國(guó)內(nèi)外生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)進(jìn)展

房德職，李克勛

（南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津市 南開區(qū)300350）

0 引言

目前，全世界每年產(chǎn)生的城市生活垃圾(municipal solid waste，MSW)達(dá)到了13 億t，預(yù)計(jì)到2025年，城市生活垃圾產(chǎn)量將達(dá)到22 億t/a，增幅達(dá)到70%。這意味著在接下來的幾年內(nèi)，人均生活垃圾日產(chǎn)量會(huì)從1.2 kg/人增加到1.42 kg/人。其中，中國(guó)是生活垃圾產(chǎn)量增速最快的國(guó)家，中國(guó)已經(jīng)在2004年超過美國(guó)，成為全球最大的生活垃圾產(chǎn)生國(guó)家，預(yù)計(jì)到2030年，中國(guó)的垃圾產(chǎn)量將是美國(guó)的2 倍[1]。如此多的生活垃圾如果得不到合適的處理和處置，極容易引發(fā)環(huán)境問題。

現(xiàn)今生活垃圾處理方法有以下3 種：衛(wèi)生填埋法、焚燒法和堆肥法。垃圾衛(wèi)生填埋法應(yīng)用最早、最廣[2-3]，其工藝簡(jiǎn)單，處理成本最低，可是占地面積很大，并且填埋產(chǎn)生的滲濾液和填埋場(chǎng)臭氣解決難度較大，被填埋的垃圾得不到充分的資源回收和利用[4]，因此該法以后不再是主流的垃圾處理方向。堆肥法通過微生物消化生活垃圾中的有機(jī)物質(zhì)使其變成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)。但堆肥的條件控制較復(fù)雜，并且周期較長(zhǎng)，不適合進(jìn)行大量垃圾的處理?！袄欠佩e(cuò)地方的資源”這一點(diǎn)正在逐漸為人們所接受[5-6]，垃圾焚燒法是將垃圾在高溫條件下快速氧化燃燒，實(shí)現(xiàn)垃圾的減量化、資源化和無害化。焚燒法與其他方法相比有較大的優(yōu)勢(shì)，焚燒法可以有效減少垃圾90%以上的體積，節(jié)約土地，并且垃圾焚燒產(chǎn)生的熱量可以用來發(fā)電，因此焚燒法逐漸成為國(guó)內(nèi)垃圾處理的主要方式[7]。

垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)不僅能夠大幅減少持續(xù)增長(zhǎng)的垃圾量，還在能源回收利用方面起著重要作用[8-9]。垃圾焚燒發(fā)電在利用可再生能源的同時(shí)，起到高效處理廢物的作用[10]?，F(xiàn)今垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，截至2015年年底，全球共有1 179 家垃圾焚燒發(fā)電廠，總處理能力超過了 70 萬t/d。據(jù)世界能源理事會(huì)統(tǒng)計(jì)，垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)每年帶來的收入超過200 億美元[11]。然而，除了以焚燒技術(shù)為核心外，垃圾焚燒行業(yè)還對(duì)原料性質(zhì)和煙氣處理方面有著嚴(yán)格要求。本文將從生活垃圾焚燒發(fā)電的上、中、下游，即原料、焚燒技術(shù)以及煙氣處理3 個(gè)方面將中國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家(美國(guó)、歐洲、日本和韓國(guó))垃圾焚燒行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)垃圾焚燒行業(yè)前景進(jìn)行分析。

1 生活垃圾性質(zhì)

對(duì)于垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)，垃圾的性質(zhì)對(duì)焚燒效果有很大的影響。本文從全球生活垃圾的產(chǎn)量、組成及熱值3 個(gè)角度對(duì)生活垃圾性質(zhì)進(jìn)行分析。

1.1 生活垃圾產(chǎn)量

不同地區(qū)、國(guó)家甚至城市之間生活垃圾產(chǎn)量存在很大的差別[12]。生活垃圾產(chǎn)量與地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、工業(yè)化程度、公眾習(xí)慣以及當(dāng)?shù)貧夂蛴嘘P(guān)，一般來說，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高，其生活垃圾產(chǎn)量越高[13]。

圖1為全球生活垃圾產(chǎn)量比例，可以看出，垃圾產(chǎn)量最大的地區(qū)為東亞及太平洋地區(qū)，占全球總產(chǎn)量的23%，其次是歐洲及中亞地區(qū)，占全球總產(chǎn)量的20%。其中，東亞及太平洋地區(qū)的垃圾產(chǎn)量中有70%的生活垃圾來自中國(guó)，即中國(guó)的生活垃圾產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的16%，這和我國(guó)近幾年經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展有很大關(guān)系。

圖1 全球生活垃圾產(chǎn)量比例Fig.1 Proportion of global MSW production

表1為2018年世界銀行統(tǒng)計(jì)的部分國(guó)家生活垃圾年產(chǎn)量及人均日產(chǎn)量的數(shù)據(jù)。由表1[1]可以看出，雖然中國(guó)的城市生活垃圾總產(chǎn)量比較高，但城市生活垃圾人均日產(chǎn)量比其他發(fā)達(dá)國(guó)家都要低，甚至不足美國(guó)生活垃圾人均日產(chǎn)量的1/5，說明經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)的地區(qū)，其生活垃圾產(chǎn)量也越高[14]。

表1 不同國(guó)家生活垃圾人均日產(chǎn)量表Tab.1 Per capita daily output of MSW in different countries

1.2 生活垃圾組成

本文將從2 個(gè)角度對(duì)生活垃圾物質(zhì)組成進(jìn)行分類。

1）將生活垃圾分為有機(jī)垃圾、廢紙、塑料、玻璃、金屬、橡膠皮革和其他7 類。按照2018年世界銀行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，按經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平分類討論全球不同收入地區(qū)的垃圾組成，如圖2所示。由圖2可見，從全球平均水平來看，生活垃圾中有機(jī)廢物占比最大，占垃圾總量的46%。由高收入地區(qū)向低收入地區(qū)過渡，其有機(jī)廢物含量逐漸增加，廢紙、塑料、玻璃、金屬和橡膠皮革的占比逐漸降低，而其他類的占比是逐漸增大的，這體現(xiàn)出了高收入地區(qū)的垃圾分類效果比低收入地區(qū)好，我國(guó)屬于中高收入地區(qū)。

圖2 收入水平不同地區(qū)的生活垃圾物質(zhì)組成Fig.2 MSW composition of diffirent income level regions

2）從焚燒角度將生活垃圾分為可燃物、水分和灰分3 類。表2為不同國(guó)家垃圾焚燒廠焚燒的垃圾組分?jǐn)?shù)據(jù)。

由表2可以看出，我國(guó)生活垃圾中可燃物只占1/3，水分約占總量的一半，灰分含量也比日本和美國(guó)高得多。值得注意的是，美國(guó)焚燒的生活垃圾中可燃物占總量的3/4，遠(yuǎn)高于其他國(guó)家生活垃圾中可燃物的含量，這是因?yàn)槊绹?guó)已經(jīng)先行將生活垃圾進(jìn)行分類，然后將不能回收利用的垃圾作焚燒處理[15]。

表2 不同國(guó)家生活垃圾組分?jǐn)?shù)據(jù)Tab.2 Components of MSW in different countries

1.3 生活垃圾熱值

確定生活垃圾能量含量的重要參數(shù)之一為熱值。低位熱值(low heat value，LHV)是指每千克燃料完全燃燒后，其煙氣被冷卻至原始溫度，但煙氣中的水蒸氣仍為蒸汽狀態(tài)時(shí)所放出的熱量。熱值大小對(duì)垃圾焚燒廠后續(xù)運(yùn)行和維護(hù)起著重要作用，一般認(rèn)為垃圾低位熱值達(dá)5 000 kJ/kg時(shí)，無需添加輔助燃料即可維持焚燒爐正常燃燒。垃圾熱值越高，獲得的經(jīng)濟(jì)效益也就越大。

不同國(guó)家生活垃圾低位熱值如圖3所示。

圖3 不同國(guó)家生活垃圾低位熱值箱型圖Fig.3 LHV of MSW in different countries

由圖3可以看出，韓國(guó)的生活垃圾熱值整體水平最高，中值和平均值均達(dá)到了11000 kJ/kg，這是由于韓國(guó)在生活垃圾處理源頭處將生活垃圾進(jìn)行分類處理，回收可利用的生活垃圾，生活垃圾回收率達(dá)到58%，而進(jìn)行焚燒處理的生活垃圾僅占垃圾總量的25%[16]。另外，歐盟國(guó)家、美國(guó)和日本焚燒處理的生活垃圾的熱值分別為10 065、10 341、9 485 kJ/kg，均高于我國(guó)焚燒處理的生活垃圾的熱值5781 kJ/kg。

我國(guó)焚燒處理的生活垃圾一般為城市居民的生活垃圾，垃圾含水量高是造成熱值低的主要原因，因此降低垃圾的含水率是提高熱值的關(guān)鍵。其中，干燥穩(wěn)定技術(shù)是降低垃圾含水率，進(jìn)一步提高熱值的有效方法，即將混合垃圾進(jìn)行為期5～7d 的生物堆肥處理，在堆放的過程中，多余的水分由于重力的作用而濾走；另外由于微生物的活動(dòng)，垃圾的溫度可高達(dá)70℃，再加入過量的空氣，可對(duì)垃圾進(jìn)行脫水。經(jīng)過5～7 d 堆放后的垃圾含水率可由原來的60%～70%降至10%～15%，大大提高了垃圾的熱值。目前大部分地區(qū)(如深圳、珠海、上海、廣州等地)的垃圾發(fā)電廠都采用該項(xiàng)技術(shù)。

圖4是北京市城區(qū)生活垃圾低位熱值及含水率隨季節(jié)變化情況?？梢钥闯?，垃圾熱值受季節(jié)性影響較大，這主要是不同季節(jié)垃圾中的含水率不同。在夏季，居民所吃的瓜果較多，垃圾中果皮較多，垃圾含水率明顯增加，導(dǎo)致垃圾熱值的減少；冬季由于是在年前，家家戶戶準(zhǔn)備年貨，因此造成了垃圾含水率較高，進(jìn)而造成垃圾熱值的減少[17]。針對(duì)這個(gè)問題，可以專門在夏季和冬季設(shè)置瓜果蔬皮回收設(shè)施，以減少垃圾中的含水率，進(jìn)而提高熱值。

圖4 北京市城區(qū)生活垃圾低位熱值及含水率隨季度變化情況Fig.4 Quarterly change of LHV and water content of MSW in Beijing

2 垃圾發(fā)電技術(shù)

燃燒系統(tǒng)是生活垃圾焚燒系統(tǒng)的核心，其工藝性和設(shè)計(jì)的合理性決定著垃圾處理的效果和焚燒廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，也對(duì)后續(xù)煙氣處理有直接影響。垃圾要在焚燒爐中經(jīng)充分燃燒后才能達(dá)到無害化和減量化目標(biāo)。目前，生活垃圾焚燒技術(shù)主要分為移動(dòng)爐排焚燒技術(shù)、流化床焚燒爐技術(shù)和回轉(zhuǎn)窯焚燒技術(shù)3 類，這3 種技術(shù)早在20世紀(jì)上半葉就已經(jīng)在使用。

2.1 焚燒爐型統(tǒng)計(jì)

全球生活垃圾焚燒爐型的數(shù)據(jù)如圖5所示。由圖5可見，移動(dòng)爐排焚燒爐技術(shù)在世界生活垃圾焚燒技術(shù)中占主導(dǎo)地位，被認(rèn)為是一種經(jīng)過技術(shù)測(cè)試的環(huán)?？尚械纳罾贌夹g(shù)。在全球范圍看，發(fā)達(dá)國(guó)家的生活垃圾焚燒技術(shù)大多數(shù)選用移動(dòng)爐排焚燒技術(shù)。而在我國(guó)有29%的生活垃圾焚燒廠采用流化床焚燒爐，這是由于在生活垃圾焚燒初期時(shí)建廠者熱衷于將國(guó)產(chǎn)鍋爐技術(shù)應(yīng)用于垃圾焚燒[18]，并且該技術(shù)的建設(shè)成本較低[19]。但是后續(xù)存在很多問題(如生活垃圾需要預(yù)處理，飛灰產(chǎn)生量大，容易產(chǎn)生二噁英等)，這導(dǎo)致了流化床焚燒技術(shù)逐漸遭到淘汰。我國(guó)目前在建的生活垃圾焚燒廠中采用移動(dòng)爐排焚燒技術(shù)的占了絕大多數(shù)。

圖5 不同國(guó)家垃圾焚燒爐型統(tǒng)計(jì)圖Fig.5 MSW incinerator type statistics in different countries

2.2 焚燒技術(shù)對(duì)比

移動(dòng)爐排焚燒爐適用于大規(guī)模燃燒不均勻的生活垃圾，而流化床焚燒爐只適用于燃燒經(jīng)過預(yù)處理的和均質(zhì)的生活垃圾[20]。2 種焚燒技術(shù)的工藝對(duì)比如表3[21-23]所示。

此外，移動(dòng)爐排焚燒技術(shù)和流化床焚燒爐技術(shù)在運(yùn)行方面還存在以下區(qū)別：1）移動(dòng)爐排焚燒技術(shù)的處理能力一般為800～1200 t/d，處理能力較大，并且設(shè)備每年運(yùn)行時(shí)間≥8000 h[24]，此外，該技術(shù)燃燒狀態(tài)穩(wěn)定，依靠爐排機(jī)械運(yùn)動(dòng)，控制垃圾在爐內(nèi)的停留時(shí)間，確保充分燃燒，爐排爐由于采用層燃方式，在燃燒過程中燃料基本上都呈燒結(jié)狀態(tài)，爐排爐的飛灰量相比流化床少很多，約為入爐垃圾量的3%～5%，用的空氣量也比流化床少得多，相應(yīng)的煙氣量也少很多，同時(shí)爐排爐一般控制排煙溫度為185℃左右，因此，在燒同等量垃圾時(shí)，爐排爐的灰、渣、煙氣中的有毒成分相對(duì)是濃縮的，一般符合危險(xiǎn)廢棄物的處置條件，熱灼減率低，爐排爐的點(diǎn)火啟動(dòng)一般耗費(fèi)較大，從冷爐到850 ℃的給料啟動(dòng)的費(fèi)用要十多萬元[25]；2）單個(gè)流化床焚燒爐的處理能力一般在 600 t/d 左右，總的有效運(yùn)行時(shí)間約為6000 h 左右，燃燒效率達(dá)到95%～99%，由于流化床自身的燃燒方式，爐溫可以控制在850～950 ℃，適合爐內(nèi)脫硫的溫度，流化床的飛灰產(chǎn)量很大，約為垃圾入爐量的10%～15%，但也因此導(dǎo)致流化床的灰渣、煙氣中的有毒成分相對(duì)是被稀釋的，CO 排放超標(biāo)問題目前已成為制約流化床垃圾焚燒爐技術(shù)提升和市場(chǎng)拓展的瓶頸。

表3 移動(dòng)爐排焚燒爐工藝與流化床焚燒爐工藝對(duì)比Tab.3 Comparison between grate furnace process and fluidized bed process

綜上2 種技術(shù)的對(duì)比可以看出，由于流化床工藝容易產(chǎn)生二噁英等污染物，需要預(yù)處理等一些硬性要求不達(dá)標(biāo)，所以在與爐排爐焚燒爐工藝的競(jìng)爭(zhēng)中處于弱勢(shì)。但是，由于運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和燃燒較充分的優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)仍然有較大改進(jìn)空間。

2.3 高參數(shù)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)

目前，國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒發(fā)電廠的主蒸汽常用參數(shù)主要為中溫中壓參數(shù)(溫度400 ℃，壓力4.0 MPa，可以有效防止過熱器等受熱面管高溫腐蝕)[25-26]，隨著政府對(duì)垃圾焚燒發(fā)電補(bǔ)貼的減少，垃圾焚燒廠更加注重通過提高發(fā)電效率來提高利潤(rùn)，而提高垃圾焚燒發(fā)電的效率就需要提高發(fā)電蒸汽參數(shù)；另外，隨著國(guó)民生產(chǎn)水平提高，垃圾源頭分類逐步完善，垃圾熱值逐年增加，這些也為電廠高蒸汽參數(shù)技術(shù)提供了有利的技術(shù)條件。在國(guó)際上，城市生活垃圾焚燒廠主蒸汽參數(shù)有2種，一種是中溫中壓蒸汽參數(shù)(溫度400℃，壓力4.0MPa)；另一種為中溫次高壓參數(shù)(溫度450 ℃，壓力6.5 MPa)。目前存在向次高溫次高壓鍋爐(溫度485 ℃，壓力5.3 MPa)、高參數(shù)鍋爐(溫度500 ℃，壓力9.8 MPa)發(fā)展的趨勢(shì)[27]。歐洲各國(guó)通過應(yīng)用低合金鋼和高鎳合金的過熱器管材來提高鍋爐參數(shù)，鍋爐參數(shù)的壓力可達(dá)6.5 MPa，溫度可達(dá)450 ℃，采用高參數(shù)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)可提高發(fā)電量[28]。

高參數(shù)余熱鍋爐技術(shù)與中參數(shù)余熱鍋爐技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：高溫高壓余熱鍋爐可以通過提高蒸汽的參數(shù)提高發(fā)電效率，進(jìn)而提高發(fā)電量，獲得較高的發(fā)電補(bǔ)貼，與中參數(shù)余熱鍋爐相比，高參數(shù)余熱鍋爐理論上可以增加6%～7%的發(fā)電量。

缺點(diǎn)：1）設(shè)備投資方面，高參數(shù)余熱鍋爐采用的材質(zhì)要求高，相比中參數(shù)余熱鍋爐過熱器的低合金鋼，高參數(shù)余熱鍋爐通常采用奧氏體不銹鋼鋼材，成本為前者的7 倍左右；由于提高了主蒸汽壓力和溫度，鍋爐受壓面管道壁需要加厚，鍋爐的質(zhì)量會(huì)有一定的增加，過熱器受熱面需要增加，高溫過熱器材質(zhì)的防腐蝕等級(jí)需要提升，防止過熱器高溫腐蝕；2）運(yùn)行維護(hù)方面，由于垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣含有大量HCl 等酸性氣體和NaOH 等堿性氧化物，對(duì)余熱鍋爐系統(tǒng)換熱器等部件產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，高參數(shù)余熱鍋爐各受熱面壁溫升高，將會(huì)加劇余熱鍋爐受熱面的腐蝕，縮短設(shè)備的使用壽命，增加處理成本。一般高參數(shù)余熱鍋爐20年運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)是中參數(shù)余熱鍋爐的2～3 倍。

因此，生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)從中溫中壓向高溫高壓發(fā)展，高參數(shù)的蒸汽，其熱電轉(zhuǎn)換效率高，鍋爐的發(fā)電效率也會(huì)大幅提高，但是，高溫高壓的過熱蒸汽，其水蒸氣過熱階段需要吸收大量的熱能，布置較復(fù)雜的過熱器系統(tǒng)和減溫系統(tǒng)。生活垃圾焚燒所產(chǎn)生的煙氣復(fù)雜多變，其中含水量達(dá)50%，煙氣具有很大的腐蝕性，高溫高壓鍋爐的過熱器工作在非常惡劣的工況下，發(fā)生故障的概率較大。因此，這就需要垃圾在前端處理能夠充分實(shí)現(xiàn)資源化、燃料化；同時(shí)垃圾的存放也要更加科學(xué)和規(guī)范，垃圾中的水分對(duì)運(yùn)行的影響至關(guān)重要。

3 空氣污染控制系統(tǒng)

與生活垃圾燃燒技術(shù)本身相比，垃圾焚燒的空氣污染控制技術(shù)無疑對(duì)生活垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展有更大程度的影響。垃圾焚燒空氣污染控制主要針對(duì)焚燒煙氣中的重金屬、二噁英、酸性氣態(tài)污染物以及顆粒物等[29-30]。

垃圾焚燒廠的空氣污染控制可以從源頭防治、焚燒過程中控制和末端煙氣凈化得到處理。源頭防治技術(shù)的重點(diǎn)是減少垃圾成分中的含硫量、含氯量以及重金屬含量，這在我國(guó)較難做到[31]。

3.1 酸性氣體控制

3.1.1 常規(guī)酸性氣體控制

焚燒煙氣中的酸性氣體主要由SOx、NOx、HCL、HF 組成，均來源于相應(yīng)垃圾組分的燃燒。垃圾焚燒煙氣中HCl 的濃度可高達(dá)1000 mg/Nm3以上，SO2濃度在500mg/Nm3左右。酸性氣體控制主要在末端集中處理，末端治理主要分為干法、半干法和濕法，表4為3 種方法的技術(shù)比較。法國(guó)的生活垃圾焚燒廠采用干法、半干法和濕法脫酸的比例為42∶29∶39[32]。而干法脫酸在我國(guó)垃圾焚燒廠中較少使用[33]；濕法脫酸在國(guó)內(nèi)常規(guī)的火力發(fā)電場(chǎng)中應(yīng)用較多，在垃圾焚燒廠中應(yīng)用較少；而半干法由于其霧化效果好，氣、液接觸面大，不僅可以有效降低氣體溫度，中和酸性氣體，且噴入的石灰泥漿中的水分可在噴霧干燥塔內(nèi)完全蒸發(fā)，不產(chǎn)生廢水，因此在國(guó)內(nèi)垃圾焚燒發(fā)電廠中運(yùn)用較多[34-35]。2014年我國(guó)《活垃圾焚燒污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485—2014)更新以后，對(duì)SO2排放標(biāo)準(zhǔn)由260mg/m3更新到100 mg/m3，要求更加嚴(yán)格。因此很多垃圾焚燒發(fā)電廠對(duì)煙氣處置技術(shù)進(jìn)行了不同程度的改進(jìn)。脫酸改造技術(shù)有：1）增加NaOH 稀釋系統(tǒng)，NaOH 使用滲濾液處理站納濾(NF)膜系統(tǒng)產(chǎn)淡水稀釋，稀釋后的NaOH溶液通過噴水減溫系統(tǒng)噴入急冷塔與煙氣反應(yīng)，就達(dá)到了去除部分HCl、SO2和煙氣降溫的目的；2）從原消石灰儲(chǔ)倉(cāng)到吸收塔再增加一路噴射管路，堵管時(shí)便于及時(shí)切換；3）脫酸劑由Ca(OH)2改為NaHCO3，能提高整個(gè)系統(tǒng)的脫酸效率；4）目前煙氣凈化工藝主要采用聯(lián)合工藝，如“SNCR+半干法+干法(碳酸氫鈉)+活性炭噴射+袋式除塵+SCR”“半干法+干法+袋式除塵”“SNCR+低溫SCR+袋式除塵”等。

表4 干法、半干法、濕法脫酸技術(shù)比較Tab.4 Comparison of dry,semi-dry and wet deacidification techniques

3.1.2 NOx控制

NOx的控制主要有選擇性催化還原法(selective catalytic reduction，SCR)和選擇性非催化還原法(selective non-catalytic reduction，SNCR)。SNCR 是以氨水或尿素溶液作為還原劑，通過噴槍直接噴入爐膛，在高溫下與NOx反應(yīng)生成N2，從而降低氮氧化物的排放濃度[36]。SCR是在催化劑作用下，將NOx還原成N2，從而控制氮氧化物排放濃度。兩者相比，SCR 的脫氮效果更好，但其成本也較高，從國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)情況分析，配備SNCR 系統(tǒng)基本滿足NOx排放要求[37]。法國(guó)生活垃圾焚燒廠中選擇SCR 和SNCR處理系統(tǒng)的分別占43%和45%[38]。

3.2 顆粒物控制

煙氣中的顆粒物通常稱為飛灰，包括惰性氧化物、金屬鹽類、未完全燃燒產(chǎn)物等，因其極容易作為重金屬[39]和二噁英類污染成分的主要載體而被認(rèn)定為危險(xiǎn)廢物。垃圾焚燒飛灰元素中鈣、硅、氯的含量最高，汞、鉛、鎘等所占比例不高，但從人體耐受程度來看，需要引起充分的重視。垃圾顆粒物控制技術(shù)應(yīng)用較多的主要包括布袋除塵、靜電除塵以及電袋除塵等技術(shù)[40]。

我國(guó)生活垃圾焚燒廠大多使用布袋除塵進(jìn)行顆粒物的去除，這是因?yàn)椴即龎m試用的范圍廣，對(duì)粉塵的特性不敏感，可以使粉塵排放濃度保持在50 mg/m3以下，與電除塵相比，不受粉塵濃度、比電阻的影響，在相同的處理效率下，比電除塵投資低。布袋除塵器一般作為焚燒煙氣處理最后一階段的裝置，不僅能夠起到去除顆粒物的作用，還可以捕集以氣溶膠形式存在的揮發(fā)的重金屬、酸化物和氧化物，并且還可以有效捕集在活性炭吸附環(huán)節(jié)附著在吸附劑上的二噁英物質(zhì)[41]。其缺點(diǎn)主要有運(yùn)行阻力大，容易造成布袋堵塞，濾料和濾袋一般不能承受高溫?zé)煔獾?。靜電除塵適用于微?？刂疲懿都?μm 以下的細(xì)微塵粒，可以處理高溫下的氣體，但其設(shè)備復(fù)雜，投資較大，對(duì)粉塵的比電阻有一定要求，因此在垃圾焚燒廠中的應(yīng)用不如布袋除塵多。

3.3 二噁英控制

通常所說的二噁英包括多氯代二苯并二噁英(polychlorinated dibenzo-p-dioxins，PCDDs)和多氯二苯并呋喃(polychlorinated dibenzo furans，PCDFs)2 種物質(zhì)，有時(shí)也將毒性與二噁英相似的并且呈平面結(jié)構(gòu)的共面多氯聯(lián)苯(coplanar polychlorinated biphenyls，Co-PCBs)包括在內(nèi)。

為評(píng)價(jià)這些物質(zhì)的毒性及對(duì)人體健康的潛在效應(yīng)，提出了毒性當(dāng)量(toxic equivalent quantity，TEQ)的概念，并通過毒性當(dāng)量系數(shù)(toxicity equivalency factor，TEF)來折算。以毒性最強(qiáng)的 2，3，7，8- 氯代二噁英(tetrachlorodibenzo-p-dioxin，TCDD)的毒性當(dāng)量系數(shù)為1，其他同系物的毒性換算成相對(duì)2，3，7，8-TCDD 的毒性強(qiáng)度。

二噁英可以分別在源頭、燃燒過程和末端處理得到控制[42]。

源頭控制主要是對(duì)氯源閾值的控制，減少含氯有機(jī)物的含量，去除聚氯乙烯、聚苯乙烯、KCl、NaCl 等物質(zhì)[43]，同時(shí)減少金屬催化劑，從而控制二噁英的生成。源頭處理目前只靠垃圾分類得到解決，而在我國(guó)目前垃圾分類效果不好。

燃燒過程控制主要可以從以下2 方面進(jìn)行控制：1）改進(jìn)燃燒狀況，控制溫度、湍流度、停留時(shí)間等因素，使燃燒溫度保持在850 ℃以上，延長(zhǎng)煙氣在高溫區(qū)的停留時(shí)間不低于2s，煙氣中的氧氣濃度不能低于6%，且不能高于10%[44]；2）投加抑制劑，防止二噁英的生成，起抑制作用的試劑有以下3 種[45]，第1 種是可以減少焚燒過程中氯氣形成的硫化物，第2 種是經(jīng)過SNCR 的脫硝反應(yīng)所產(chǎn)生的氮化物，第3 種是通過抑制焚燒過程中的酸性氣體排放實(shí)現(xiàn)二噁英控制的堿性化合物。

燃燒末端處理主要有：1）縮短煙氣在200～500 ℃之間的停留時(shí)間，防止二噁英類物質(zhì)再次生成；2）降低排煙溫度，使氣相中的二噁英轉(zhuǎn)移到灰相中，然后通過布袋除塵去除；3）在煙氣中噴入吸附劑(如活性炭等[46])，然后再用布袋除塵器捕集。

4 結(jié)論

生活垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)作為環(huán)保產(chǎn)業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)和市政基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)合，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)垃圾減量化，還在能源回收方面起著重要作用。垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)已經(jīng)非常成熟，而我國(guó)的垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)正處于由傳統(tǒng)的固廢處理向資源利用和可持續(xù)發(fā)展的轉(zhuǎn)型期，雖然已經(jīng)邁出了一大步，但仍需要更多的發(fā)展和改進(jìn)。

垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的發(fā)展受以下因素的制約：1）受源頭垃圾分類不當(dāng)?shù)挠绊憳O大，生活垃圾分類收集、回收是垃圾前處理，是根治生活垃圾污染的根本途徑和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的前提條件；通過分類收集，不僅使資源得以再生利用，而且使垃圾的體積變小，減少了運(yùn)費(fèi)，降低了垃圾處理的難度，最終降低垃圾處理的成本；同時(shí)，垃圾分類收集能簡(jiǎn)化垃圾處理技術(shù)，提高垃圾處理效率；垃圾分類收集后，可將其中的可燃成分進(jìn)行焚燒發(fā)電，提高熱效率。2）需要明確不同地區(qū)現(xiàn)階段生活垃圾處理的目的，究竟是減量化還是資源化利用。因?yàn)槲覈?guó)目前幅員遼闊，各個(gè)地區(qū)實(shí)際情況不同，生活垃圾處理的背景、手段和技術(shù)也各不相同，應(yīng)該視實(shí)際情況而定，比如在北京、上海、廣州這些城市，發(fā)展水平高，應(yīng)該以資源化利用為主，就應(yīng)該對(duì)垃圾進(jìn)行分類，以提高垃圾的回收率、熱值等，進(jìn)而提高發(fā)電效率。不過垃圾處理處置最終的目的是由減量化向資源化過渡，但在過渡期應(yīng)該分情況處理，符合實(shí)際。3）從設(shè)備端來說，高參數(shù)燃燒能提高發(fā)電效率，進(jìn)而提高發(fā)電量以增加發(fā)電利潤(rùn)，但也面臨風(fēng)險(xiǎn)大的問題，解決高溫腐蝕的問題是生活垃圾焚燒中仍存在的一大技術(shù)難點(diǎn)。

垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的發(fā)展需要依靠其上、中、下游產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)。首先，垃圾焚燒廠上游仍然需要從末端處理的觀念向源頭減量化、資源化觀念轉(zhuǎn)型，生活垃圾源頭分類、廚余垃圾單獨(dú)處理、可回收物回收利用，能夠顯著、全面地降低生活垃圾管理的社會(huì)成本，有利于生活垃圾綜合利用和垃圾焚燒實(shí)際運(yùn)行。其次，生活垃圾焚燒廠建設(shè)從高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量建設(shè)階段，中游的燃燒系統(tǒng)仍需要提高國(guó)產(chǎn)垃圾焚燒技術(shù)，特別是流化床焚燒工藝的改進(jìn)，提高其熱效率。最后，隨著人們?cè)诃h(huán)境方面的要求日益增長(zhǎng)，生活垃圾焚燒下游煙氣處理系統(tǒng)仍需要重點(diǎn)關(guān)注，建立實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，避免造成二次污染。焚燒發(fā)電行業(yè)決策者應(yīng)該踐行綠色發(fā)展理念以推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)，使“十三五”時(shí)期城市生活垃圾分類和資源回收工作取得成效，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)美麗的現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)建設(shè)的進(jìn)程。