識(shí)通過(guò)能源和資源的回收利用實(shí)現(xiàn)城市和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展過(guò)程。

（二）參觀流線及參觀維度的設(shè)計(jì)

豐中伊丹資源回收利用中心宣教系統(tǒng)的特點(diǎn)之一是充分利用廠區(qū)的平面和豎向布置，設(shè)計(jì)了立體的宣教系統(tǒng)。該中心主廠區(qū)建筑共10層，其中3、4、8、9、10層均根據(jù)工藝布置、宣教內(nèi)容及展示的形式和維度布置了參觀和互動(dòng)區(qū)域，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的參觀路線，參觀全程歷時(shí)約1.5h～2h，參觀路線示意圖詳見(jiàn)圖5。同時(shí)，設(shè)計(jì)了步行和電梯兩種人員流動(dòng)方式，既便于在各個(gè)展示點(diǎn)詳細(xì)參觀、通過(guò)步行方式將各個(gè)工藝單元按照工作時(shí)序串連起來(lái)以利于系統(tǒng)地理解整套工藝流程；又便于在結(jié)束了一個(gè)參觀平面的所有內(nèi)容后，集中而迅速地帶領(lǐng)訪客去往下一個(gè)單元，利于管控人流。

多維度的參觀體驗(yàn)，是該中心宣教系統(tǒng)的另一個(gè)特點(diǎn)。設(shè)計(jì)人員從“視覺(jué)、感知和行為”三個(gè)維度出發(fā)，在各個(gè)參觀平面上布置了各種參觀和體驗(yàn)組合內(nèi)容。其中，橙色區(qū)域?yàn)榈谝痪S度，即“視覺(jué)”維度的參觀體驗(yàn)區(qū)域，訪客在此區(qū)域中可通過(guò)觀察的方式，對(duì)垃圾焚燒發(fā)電及資源回收利用的工藝形成直觀的認(rèn)識(shí)和初步的記憶；綠色區(qū)域?yàn)榈诙S度，即“感知”維度的參觀體驗(yàn)區(qū)域，幫助訪客對(duì)參觀體驗(yàn)的內(nèi)容加深理解；藍(lán)色區(qū)域?yàn)榈谌S度，即“行為”維度的參觀體驗(yàn)區(qū)域，這一區(qū)域中設(shè)計(jì)了多個(gè)行為素質(zhì)培養(yǎng)和訪客游戲互動(dòng)單元，使訪客切身體會(huì)到能源、資源回收如何影響日常生活和改善生態(tài)環(huán)境，有助于培養(yǎng)和形成低碳環(huán)保等行為習(xí)慣。

圖5 豐中伊丹資源回收利用中心參觀流線設(shè)計(jì)示意圖

（三）宣教展示內(nèi)容及形式

1．垃圾焚燒發(fā)電工藝

對(duì)垃圾焚燒發(fā)電工藝的宣教展示，側(cè)重于系統(tǒng)的組成、各單元的功能及工作原理和方式。鑒于焚燒工藝和系統(tǒng)的復(fù)雜性，涉及到機(jī)械、動(dòng)力、熱力、流體力學(xué)、自動(dòng)控制等各方面的理論知識(shí)，為了確保不同知識(shí)背景的訪客均能有較好的體驗(yàn)感，使抽象而刻板的工藝系統(tǒng)得到直觀而形象的展示，此部分的展示內(nèi)容主要通過(guò)第一維度和第二維度，即視覺(jué)和感知兩個(gè)維度，輔以適當(dāng)?shù)谌S度，即行為維度這三種展示形式，使展示內(nèi)容更加生動(dòng)具體。具體的展示內(nèi)容包括垃圾卸料平臺(tái)及垃圾池、垃圾抓斗、垃圾焚燒爐、余熱利用系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)及中央控制室等的組成、基本構(gòu)造及工作原理。不同維度的展示形式包括宣傳展板、參觀走廊、顯示屏幕、實(shí)物陳列、動(dòng)態(tài)模型及空間模擬等。

垃圾的收集和輸送主要通過(guò)宣傳展板和圖片示意等第一維度形式展示，充分利用參觀通道兩側(cè)墻壁的立體空間進(jìn)行布置，詳見(jiàn)圖6。

圖6 垃圾收集和運(yùn)輸

垃圾卸料平臺(tái)及垃圾池、余熱利用系統(tǒng)及煙氣處理系統(tǒng)主要通過(guò)第一維度，輔以第三維度進(jìn)行展示，詳見(jiàn)圖7。通過(guò)參觀走廊中的落地式觀察窗進(jìn)行展示，訪客可以直接觀察到設(shè)備的形狀、尺寸和材質(zhì)。在每個(gè)工藝單元的觀察窗口上部還通過(guò)顯示屏顯示設(shè)備的主要工作原理及工藝參數(shù)，加深訪客對(duì)工藝系統(tǒng)的認(rèn)知與理解。在余熱利用單元，設(shè)有第三維度的手搖式發(fā)電機(jī)體驗(yàn)?zāi)Ｐ?，訪客通過(guò)手搖方式迅速在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)線圈，產(chǎn)生的電能隨即點(diǎn)亮模型中建筑物的照明裝置，以此模擬高溫蒸汽帶動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電能的過(guò)程。

圖7 垃圾卸料平臺(tái)、垃圾池、余熱利用系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、觀察窗口及發(fā)電體驗(yàn)裝置

焚燒爐是垃圾焚燒單元的核心設(shè)備，該中心采用了實(shí)物陳列、動(dòng)態(tài)模型兩種第一維度和空間模擬第三維度示方式，詳見(jiàn)圖8。展示柜櫥里陳列的焚燒爐爐排片，是爐膛中垃圾的載體。動(dòng)態(tài)模型模擬了垃圾進(jìn)料至爐膛內(nèi)部后，液壓傳動(dòng)裝置推動(dòng)爐排片前后移動(dòng)、帶動(dòng)垃圾在爐排片上平移和滑動(dòng)，同時(shí)，一次風(fēng)機(jī)和二次風(fēng)機(jī)不停向爐膛內(nèi)送風(fēng)，為垃圾焚燒提供氧氣，垃圾在前進(jìn)的過(guò)程中完成“干燥、燃燒、燃盡及冷卻”的過(guò)程。在爐膛內(nèi)部模擬與體驗(yàn)教室中，通過(guò)光線、聲音、溫度及多媒體立體投影燈組合模擬的方式，為訪客模擬垃圾焚燒的實(shí)況，使訪客對(duì)垃圾焚燒燃燒的“3T+E”原則，即“Time（時(shí)間＞2s）、Temperature（溫度＞850℃）、Turbulence（較大湍流）和Excess oxygen（過(guò)量空氣）”形成深刻的印象，了解確保二噁英有效分解的控制參數(shù)和措施。

圖8 焚燒爐模型、爐排片實(shí)物及爐膛內(nèi)部模擬與體驗(yàn)教室

垃圾抓斗承擔(dān)垃圾給料及倒料的使命，從觀察窗口看到的垃圾抓斗由于距離問(wèn)題感官上要比實(shí)物小很多，豐中伊丹資源回收利用中心將垃圾抓斗的等比例立面和剖面結(jié)構(gòu)圖布置在了展廳墻體和地面上，詳見(jiàn)圖9。通過(guò)第一維度展示方式，訪客很容易對(duì)抓斗每次抓取5噸左右垃圾的能力形成深刻的印象。

2．3R中心資源回收利用工藝

3R中心各資源回收單元的工藝流程均較為簡(jiǎn)單，且具有一定的相似性，為了避免宣教形式過(guò)于呆板，此部分的展示內(nèi)容以第三維度為主、第一維度為輔，訪客將在第一維度展示中學(xué)習(xí)和體會(huì)到的知識(shí)，運(yùn)用到第三維度的行為培養(yǎng)和實(shí)踐活動(dòng)中，極大增強(qiáng)了宣教效果和作用。此部分宣教展示的內(nèi)容側(cè)重于回收資源的種類(lèi)、過(guò)程及回用方式，具體的展示內(nèi)容包括大件垃圾破碎及金屬回收，塑料、玻璃、罐頭、舊紡織品等的分選回收，綠化垃圾破碎處理等系統(tǒng)的工作原理及工作方式。展示形式與垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)相似。

在第一維度展示中，訪客通過(guò)參觀走廊的展板和觀察窗口了解塑料、玻璃、罐頭等可回收資源的分選工藝。通過(guò)展示臺(tái)陳列的各種物品，如金屬、塑料、瓶罐等，了解不同可再生資源的回收利用方式，詳見(jiàn)圖10～圖13。

圖9 垃圾抓斗的立面及剖面結(jié)構(gòu)展示

圖10 3R中心資源回收工藝展板

圖11 3R中心人工分選回收生產(chǎn)線

圖12 3R中心人工分選回收生產(chǎn)線

圖13 3R中心分選回收的各種可再生資源（金屬、塑料、打包壓縮后的罐頭、肥料等）

在第三維度的展示中，設(shè)置了環(huán)保知識(shí)競(jìng)技場(chǎng)、垃圾分類(lèi)游戲機(jī)、再生紙現(xiàn)場(chǎng)制作等環(huán)節(jié)，訪客可通過(guò)知識(shí)問(wèn)答、趣味競(jìng)賽、互動(dòng)游戲等方式，將參觀和學(xué)習(xí)到的資源回收利用方面的環(huán)保知識(shí)活學(xué)活用，開(kāi)展行為素質(zhì)訓(xùn)練，樹(shù)立環(huán)保理念，詳見(jiàn)圖14、圖15。更有趣味的是，訪客可以將工作人員提供的已使用過(guò)的打印紙現(xiàn)場(chǎng)投放到再生紙制作機(jī)器當(dāng)中，約1小時(shí)之后，便可生產(chǎn)出再生卷紙，并留作參觀紀(jì)念品，詳見(jiàn)圖16。

圖14 環(huán)保知識(shí)競(jìng)技場(chǎng)

圖15 3R垃圾分類(lèi)游戲機(jī)

3．輔助宣教設(shè)施

豐中伊丹資源回收利用中心除了圍繞各主工藝單元設(shè)置了宣教展示內(nèi)容之外，還設(shè)置了很多輔助配套宣教設(shè)施，增加了多個(gè)互動(dòng)交流環(huán)節(jié)，豐富了整個(gè)參觀體驗(yàn)過(guò)程。在此，筆者對(duì)一些比較有特點(diǎn)的設(shè)施進(jìn)行介紹。

圖16 再生紙現(xiàn)場(chǎng)制作設(shè)備

圖17 多功能教室

多功能教室?？扇菁{150人左右進(jìn)行學(xué)習(xí)和交流（詳見(jiàn)圖17），配備了日文/英文兩種語(yǔ)言的環(huán)?？破战逃曨l材料，還專(zhuān)門(mén)為兒童訪客設(shè)計(jì)了卡通版的教學(xué)視頻，并配有專(zhuān)職講解人員。教室內(nèi)的宣傳手冊(cè)、展示模型和環(huán)保紀(jì)念品可供參觀訪客取閱和留念。

參觀走廊、展廳及互動(dòng)空間。詳見(jiàn)圖13、圖15、圖18及圖19。在整個(gè)參觀流線上，根據(jù)工藝及宣教需要設(shè)計(jì)不同功能的參觀走廊，如觀察設(shè)備的帶落地窗的走廊、布置宣傳展板的科普教育走廊、彩光及欣賞屋面綠植及戶外風(fēng)景的觀光走廊等等。在廠區(qū)的局部區(qū)域，還專(zhuān)門(mén)設(shè)置了環(huán)保教育展廳和互動(dòng)體驗(yàn)區(qū)域，用來(lái)展示和陳列各種工藝系統(tǒng)及設(shè)備模型、環(huán)保知識(shí)展板、資源回收利用展示品等。參觀走廊是立體化的參觀流線，把對(duì)各工藝流程的定點(diǎn)展示區(qū)域及陳列不同類(lèi)型展品的展廳連成線，在不同參觀平面上延伸及環(huán)繞，形成立體的參觀網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。

圖18 參觀走廊局部

建筑設(shè)計(jì)。詳見(jiàn)圖20、圖21。采用了綠色建筑設(shè)計(jì)形式，屋面和外墻的可利用區(qū)域采用不同植物進(jìn)行了綠化處理。充分運(yùn)用自然采光，除了常規(guī)采光方式外，還設(shè)計(jì)了光導(dǎo)管采光區(qū)域，示范了節(jié)約電能方法和措施。

圖19 部分展廳

圖20 屋面綠植及垂直綠化

圖21 光導(dǎo)管自然采光系統(tǒng)

圖22 瞭望臺(tái)、包裹著煙囪的墻壁、瞭望臺(tái)外景及高度體驗(yàn)窗口

煙囪設(shè)計(jì)。詳見(jiàn)圖22。由于豐中伊丹資源回收利用中心緊鄰伊丹機(jī)場(chǎng)航道，航空管制部門(mén)對(duì)該中心煙囪的限高是45m。在滿足環(huán)保排放的技術(shù)條件下，建筑設(shè)計(jì)師巧妙地將煙囪包裹在瞭望臺(tái)的內(nèi)墻中內(nèi)，使煙囪從外觀上“隱身”，而訪客可以觸摸墻壁，通過(guò)感受墻壁溫度來(lái)感受排煙過(guò)程。瞭望臺(tái)可以觀賞中心外的自然風(fēng)光，瞭望臺(tái)上布置的望遠(yuǎn)鏡可以觀察到飛機(jī)起飛的過(guò)程。瞭望臺(tái)還設(shè)計(jì)了一個(gè)高度體驗(yàn)窗口，訪客可以踩踏窗口俯視地面，感受廠區(qū)制高點(diǎn)的高度，從而間接體驗(yàn)煙囪的高度。