垃圾焚燒處置的必要性

在人類不斷利用自然資源創(chuàng)造物質(zhì)文明時，大量垃圾也隨之產(chǎn)生。中國城鎮(zhèn)居民每人每年可生產(chǎn)440公斤垃圾，2014年末，城鎮(zhèn)人口數(shù)量已達(dá)7.5億。

全國城市生活垃圾每年產(chǎn)生量超過3億噸，而未經(jīng)處理的城市生活垃圾累積堆存量已達(dá)80億噸，侵占土地面積已達(dá)80萬畝。

根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署預(yù)測，隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展，全球中產(chǎn)階級人口將大幅上升，到2025年，全球城市廢物的數(shù)量將從目前的每年約13億噸上升至22億噸，屆時中國每年城市垃圾產(chǎn)量將會接近6億噸。

面對垃圾圍城的狀況，我們不能限于填埋和堆肥這些被動“防守”的方法，而應(yīng)積極采取有力措施，進(jìn)行科學(xué)合理地綜合處理利用垃圾。垃圾焚燒發(fā)電是當(dāng)前的較理想的選擇。

作為發(fā)達(dá)國家廣泛采用的城市生活垃圾處理方式，垃圾焚燒發(fā)電符合“無害化、減量化、資源化”三原則。

減量化：垃圾焚燒后，一般體積可減少90％以上，重量減輕80％以上。垃圾焚燒后再填埋，可以有效地減少對土地資源的占用。

無害化：高溫焚燒后可消除垃圾中大量有害病菌和有毒物質(zhì)，可有效地控制二次污染。

大量生活垃圾露天焚燒和填埋場自燃向大氣中排放的二噁英，是同量垃圾經(jīng)過現(xiàn)代化焚燒排放二噁英的幾千倍。來自德國的研究顯示，當(dāng)垃圾被運往焚燒廠時，二噁英單位含量就已達(dá)50納克，生活垃圾經(jīng)過焚燒后，垃圾中原有二噁英得到分解，向空氣排放的二噁英相當(dāng)于原有含量的1%。

資源化：垃圾焚燒后產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電供熱，實現(xiàn)資源的綜合利用。垃圾發(fā)電不但能變廢為寶，產(chǎn)出電能，還能節(jié)約煤炭資源。

國際上通常認(rèn)為垃圾的平均低位熱值能達(dá)到3000千卡/千克，標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值是7000千卡/千克，大約燃燒2.3噸垃圾可節(jié)約1噸煤。我國的城市垃圾以生活垃圾為主，含水量較大，熱值只有1000千卡/千克，但即便如此，焚燒7噸垃圾也可節(jié)省1噸煤，假使全年城市垃圾的一半用作焚燒，則可省煤2000多萬噸。

垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)原理

垃圾發(fā)電是把各種垃圾收集后，進(jìn)行分類處理。其中：一是對燃燒值較高的進(jìn)行高溫焚燒（徹底消滅病源性生物和腐蝕性有機(jī)要物），在高溫焚燒（產(chǎn)生的煙霧經(jīng)過處理）中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為高溫蒸氣，推動渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。

二是對不能燃燒的有機(jī)物進(jìn)行發(fā)酵、厭氧處理，最后干燥脫硫，產(chǎn)生一種氣體叫甲烷（沼氣），再經(jīng)燃燒把熱能轉(zhuǎn)化為蒸氣，推動渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。

垃圾由運輸車運至焚燒廠，經(jīng)地磅稱重后，開至卸料門，卸到垃圾池。垃圾吊車將垃圾送入給料斗，并送入爐內(nèi)，在焚燒爐內(nèi)燃燒。送風(fēng)機(jī)的入口與垃圾池連通，可將垃圾的臭味送入燃燒溫度約850～1100℃的焚燒爐內(nèi)進(jìn)行熱分解，變?yōu)闊o臭氣體。

垃圾經(jīng)過干燥、燃燒和燃燼三個階段，垃圾在850～1100度的高溫下充分燃燒。通過DCS自動控制系統(tǒng)和自動燃燒控制系統(tǒng)能夠即時監(jiān)控和調(diào)整爐內(nèi)垃圾的燃燒工況，及時調(diào)節(jié)爐排運行速度和燃燒空氣量。燃燒的火焰及垃圾焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓?jīng)自然循環(huán)鍋爐，產(chǎn)生高溫蒸汽，為汽輪發(fā)電機(jī)組提供汽源。

垃圾焚燒發(fā)電處理工藝

垃圾焚燒發(fā)電主體裝置主要技術(shù)包括機(jī)械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、回轉(zhuǎn)式焚燒爐、CAO式焚燒爐、脈沖拋式焚燒爐等五類技術(shù)，具體介紹如下：

1、機(jī)械爐排焚燒爐

工作原理：垃圾通過進(jìn)料斗進(jìn)入傾斜向下的爐排（爐排分為干燥區(qū)、燃燒區(qū)、燃盡區(qū)），由于爐排之間的交錯運動，將垃圾向下方推動，使垃圾依次通過爐排上的各個區(qū)域（垃圾由一個區(qū)進(jìn)入到另一區(qū)時，起到一個大翻身的作用），直至燃盡排出爐膛。

燃燒空氣從爐排下部進(jìn)入并與垃圾混合；高溫?zé)煔馔ㄟ^鍋爐的受熱面產(chǎn)生熱蒸汽，同時煙氣也得到冷卻，最后煙氣經(jīng)煙氣處理裝置處理后排出。

特點：爐排爐生活垃圾焚燒技術(shù)運行穩(wěn)定，對垃圾的徹底處理能力強(qiáng)，適于連續(xù)運行，經(jīng)優(yōu)化的煙氣處理技術(shù)后排放達(dá)標(biāo)。

但是爐排的材質(zhì)要求和加工精度要求高，要求爐排與爐排之間的接觸面相當(dāng)光滑、排與排之間的間隙相當(dāng)小。另外機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，損壞率高，維護(hù)量大。

2、流化床焚燒爐

工作原理：爐體是由多孔分布板組成，在爐膛內(nèi)加入大量的石英砂，將石英砂加熱到600℃以上，并在爐底鼓入200℃以上的熱風(fēng)，使熱砂沸騰起來，再投入垃圾。

垃圾同熱砂一起沸騰，垃圾很快被干燥、著火、燃燒。未燃盡的垃圾比重較輕，繼續(xù)沸騰燃燒，燃盡的垃圾比重較大，落到爐底，經(jīng)過水冷后，用分選設(shè)備將粗渣、細(xì)渣送到廠外，少量的中等爐渣和石英砂通過提升設(shè)備送回到爐中繼續(xù)使用。

特點：流化床燃燒充分，爐內(nèi)燃燒控制較好，但煙氣中灰塵量大，操作復(fù)雜，運行費用較高，對燃料粒度均勻性要求較高，需大功率的破碎裝置，石英砂對設(shè)備磨損嚴(yán)重，設(shè)備維護(hù)量大。易產(chǎn)生結(jié)焦，系統(tǒng)連續(xù)運行能力較低。

3、回轉(zhuǎn)式焚燒爐

工作原理：回轉(zhuǎn)式焚燒爐是用冷卻水管或耐火材料沿爐體排列，爐體水平放置并略為傾斜。通過爐身的不停運轉(zhuǎn)，使?fàn)t體內(nèi)的垃圾充分燃燒，同時向爐體傾斜的方向移動，直至燃盡并排出爐體。

特點：設(shè)備利用率高，灰渣中含碳量低，過剩空氣量低，有害氣體排放量低。但燃燒不易控制，垃圾熱值低時燃燒困難。

4、CAO焚燒爐

工作原理：垃圾運至儲存池，進(jìn)入生化處理罐，在微生物作用下脫水，使天然有機(jī)物（廚余、葉、草全自動垃圾發(fā)電起重機(jī)全自動垃圾發(fā)電起重機(jī)等）分解成粉狀物，其他固體包括塑料橡膠一類的合成有機(jī)物和垃圾中的無機(jī)物則不能分解粉化。

經(jīng)篩選，未能粉化的廢棄物進(jìn)入焚燒爐的先進(jìn)入第一燃燒室（溫度為600℃），產(chǎn)生的可燃?xì)怏w再進(jìn)入第二燃燒室，不可燃和不可熱解的組份呈灰渣狀在第一燃燒室中排出。

第二室溫度控制在860℃進(jìn)行燃燒，高溫?zé)煔饧訜徨仩t產(chǎn)生蒸汽。煙氣經(jīng)處理后由煙囪排至大氣，金屬玻璃在第一燃燒室內(nèi)不會氧化或融化，可在灰渣中分選回收。

特點：可回收垃圾中的有用物質(zhì)；但單臺焚燒爐的處理量小，處理時間長，目前單臺爐的日處理量最大達(dá)到150噸，由于煙氣在850℃以上停留時間難于超過1秒鐘短，煙氣中二噁英的含量高，環(huán)保難以達(dá)標(biāo)。

5、脈沖拋式

工作原理：垃圾經(jīng)自動給料單元送入焚燒爐的干燥床干燥，然后送入第一級爐排，在爐排上經(jīng)高溫?fù)]發(fā)、裂解，爐排在脈沖空氣動力裝置的推動下拋動，將垃圾逐級拋入下一級爐排，此時高分子物質(zhì)進(jìn)行裂解、其它物質(zhì)進(jìn)行燃燒。

如此下去，直至最后燃盡后進(jìn)入灰渣池，由自動除渣裝置排出。助燃空氣由爐排上的氣孔噴入并與垃圾混合燃燒，同時使垃圾懸浮在空中。揮發(fā)和裂解出來的物質(zhì)進(jìn)入第二級燃燒室，進(jìn)行進(jìn)一步的裂解和燃燒，未燃盡的煙氣進(jìn)入第三級燃燒室進(jìn)行完全燃燒；高溫?zé)煔馔ㄟ^鍋爐受熱面加熱蒸汽，同時煙氣經(jīng)冷卻后排出。

其優(yōu)點是：

（1）處理垃圾范圍廣泛,能夠處理工業(yè)垃圾、生活垃圾、醫(yī)院垃圾廢棄物、廢棄橡膠輪胎等;

（2）燃燒熱效率高,正常燃燒熱效率80%以上，即使水份很大的生活垃圾，燃燒熱效率也在70%以上;

（3）運行維護(hù)費用低,由于采用了許多特殊的設(shè)計以及較高的自動化控制水平，因此運行人員少（包括除灰渣人員在內(nèi)一臺爐僅需兩人），維護(hù)工作量也較少;（4）可靠性高,經(jīng)過近20年運行表明，此焚燒爐故障率非常低，年運行8000小時以上，一般利用率可達(dá)95%以上;

（5）排放物控制水平高,由于采用二級煙氣再燃燒和先進(jìn)的煙氣處理設(shè)備，使煙氣得到了充分的處理;

（6）爐排在壓縮空氣的吹掃下，有自清潔功能。

垃圾焚燒發(fā)電污染物排放及處理要求

1、工程技術(shù)要求

每條焚燒生產(chǎn)線的年運行時間應(yīng)在8000小時以上，垃圾焚燒系統(tǒng)的設(shè)計服務(wù)期限不應(yīng)低于20年。

垃圾池有效容積應(yīng)按5～7天的額定垃圾焚燒量確定。垃圾池應(yīng)設(shè)置垃圾滲濾液收集設(shè)施。生活垃圾貯存設(shè)施和滲濾液收集設(shè)施應(yīng)采取封閉負(fù)壓措施，并保證其在運行期和停爐期均處于負(fù)壓狀態(tài)。這些設(shè)施內(nèi)的氣體應(yīng)優(yōu)先通入焚燒爐中進(jìn)行高溫處理，或收集并經(jīng)除臭處理滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求后排放。

應(yīng)保證垃圾在焚燒爐內(nèi)得到充分燃燒，二次燃燒室內(nèi)的煙氣應(yīng)在不低于850℃的條件下滯留時間不小于2秒，焚燒爐渣熱灼減率應(yīng)控制在5%以內(nèi)。

垃圾焚燒線必須配置煙氣凈化系統(tǒng)，并應(yīng)采取單元制布置方式。煙氣凈化工藝流程的選擇，應(yīng)充分考慮垃圾特性和焚燒污染物產(chǎn)生量的變化及其物理、化學(xué)性質(zhì)的影響，并應(yīng)注意組合工藝間的相互匹配。

酸性污染物的去除：酸性污染物包括氯化氫、氟化氫、硫氧化物、氮氧化物等，應(yīng)選用適宜的處理工藝對其進(jìn)行去除。

應(yīng)采取措施嚴(yán)格控制煙氣中二噁英的排放，包括：控制燃燒室內(nèi)焚燒煙氣的溫度、停留時間與氣流擾動工況；減少煙氣在200℃～500℃溫度區(qū)的滯留時間；設(shè)置活性炭粉等吸附劑噴入裝置。

2、運行監(jiān)管要求

應(yīng)定期監(jiān)控垃圾貯池中的垃圾貯存量，并采取有效措施導(dǎo)排垃圾貯池中的滲濾液，滲濾液應(yīng)經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放。

應(yīng)實現(xiàn)焚燒爐運行狀況在線監(jiān)測，監(jiān)測項目至少應(yīng)包括焚燒爐燃燒溫度、爐膛壓力、煙氣出口氧氣含量和一氧化碳含量，應(yīng)在顯著位置設(shè)立標(biāo)牌，自動顯示焚燒爐運行工況的主要參數(shù)和煙氣主要污染物的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。

應(yīng)實現(xiàn)煙氣自動連續(xù)在線監(jiān)測，監(jiān)測項目至少應(yīng)包括氯化氫、一氧化碳、煙塵、二氧化硫、氮氧化物等項目，并與當(dāng)?shù)丨h(huán)衛(wèi)和環(huán)保主管部門聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸。

對垃圾焚燒產(chǎn)生的爐渣和飛灰應(yīng)按照規(guī)定分別進(jìn)行妥善處理或處置。

在各工藝環(huán)節(jié)要采取切實有效的臭氣控制措施，廠區(qū)應(yīng)做到無明顯臭味；要在相關(guān)位置按要求使用除臭系統(tǒng)，并按要求及時維護(hù)。

在垃圾貯池、污水及滲濾液收集池、地下建筑物、生產(chǎn)控制室等沼氣易聚集場所，應(yīng)加強(qiáng)日常監(jiān)測監(jiān)管，以確保安全生產(chǎn)。

3、廢氣處理要求

垃圾焚燒廠排放的廢氣主要來自于焚燒過程所產(chǎn)生的煙氣，其主要污染物為粉塵、氯化氫（HCl）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）、一氧化碳（CO）、有機(jī)污染物、二噁英及重金屬等。

通過計算機(jī)控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)垃圾焚燒、熱能利用、煙氣處理等過程的高度自動化，控制設(shè)定的燃燒條件（如爐膛溫度高于850℃，煙氣停留時間大于2秒，保持煙氣湍流流動和適度的過氧量），使焚燒系統(tǒng)在額定工況下運行，原始排放物濃度降到最低，并保證二噁英等有機(jī)物的徹底分解。

安裝各種有效的煙氣處理設(shè)備，如布袋除塵、活性炭吸附有害物質(zhì)等，并使用煙氣在線監(jiān)測儀—以連續(xù)監(jiān)測每條焚燒線的煙氣排放指標(biāo)，確保垃圾焚燒廠煙氣污染物排放達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求。

4、惡臭氣體排放控制要求

應(yīng)采用密閉性好、具有自動裝卸結(jié)構(gòu)的壓縮式運輸車來運輸垃圾，盡量減少臭味外溢。

在垃圾卸料大廳出入口應(yīng)設(shè)置空氣幕，并在垃圾運輸車卸料前后關(guān)閉電動卸料門，以防止臭氣外逸。

垃圾池應(yīng)采用密閉式設(shè)計，在垃圾池上方設(shè)置吸風(fēng)口，將惡臭氣體作為燃燒空氣引至焚燒爐內(nèi)高溫分解，并使垃圾池和卸料大廳處于負(fù)壓狀態(tài)。

應(yīng)設(shè)置備用的活性炭廢氣凈化設(shè)施，在全廠停爐檢修期間，垃圾池內(nèi)的臭氣必須經(jīng)活性炭廢氣凈化設(shè)施凈化達(dá)標(biāo)后才能排放。

5、二噁英排放控制要求

所謂二噁英，實際上是二噁英類的一個簡稱，指的是結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都很相似的包含眾多同類物或異構(gòu)體的兩大類，共210種有機(jī)化合物，但其中只有極少數(shù)種類被認(rèn)為具有毒性。

二噁英并不是垃圾焚燒廠特有的公害，它是一種有機(jī)物與氯一起加熱就會產(chǎn)生的化合物，是一種比較普遍的化學(xué)現(xiàn)象。二噁英在空氣、土壤、水、食物和垃圾中都能發(fā)現(xiàn)，有研究顯示，食品是其主要來源，人體接觸的二噁英中約有90%來自膳食方面。

垃圾焚燒廠控制二噁英排放，主要采用成熟的前“3T”后高效凈化技術(shù)，其一是保持焚燒爐膛內(nèi)溫度大于850度，并控制煙氣在爐膛內(nèi)停留2秒以上，使二噁英得到完全分解；其二是煙氣通過最先進(jìn)的凈化處理系統(tǒng)，將單位二噁英濃度控制在0.1（ng TEQ/m3）以內(nèi)，達(dá)到國際上最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。

6、爐渣與飛灰控制要求

爐渣主要為生活垃圾焚燒后的殘余物，其產(chǎn)生量視垃圾成分而定，其主要成分為氧化錳（MnO）、二氧化硅（SiO2）、氧化鈣（CaO）、三氧化二鋁（Al2O3）、三氧化二鐵（Fe2O3）、廢金屬，以及少量未燃盡的有機(jī)物等。

垃圾焚燒產(chǎn)生的爐渣經(jīng)過高溫?zé)o害化處理，再經(jīng)過磁選等分離后，可對爐渣進(jìn)行綜合利用，不能綜合利用部分可送至衛(wèi)生填埋場填埋。

飛灰收集、儲存與處理系統(tǒng)各裝置應(yīng)保持密閉狀態(tài)。煙氣凈化系統(tǒng)采用干法或半干法方式脫除酸性氣體時，飛灰處理系統(tǒng)應(yīng)采取機(jī)械除灰或氣力除灰方式；采用濕法時，應(yīng)將飛灰從污水中有效分離出來。

飛灰屬于危險廢物，必須單獨收集，不得與生活垃圾、焚燒殘渣等混合，也不得與其他危險廢物混合。垃圾焚燒飛灰不得在廠區(qū)長期儲存，不得進(jìn)行簡易處置，不得隨意外運排放。