垃圾焚燒發電技術概述

李慕白

（鄭州樹人中學，河南 鄭州 450000）

垃圾焚燒發電技術概述

李慕白

（鄭州樹人中學，河南 鄭州 450000）

城市垃圾問題已成為困擾城市發展的重要問題，而垃圾焚燒發電經過一百多年的發展，以其技術優勢和較好的處理效果逐漸得到多個國家的應用和推廣?；诖?，本文主要從生產技術工藝、環保要求及技術規范、存在問題等方面進行介紹垃圾焚燒發電技術。

垃圾；焚燒發電；技術規范

隨著城市的發展和人民群眾生活水平的不斷提高，城鎮生活垃圾產生量不斷增加，垃圾處理問題已成為困擾城市發展、影響城市環境的重要問題。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，余熱用于發電或供熱。垃圾焚燒時爐內溫度高達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；熱能用于發電，做到變廢為寶，實現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。該處理方法技術成熟可靠，占地面積小。但是，該處理方法管理要求高，對環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用，我國垃圾焚燒處理發展起步晚、發展緩慢，目前垃圾焚燒處理的比例僅占20%左右。

2 垃圾焚燒發電技術

2.1 垃圾焚燒發電生產過程

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

圖1 垃圾焚燒發電工藝流程示意圖

2.2 主要生產設施

垃圾焚燒發電項目主要生產設備有垃圾焚燒爐、余熱鍋爐、發電機組、自動控制系統及其他輔助設施［2］。

焚燒爐是垃圾焚燒發電的主要設備，其技術裝備水平直接決定了焚燒處理的效果及后續污染產生情況。隨著焚燒工藝的不斷提升，目前國內外技術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移動部件組成，垃圾經給料裝置推送至爐排上，在爐內干燥段加熱，使垃圾得以干燥，再經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，二噁英產生量小，垃圾不需預處理，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，機械爐排爐環保性優于流化床焚燒爐，但一次性設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、二噁英產生量少等優點，垃圾焚燒機械爐排爐逐步成為垃圾焚燒的主流設備。

2.3 主要產污環節及治理措施

垃圾焚燒發電主要的產污環節有垃圾焚燒煙氣、廠區惡臭氣體、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，經處理后各污染物排放濃度應達到《生活垃圾焚燒污染控制標準》。二噁英是民眾最關心的垃圾焚燒發電廠污染物，也是垃圾焚燒發電企業最關注的污染因子，目前國內外垃圾焚燒發電企業一般采取“3T+E”技術控制二噁英的生成?！?T+E”指良好的爐膛溫度（溫度控制在850℃以上）、煙氣在高溫區充足的滯留時間（停留2s以上）、爐內充分的紊流強度（運動爐排或懸浮流化燃燒）和高溫區適當的過量空氣。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施收集后螯合、固化填埋。

3 環保要求及技術規范

為規范生活垃圾焚燒處理工程規劃、設計、施工、驗收和運行管理，國家相關部門發布了《生活垃圾焚燒污染控制標準》［3］，批準了《生活垃圾焚燒處理工程技術規范》，在生活垃圾焚燒廠的選址要求、技術要求、入爐物要求、運行要求和排放要求等方面給出了明確的標準和規范。

3.1 選址要求

應符合城鄉總體規劃、環境保護規劃和環境衛生專項規劃，并符合當地的大氣污染防治、水資源保護、自然生態保護等要求，依據環境影響評價結論確定廠址位置。

3.2 技術要求

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；煙囪應按規范要求設置采樣孔。

3.3 入爐物要求

混合生活垃圾、性質與生活垃圾相近的一般工業固體廢物、生活污水處理設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時間以及發生故障或事故排放污染物持續時間累計不應超過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，應啟動垃圾助燃系統，保證剩余垃圾完全燃燒。

3.5 排放控制要求

焚燒爐（現有焚燒爐在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 監測要求

煙氣在線監測指標應至少包括一氧化碳、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測每月至少開展一次，對煙氣中二噁英類的監測每年至少開展一次。

4 存在的問題

雖然垃圾焚燒發電技術成熟且有較多的實例，目前正得到越來越多的應用，但其存在的潛在環境影響仍不容忽視。

4.1 鄰避效應突出

民眾雖然對垃圾焚燒處理方式和社會效益表示認可，但由于擔心項目建設對身體健康、環境質量和資產價值等帶來諸多負面影響，而不愿項目在自家附近建設，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境造成不利影響，鄰避效應較為突出。

4.2 受垃圾分類的制約較大

根據垃圾焚燒發電項目的運行經驗，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，導致焚燒垃圾熱值較低，需摻煤或噴油輔助燃燒，使垃圾發電演變為“小煤電、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、電子產品等含有重金屬的垃圾，如果未經分揀，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備較少，通過機械化分類成本較高且規模有限，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，缺乏規范和約束，致使垃圾在撿拾、收集、運輸、加工過程中造成嚴重的二次污染。

4.3 運行處理成本較高

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

5 垃圾焚燒發電的發展

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，發展到現在已有140余年歷史，工藝技術已經十分成熟。在過去的5年中，全球60%的垃圾焚燒發電投資在歐洲，以中國和日本為代表的亞洲市場發電投資占30%，北美及其他地區僅占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（深圳市市政環衛綜合處理廠），之后的一段時間發展緩慢。隨著城市化進程的加快，垃圾處理問題日益突出。從2004年起，垃圾焚燒處理技術在我國逐步引起重視，經過9年的發展，我國垃圾焚燒廠的數量持續增長，從2004的54座增加至2013年的166座，焚燒比例達到了20%。

［1］雷波.垃圾焚燒發電的現狀與發展［J］.科技創新導報，2011（10）：100.

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

［3］中華人民共和國環境保護部，國家質量監督檢驗檢疫總局.GB 18485-2014.生活垃圾焚燒污染控制標準［S］.北京：中國環境科學出版社，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：環境保護科技創新，技術和循環經濟中的應用。