淺析垃圾焚燒發電廠“零排放”設計
——以成都市萬興環保發電廠為例

汪洋，楊光明，廖發明，劉李忠，逄漢宇

（成都市興蓉再生能源有限公司，四川成都610000）

淺析垃圾焚燒發電廠“零排放”設計
——以成都市萬興環保發電廠為例

汪洋，楊光明，廖發明，劉李忠，逄漢宇

（成都市興蓉再生能源有限公司，四川成都610000）

以成都市目前最大的垃圾焚燒發電廠——成都市萬興環保發電廠為例，探討了該廠廢水、廢氣、飛灰和爐渣等污染物的特點，探討該廠廢水、煙氣、灰渣等處理設計要點和“零排放”的可行性。

垃圾焚燒；零排放；滲瀝液；煙氣；飛灰

相對于原傳統、粗放的填埋方式，采用焚燒發電實現對垃圾的減量化、無害化、資源化處理，已成為目前國內許多大城市解決“垃圾圍城”問題的首選途徑［1-2］。“十二五”期間，我國垃圾焚燒發電設施建設處于高速發展期，截至2015年底，我國已投運的垃圾焚燒發電廠數量已由“十一五”末期的100座左右增加至224座，總焚燒規模從“十一五”末期不到8×104t/d增加至2.078×105t/d，占垃圾處理能力的比例由2010年的不到20%提升至超過40%。預計“十三五”期間，垃圾焚燒處理能力會進一步增長，并成為我國垃圾處理方式的主流［3］。

1 垃圾焚燒污染物“零排放”的必要性

1.1 垃圾焚燒污染物的特點

與垃圾焚燒相關的污染物主要分為固、液、氣態。①固體污染物包含爐渣和飛灰。尤其是飛灰因含有大量的重金屬和二惡英類劇毒物質而被列為危險廢棄物［4］。爐渣雖屬于一般工業固體廢物，但每噸生活垃圾焚燒后約產生19%爐渣［5］。②產生的廢水主要包括垃圾坑的滲瀝液、除鹽水制備系統的廢水、生活污水、冷卻塔排污水。其中最難處理的為垃圾滲瀝液，為含高濃度難降解有機污染物、高濃度有毒有害物質的廢水，COD可高達數萬mg/L，對地下水和地表水危害極大［6］。③垃圾焚燒過程產生的煙氣中的主要污染物包括酸性氣體（HCl、HF、SOx等）、氮氧化物、粉塵（顆粒物）、重金屬和有機劇毒性污染物（二惡英、呋喃等）等幾大類［7］。其中，酸性氣體和氮氧化物是導致酸雨和光化學煙霧的罪魁禍首，二惡英已被世界衛生組織列為一級致癌物質［8］。

2.2 新形勢下污染物控制標準和“零排放”的必要性

2014年7月，我國出臺了被稱為“史上最嚴”GB 18485—2014生活垃圾焚燒污染控制標準，相對于2001年的舊標準，增加了焚燒爐啟動、停爐、故障或非正常工況等時段的污染物排放控制要求；還提高了排放煙氣中顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氫、重金屬及其化合物、二惡英類等污染物排放控制要求；并增加了對垃圾滲瀝液處理和排放的要求，規定垃圾焚燒廠產生的滲瀝液需送至相應的處理設施自行處理，經處理后需滿足GB 16889—2008生活垃圾填埋場污染控制標準中表2標準的要求方可直接排放。此外細化了飛灰處置的要求。

隨著垃圾焚燒發電項目環保標準和環評要求提高，加之垃圾焚燒發電行業技術水平提升，業界提出了“面向未來的藍色垃圾焚燒廠”的設計理念，踐行更嚴格的排放標準，更先進的資源綜合利用。從技術層面實現垃圾焚燒近“零排放”，就是最大程度實現生活垃圾焚燒產生的廢水循環利用、煙氣污染物接近“零排放”、固體廢棄物無害化處置和最大程度的資源化利用。高標準、更清潔、“零排放”的“藍色焚燒”將是垃圾焚燒發電行業未來的發展方向。

2 項目概況

成都市萬興環保發電廠是成都市第4座垃圾焚燒發電廠，也是目前成都市規模最大的垃圾焚燒發電項目，由成都市興蓉再生能源公司投資、建設、運營。項目地址位于成都市龍泉驛區萬興鄉鯉魚村，設計日處理城市生活垃圾2 400 t，年處理垃圾量約8.0×105t，配置4臺600 t/d機械爐排爐，4臺中溫中壓臥式余熱鍋爐，2臺25 MW凝汽式汽輪發電機組。該項目采用了目前國際上先進的焚燒工藝技術，關鍵設備——焚燒爐排為日立造船公司的INOVA式L型爐排。

3 “零排放”設計

3.1 廢水

成都市萬興環保發電廠，平均每天生產耗水約6 000 t，其中絕大部分用于循環冷卻水系統補水。廠區多個污廢水產生環節排水水質各有差異。如設計生活污水和生產廢水處理后外排，排口所在地為成都市龍泉驛區水源保護地，地表水環境容量有限，已無新增的污染物排放總量指標。故結合各生產環節污廢水的水質特點和回用去向，設計分類收集、達標處理、合理回用并“零排放”，實現保護環境和充分節水。

除鹽水制備系統的廢水為較清潔的含鹽廢水，冷卻塔排污水有機污染物和懸浮物濃度很低，設計收集后直接回用于廠區內對水質要求不高的需水環節。其中，設計除鹽水系統濃液回用于飛灰增濕和爐渣冷卻；冷卻塔排污水回用于降溫池摻水和車間沖洗水。

廠區內配套垃圾滲瀝液處理站，滲瀝液調節池除收集垃圾坑產生的滲瀝液外，廠區產生的少量生活污水也進入調節池與垃圾滲瀝液合并處理。設計垃圾滲瀝液處理站規模為850 t/d，處理工藝如圖1所示。

圖1 滲瀝液處理工藝流程

垃圾滲瀝液站最終產水滿足GB/T 19923—2005城市污水再生利用工業用水水質標準中循環冷卻水系統補充水水質標準，極少部分回用于垃圾滲瀝液站內藥劑配制用水和車間沖洗水，絕大部分回用于發電廠循環冷卻水系統補水。目前，國內許多垃圾焚燒發電項目“零排放”的瓶頸在于垃圾滲瀝液處理設施膜系統產生的濃縮液不能完全妥善消納，且這部分濃縮液約占垃圾滲瀝液處理設施規模的30%。如濃縮液全回噴焚燒爐會損失燃燒物的熱值、損失機組的發電量、腐蝕焚燒設備，間接增加運行成本近200元/t［4］。為實現“零排放”并最大程度不影響發電廠的經濟效益，設計垃圾滲瀝液站納濾濃液再經一級納濾濃縮后，產生的二次納濾濃液采用混凝沉淀+高級氧化+生物活性炭吸附工藝進行徹底處理；反滲透濃液經DTRO減量化系統再濃縮處理后，能再濃縮60%～70%，產生的最終反滲透濃液量大幅度減少，少量的最終濃液回噴焚燒爐進行消納。

3.2 煙氣

余熱鍋爐出口煙氣經煙氣凈化系統處理后，設計污染物排放濃度執行歐盟2000（EU2000/76/EC）污染物控制標準，見表1，煙氣處理工藝流程見圖2。4條焚燒線各配置1套煙氣凈化系統及煙氣在線監測系統。

表1 設計污染物排放濃度限值

圖2 煙氣凈化系統工藝流程

從服務區域——成都市中心城區的生活垃圾元素分析結果來看：Cl成分含量較高。可推算出余熱鍋爐出口煙氣中HCl濃度可高達1 000 mg/m3以上，采用半干法脫酸工藝雖對HCl的去除效率可高達95%，但只能將HCl濃度降為50 mg/m3左右，仍不能滿足歐盟2000排放標準的要求，設計在半干法的基礎上，增加碳酸氫鈉干法輔助脫酸，作為HCl達標排放的補充措施。

采用國際先進的智能燃燒控制系統（ACC）優化控制爐膛溫度和過剩空氣系數，焚燒爐燃燒室由碳化硅耐火材料組成，在此區域內未布置鍋爐受熱面，以保證低負荷時煙氣在爐膛停留時間大于2 s后溫度仍維持高于850℃，以此確保煙氣中二惡英的分解率達99.99%。再加上后續煙氣凈化系統中活性炭吸附和袋式除塵器措施，基本能完全脫出二惡英。此外，煙氣中的重金屬經過活性炭吸附和袋式除塵器捕集后，最終煙囪出口的重金屬基本能達到檢測不出。

根據環評對本項目煙氣NOx排放總量的要求，設計本項目近期使用SNCR爐內脫硝系統，在余熱鍋爐第一煙道內設置了多層氨水噴嘴，保證較高的脫硝效率。預留了SCR脫硝系統作為NOx深度脫除的保障措施。余熱鍋爐入口煙氣NOx的設計值為300 mg/m3，SNCR系統有能力把NOx從300 mg/m3降至200 mg/m3，基本能保證余熱鍋爐出口NOx濃度滿足歐盟2000排放標準的要求。再到后續SCR系統有能力把NOx從200 mg/m3降到65 mg/m3，因此，SNCR和SCR合計有77%以上的脫硝率。

通過以上多重組合煙氣凈化工藝，基本能保證本項目煙氣污染物接近“零排放”。

3.3 爐渣和飛灰

除渣機采用水封，可冷卻并加濕爐排下細灰，有效防止細灰揚起。由于爐渣不屬于危險廢棄物，設計爐渣運輸到廠外進行綜合利用。不但可減少固體廢棄物產生量還可提高資源利用率和經濟效益，同時減少填埋場的填埋負擔。

飛灰為危險廢棄物，采用水泥固化+重金屬高分子螯合固化相結合的方式進行穩定化處理，飛灰經穩定化處理后滿足GB 16889—2008中要求后，送至附近的成都市固體廢棄物衛生處置場填埋。

4 結束語

成都市萬興環保發電廠滲瀝液處理系統設計采用厭氧+MBR+NF/RO+納濾濃縮液AOP工藝+反滲透濃縮液DTRO減量化處理工藝，產生的少量最終濃縮液回噴焚燒爐進行消納，實現了“零排放”。煙氣處理系統采用SNCR+半干法+干法+活性炭吸附+布袋+SCR工藝，污染物排放濃度執行歐盟2000（EU2000/76/EC）污染物控制標準，基本能保證本項目煙氣污染物近“零排放”。飛灰采用水泥固化+重金屬高分子螯合固化相結合的方式進行穩定化處理。設計該廠通過各種先進的技術、先進的工藝處理垃圾焚燒后污染物，實現垃圾焚燒廠污染物“零排放”。

［1］黃業昂，魏麗蓉.我國垃圾焚燒發電行業發展前景淺析［J］.大科技，2016（14）：52.

［2］李煜.我國城市生活垃圾焚燒處理發展分析［J］.中國環保產業，2014（7）：21-22.

［3］張益.我國生活垃圾焚燒處理技術回顧與展望［J］.環境保護，2016，13（4）：20-26.

［4］羅忠濤，肖宇領，楊久俊，等.垃圾焚燒飛灰有毒重金屬固化穩定技術研究綜述［J］.環境污染與防治，2012，34（8）：58－62．

［5］王國安，劉偉，田國華.城市生活垃圾處理技術及焚燒爐渣資源化利用研究進展［J］.江蘇建筑，2014（6）：96-98.

［6］宋燦輝，呂志中，方朝軍.生活垃圾焚燒廠垃圾滲濾液處置技術［J］.環境工程，2008，26（8）：148-150.

［7］陳善平，劉開成，孫向軍，等.城市生活垃圾焚燒廠煙氣凈化系統及標準分析［J］.環境衛生工程，2009，17（6）：14-19.

［8］吳銳.城市生活垃圾焚燒發電廠煙氣主要成分分析與研究［D］.廣州：華南理工大學，2009.

Waste Incineration Power Plant Design Based on“Zero Emission”:Case Study of Chengdu Wanxing MSW Incineration Power Plant

Wang Yang，Yang Guangming，Liao Faming，Liu Lizhong，Pang Hanyu
（Chengdu Xingrong Renewable Energy Co.Ltd.，ChengduSichuan610000）

Taking the largest MSW incineration power plant in Chengdu:Chengdu Wanxing MSW incineration power plant asan example，the characteristicsofsewage，flue gasand fly ash were discussed，and the disposal design pointsand the feasibility of“Zero Emission”were analyzed.

waste incineration；zero emission；leachate；flue gas；fly ash

X705

B

1005-8206（2017）02-0065-03

汪洋（1981—），工程師，主要從事垃圾焚燒發電項目水處理及環保方向的技術研究工作。

E-mail:ocean_wywy@163.com。

2016-08-10