導(dǎo)語：解析垃圾焚燒發(fā)電科技特色一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展、人口的不斷增長(zhǎng)和人民生活水平的日益提高,垃圾的產(chǎn)生量也急劇增加,目前我國城市生活垃圾年產(chǎn)生量約1.5億t,且每年還在以8%-10%的速度增長(zhǎng).這無疑給環(huán)境造成了很大的負(fù)擔(dān),影響了可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ),制約了國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展.如何遵循無害化、資源化和減量化原則和目標(biāo)對(duì)這些垃圾進(jìn)行處理,從根本上解決垃圾對(duì)環(huán)境的危害成為目前人們十分關(guān)注的問題.當(dāng)前,垃圾處理一般采用填埋、焚燒和堆肥三種方式.投資3億多元的江蘇吳江垃圾焚燒發(fā)電廠緊急叫停事件、廣東番禺建垃圾焚燒發(fā)電廠風(fēng)波,使人們對(duì)垃圾焚燒發(fā)電的利弊討論日益激烈.在此,本文對(duì)垃圾的幾種處理方法進(jìn)行了對(duì)比,并針對(duì)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的相關(guān)問題著重進(jìn)行了分析.

1幾種垃圾處理方式概述

1.1填埋法隨著固體廢棄物填埋技術(shù)的發(fā)展,填埋場(chǎng)建設(shè)的日趨完善,使垃圾的處理得以向集中化、衛(wèi)生化的方向不斷發(fā)展.由于該工藝的運(yùn)行成本低、對(duì)科技要求不高,是我國城鎮(zhèn)垃圾的主要處理方式.但是,此種處理方法存在的問題是不容忽視的.垃圾被填埋后會(huì)產(chǎn)生大量的填埋氣體,氣體成分復(fù)雜,其中可降解的有機(jī)組分被微生物分解后產(chǎn)生大量的氣體,主要成分有CH4、CO2、N2、O2、NH3、H2S等,其中以CH4和CO2的濃度最高;而微量氣體主要包括一些揮發(fā)性有機(jī)化合物,如氯代烴類、苯系物等.這些氣體如果不加處理任由其排入大氣,或處理不當(dāng)就會(huì)造成空氣污染,危害人體健康.若要提高填埋氣體的應(yīng)用性,就要對(duì)其產(chǎn)氣過程與規(guī)律進(jìn)行深入研究,并通過適宜的管理,利用先進(jìn)技術(shù),使其產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.由于垃圾自身原有的水分,填埋后微生物分解也會(huì)產(chǎn)生水,加之自然降雨和徑流作用,垃圾在填埋處理中會(huì)產(chǎn)生大量滲濾液.其中含有大量有機(jī)物、懸浮物、氨氮、重金屬離子和致病菌等對(duì)垃圾場(chǎng)地的地下水、土壤和地表水都會(huì)造成嚴(yán)重污染.此外,垃圾填埋場(chǎng)或堆放場(chǎng)大多已趨于飽和.隨著垃圾產(chǎn)量的逐年增加,當(dāng)填埋場(chǎng)再次達(dá)到飽和時(shí)必須尋找新的場(chǎng)地來銷納垃圾,而垃圾填埋場(chǎng)址的選擇又受到地形、地貌、水文、氣象、地質(zhì)等多種自然因素及城市規(guī)劃、垃圾產(chǎn)生量等社會(huì)因素的綜合影響,因此需要進(jìn)行嚴(yán)格詳細(xì)的勘察,給環(huán)境和社會(huì)都帶來很大的負(fù)擔(dān).

1.2堆肥法垃圾堆肥是利用微生物人為地促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的微生物反應(yīng)過程.在生物化學(xué)反應(yīng)過程中,垃圾中的有機(jī)物與氧氣和細(xì)菌相互作用,釋放出二氧化碳、水和熱量,同時(shí)生成腐殖質(zhì),用作土壤改良劑.該技術(shù)以其無害化程度較高、減量化效果較為明顯,可最大限度地實(shí)現(xiàn)生活垃圾處理資源化的特點(diǎn)作為處理有機(jī)垃圾的一種方法,在我國得到了廣泛應(yīng)用.

堆肥按需氧程度可分為厭氧堆肥和好氧堆肥.厭氧堆肥是依靠專性和兼性厭氧菌的作用降解有機(jī)物的生化過程,此法對(duì)有機(jī)物的分解速度慢、發(fā)酵周期長(zhǎng)、占地面積大;好氧堆肥是依靠專性和兼性好氧菌的作用降解有機(jī)物的生化工程,此法對(duì)有機(jī)物的分解速度快,堆肥所需天數(shù)短,臭氣發(fā)生量少,應(yīng)用較廣泛.

垃圾堆肥處理與衛(wèi)生填埋處理相比,其成本偏高.堆肥處理節(jié)約土地,社會(huì)效益明顯,但該方法在實(shí)際應(yīng)用中仍有很多問題和局限,且并不是所有的垃圾都適合于堆肥處理,應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)厣罾某煞趾蜌庀髼l件、經(jīng)濟(jì)狀況等因素.此外,堆肥品質(zhì)差、肥效不高則是垃圾資源化進(jìn)程中的"瓶頸".堆肥腐熟度低,有機(jī)質(zhì)含量一般低于20%,遠(yuǎn)低于有機(jī)質(zhì)含量>45%的有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn),且堆肥中富含沙子、玻璃、塑料片等雜質(zhì),重金屬也超標(biāo),這些成分會(huì)對(duì)環(huán)境帶來潛在的危害和影響,還需進(jìn)一步通過垃圾分類收集、改進(jìn)分選設(shè)備來解決.

1.3焚燒法垃圾焚燒處理法與上述兩種方法相比,具有占地面積小、場(chǎng)地選擇容易、處理時(shí)間短、減量化顯著(減重一般達(dá)80%,減容一般達(dá)90%)、無害化較徹底和可回收余熱等優(yōu)點(diǎn).城市生活垃圾焚燒處理技術(shù)在我國尚處于起步階段.截止到2008年9月統(tǒng)計(jì),全國共建設(shè)生活垃圾焚燒廠100座,其中建成56座、在建44座.72%的焚燒廠集中在東部地區(qū),廣東、浙江和江蘇位居前三名,占全國總量的45%.

垃圾燃燒過程是質(zhì)量傳遞、熱傳遞、動(dòng)量傳遞、化學(xué)反應(yīng)、結(jié)構(gòu)變化等物理化學(xué)反應(yīng)綜合在一起的一個(gè)復(fù)雜過程.從固體燃料燃燒理論的角度分析,作為定性的燃燒階段劃分,廢物燃燒過程可分為預(yù)熱、水分蒸發(fā)、升溫、揮發(fā)份析出、著火和固定碳燃燒、燃盡等過程.伴隨著這些過程的開始、發(fā)展、結(jié)束和交替,垃圾先吸取熱量,溫度上升,失去水分,局部分解析出可燃成分,然后著火燃燒,放出熱量,直到燃盡冷卻.廢物本身的質(zhì)量也隨著這些過程逐步減少,直到殘留灰渣.

其中,垃圾焚燒余熱的利用成為人們普遍關(guān)注的問題,利用方式主要有發(fā)電、供熱和熱電聯(lián)產(chǎn).受我國可再生能源的影響,絕大多數(shù)垃圾焚燒余熱均用于發(fā)電,極少部分用于供熱或熱電聯(lián)產(chǎn).

2垃圾焚燒發(fā)電的技術(shù)特點(diǎn)

2.1適用工藝條件城市生活垃圾能否采用焚燒處理技術(shù),取決于垃圾中可燃質(zhì)含量、低位發(fā)熱值和垃圾含水率.一般要求生活垃圾可燃成分為30%-40%以上,低位發(fā)熱值在3350kJ/kg以上,垃圾含水率50%以下,垃圾能自燃焚燒,但在此條件下垃圾焚燒無法滿足爐膛內(nèi)煙氣850℃/2S的要求.生活垃圾低位發(fā)熱值在6280kJ/kg以上,可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒,滿足爐膛內(nèi)煙氣850℃/2S的要求和工質(zhì)發(fā)電的需要,有效利用能源,建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠.

目前,國內(nèi)城市生活垃圾人均生成量為(0.8-1.3)kg/人·d,一般取1.1kg/人·d為設(shè)計(jì)依據(jù)(包括所有在本地區(qū)生活的人口).目前,國內(nèi)已建成焚燒設(shè)施的城市生活垃圾低位熱值大多在5000kJ/kg上下,含水率一般大于50%.與發(fā)達(dá)國家城市相比,其特征是熱值低、含水率高、組成成分變化大,垃圾焚燒有一定難度,焚燒鍋爐熱效率較低.在蒸汽參數(shù)方面,通常垃圾焚燒廠余熱鍋爐蒸汽參數(shù)為中溫中壓參數(shù)(4MPa和400℃).若提高蒸汽參數(shù)將有助于提高余熱利用效率,提高發(fā)電量,增加垃圾廠的收入,但同時(shí)也加劇了余熱鍋爐材料的腐蝕,縮短設(shè)備的使用壽命,增加折舊成本.廣州李坑垃圾焚燒發(fā)電廠"一期"工程的鍋爐參數(shù)為5.4MPa、490℃,達(dá)到次高壓參數(shù),采用次高溫次高壓參數(shù)的經(jīng)濟(jì)性和對(duì)中國國情的適應(yīng)性目前仍在探索之中.

2.2垃圾焚燒技術(shù)類型及特點(diǎn)層燃爐技術(shù):這種焚燒方式不需對(duì)入爐垃圾作嚴(yán)格的預(yù)處理,活動(dòng)爐排的機(jī)械運(yùn)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾的攪動(dòng)與混合,可防止垃圾進(jìn)爐后遇到強(qiáng)熱產(chǎn)生表面固化,進(jìn)而影響垃圾內(nèi)部傳熱和氣體流動(dòng),以致延長(zhǎng)垃圾的燃燒時(shí)間,導(dǎo)致不完全燃燒.垃圾干燥、著火、燃燒及燃燼等一系列過程都在爐排上進(jìn)行,故處理效率高,垃圾層均勻,燃燒較穩(wěn)定完全,飛灰量少.

回轉(zhuǎn)爐技術(shù):回轉(zhuǎn)窯焚燒爐通常包括廢棄物接納貯存、進(jìn)料、爐體、廢熱回收和二次污染控制等部分.

窯身為一微傾斜布置、低速回轉(zhuǎn)的圓筒,垃圾從高端送入,在筒內(nèi)翻轉(zhuǎn)燃燒直至燃燼從下端排出,有水冷壁式和耐火磚襯式兩種.其中,前者有水冷壁沿回轉(zhuǎn)筒周向排列,以吸收焚燒后放出的熱量,降低筒體溫度.筒體下部設(shè)置風(fēng)室,空氣由水冷管進(jìn)入,穿過底部料層,混合較均勻.耐火磚襯式的筒內(nèi)壁用耐火磚襯里,蓄熱量大,燃燒溫度高,但其空氣由筒體一端送入,致使筒中心空氣過剩,而筒底部得不到應(yīng)有的空氣,同時(shí)因其筒體重、慣量大、轉(zhuǎn)速低,因此垃圾的翻動(dòng)和攪拌不充分,燃燒速度和效果不如水冷式.

流化床技術(shù):流化床焚燒爐的物料處于懸浮狀態(tài),空氣與垃圾充分接觸,煙氣流速高、燃燒效果好,分級(jí)燃燒能有效降低氮氧化物的排放,低成本脫硫,灰渣易于綜合利用,負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大,燃燒穩(wěn)定.但是,流化床一般難以焚燒大塊垃圾,因此對(duì)垃圾的前分選和破碎工序要求嚴(yán)格,限制了該技術(shù)在工業(yè)廢棄物和城市垃圾焚燒領(lǐng)域的發(fā)展.此外,由于垃圾和砂粒在爐內(nèi)呈流化狀態(tài),加上補(bǔ)充燃煤,所以煙氣中的粉塵含量較高,除塵器負(fù)擔(dān)加重,飛灰量增多,處理費(fèi)用增加.近年來,由于煤價(jià)的上漲、飛灰量大、需要預(yù)處理等原因,使流化床垃圾焚燒爐在我國的應(yīng)用和發(fā)展受到一定的制約.

3垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)存在的問題及解決對(duì)策

3.1二惡英二惡英即多氯代二苯并惡英和多氯代二苯并呋喃的通俗名稱,具有強(qiáng)致癌性.主要是由于燃料中本身含有的二惡英在燃燒中未被破壞、燃料不完全燃燒或固體性灰表面發(fā)生異相催化反應(yīng)合成二惡英.垃圾在燃燒溫度850℃時(shí)會(huì)產(chǎn)生二惡英,目前主要解決辦法是把爐膛溫度控制在1200℃以上,生成物中將不包含二惡英前驅(qū)物,大大降低后期的重新合成幾率.但當(dāng)排煙溫度冷卻到300-500℃時(shí),會(huì)重新組合生成二惡英,一般采用急冷技術(shù)使煙氣急速冷卻到200℃以下,從而減少煙氣在二惡英合成溫度區(qū)的停留時(shí)間,扼制其再合成.但這種溫度控制在技術(shù)上要求較高,急冷的方法也不利于焚燒余熱的利用,而且高溫除塵技術(shù)現(xiàn)在還不過關(guān).

目前,在燃燒中通常采用"3T+E"的原則,即提高爐膛溫度(Temperature)、提高在高溫區(qū)的停留時(shí)間(Time)、提高爐膛內(nèi)混合強(qiáng)度(Turbulent)和過量空氣系數(shù)(Excessair)對(duì)垃圾進(jìn)行充分燃燒,使垃圾中的二惡英及其前驅(qū)物充分分解,但顯然這樣會(huì)增加NOx排放濃度,造成另外的污染物負(fù)擔(dān).此外,燃燒中通過投加硫、鈣的化合物及其它堿性化合物等對(duì)氯源進(jìn)行控制,可降低二惡英的排放,但是離完全控制污染還有一定距離.對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的煙氣中的二惡英可采用活性炭吸附、催化分解、紫外光分解、微生物降解和綜合靜電煙氣凈化等方法進(jìn)行處理.但二惡英的去除要從源頭上控制才是根本所在.一般認(rèn)為,有氯和金屬元素存在條件下的有機(jī)物燃燒均會(huì)產(chǎn)生二惡英,垃圾中含有大量的有機(jī)氯化物(如聚氯乙烯翅料、氯苯等)是焚燒過程中二惡英的主要來源.垃圾在焚燒前的分選,不但可有效控制二惡英氯源,而且可最大限度地回收利用物質(zhì)資源,但是分選工作量大、工作環(huán)境惡劣和自動(dòng)化程度不高等因素使其可行性大大降低.垃圾分類回收是垃圾資源化的必然要求,也是垃圾收集方式的一種必然趨勢(shì),我國應(yīng)盡快根據(jù)國情積極完善垃圾分類回收系統(tǒng),提高垃圾綜合治理技術(shù).首先應(yīng)加強(qiáng)對(duì)公眾的環(huán)境意識(shí)教育,采取道德和法律雙管齊下的方針,推動(dòng)垃圾分類回收;其次,政府應(yīng)完善分類體系,統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),建設(shè)方便的垃圾分類收集運(yùn)輸裝置,如垃圾分選中心、大件垃圾處理設(shè)施、綠化垃圾堆肥設(shè)施等,這樣才可能做到真正意義上的分類處理;第三,垃圾分類回收應(yīng)制定相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)政策,采取市場(chǎng)化運(yùn)作的方式.

3.2焚燒飛灰垃圾在焚燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生5%左右(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的垃圾焚燒飛灰.垃圾焚燒飛灰中除了含有大量二惡英外,還富集了垃圾中的大部分重金屬元素(Pb、Cd、Cr等)和易溶鹽類.因此,需將垃圾焚燒飛灰作為危險(xiǎn)固體廢物進(jìn)行處置,配套建設(shè)危險(xiǎn)廢物處理場(chǎng).目前對(duì)垃圾焚燒飛灰主要采取直接密封填埋、水泥固化后填埋、熔融固化后填埋和化學(xué)穩(wěn)定化后再填埋等處置方式.倪文等提出了"燒制陶粒"、"作為凝石成巖劑的原料"和"作為UASB、EGSB廢水處理裝置的生化反應(yīng)促進(jìn)劑同時(shí)回收重金屬"三種資源化利用垃圾焚燒飛灰的方案,值得深入研究和進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣.

3.3垃圾焚燒滲濾液垃圾焚燒滲濾液與垃圾填埋場(chǎng)的水質(zhì)特征不同,具有COD高(可達(dá)70000mg/L)、BOD5/COD高、NH3-N高、金屬離子含量高、水質(zhì)變化大、毒性大、難處理等特點(diǎn).垃圾焚燒廠滲濾液的排放標(biāo)準(zhǔn)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)遠(yuǎn)高于垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的排放標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB1688-1997)[13].目前對(duì)垃圾焚燒滲濾液尚無成熟完善的系統(tǒng)處理工藝,處理研究主要集中在膜生物反應(yīng)器、電解、催化濕式氧化(CWAO)、人工濕地處理等方法,但處理費(fèi)用較高.因此,尋找經(jīng)濟(jì)高效的處理工藝就成為解決垃圾焚燒滲濾液二次污染問題的當(dāng)務(wù)之急.

4小結(jié)垃圾焚燒廠建立在城市周圍,運(yùn)送垃圾方便,并且可以向城市提供電能或熱能,產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益.

隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展,垃圾焚燒技術(shù)在城市生活垃圾處理中所占的比重不斷上升,生活垃圾焚燒廠在許多經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)建設(shè)并投入運(yùn)行,隨之出現(xiàn)的二次污染問題也有一定范圍和程度的環(huán)境影響,并日益凸現(xiàn).

而我們只有通過不斷的深入研究和全面的環(huán)境評(píng)價(jià),采用現(xiàn)代先進(jìn)、多元化的運(yùn)營模式,在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一,才能促使垃圾處理產(chǎn)業(yè)向健康、可持續(xù)的方向發(fā)展.