環(huán)創(chuàng)科技新聞中心：垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)研究進展分析
隨著我國經(jīng)濟持續(xù)增長,城市化進程不斷加快,生活垃圾作為城市代謝的產(chǎn)物大量產(chǎn)生。資金緊缺,大量垃圾只能作簡單處理,或直接堆放于地表上,浪費大片土地資源,使我國城市普遍面臨垃圾圍城的局面,已構(gòu)成城市環(huán)境污染的一個重要因素。妥善處理城市生活垃圾對于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會有著十分重要的作用。但如何選擇一種處理效果好、投資合理、工藝科學(xué)、運行費用低的處理方案,是值得認真探索和研究的課題。生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)是垃圾處理的一個重要方向,是生活垃圾減量化、資源化、無害化的最有效手段。
我國垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)始于1986年深圳清水河環(huán)衛(wèi)綜合處理廠引進日本三菱重工的馬丁爐排焚燒技術(shù)和設(shè)備,1989年該項目竣工并正式運行,這是垃圾焚燒第一次在中國出現(xiàn)。20世紀90年代,國內(nèi)很多地方開始引進國外垃圾焚燒技術(shù)設(shè)備,典型項目有寧波楓林垃圾焚燒廠等;同時,國內(nèi)的一些企業(yè)也自主研發(fā)了一些焚燒爐,但當時設(shè)計的焚燒爐均無發(fā)電系統(tǒng),煙氣凈化采用煙氣過水除塵方式,十分簡陋。2000年環(huán)保部門出臺《城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策》,對生活垃圾焚燒處理的燃燒條件、熱能利用和污染排放進行了要求,國產(chǎn)簡易垃圾焚燒設(shè)施相繼被拆除。2000年北京市海淀區(qū)上莊垃圾轉(zhuǎn)運站日處理100t垃圾的中式焚燒爐通過了科技部和中科院的聯(lián)合驗收,拉開了我國垃圾焚燒發(fā)電的序幕。截至2010年,全國竣工和在建的垃圾焚燒發(fā)電項目約160座。
垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)工藝流程
垃圾焚燒發(fā)電是把各種垃圾收集后,對熱值較高的部分進行高溫焚燒,在高溫焚燒中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽推動渦輪機轉(zhuǎn)動,使發(fā)電機產(chǎn)生電能。
1減容效果好
垃圾焚燒處理可以使城市垃圾的體積減少80%~90%,減輕或消除后續(xù)處置過程對環(huán)境的影響。
2消毒徹底
高溫燃燒可以使垃圾中的有害成分得到完全分解,并徹底殺滅病原菌,尤其是對可燃性致癌物、病毒性污染物、劇毒性有機物等。
3有利于實現(xiàn)城市垃圾的資源化
垃圾焚燒產(chǎn)生高溫煙氣,其熱能被廢熱鍋爐吸收轉(zhuǎn)化為蒸汽,可用來供熱或發(fā)電。
4處理效率高
焚燒廠占地面積小,可節(jié)約城市用地。
5經(jīng)濟效益可觀
如果處理得當,利用1t垃圾可發(fā)電300~400kW˙h,由于垃圾焚燒發(fā)電廠的服務(wù)期限一般為25年左右,這意味著其穩(wěn)定收益期將長達25年。而且垃圾焚燒發(fā)電廠的運營成本低廉并享有一定的稅收優(yōu)惠政策,能給投資者帶來穩(wěn)定、高額的回報。
垃圾焚燒發(fā)電存在的環(huán)境問題
1二惡英的排放
二惡英全稱分別是多氯二苯并二惡英和多氯二苯并呋喃。二惡英的毒性與氯原子取代的位置密切相關(guān),尤其以2、3、7、8這4個共平面取代的位置上都有氯原子的二惡英同族體具有毒性,2、4、7、8TCDD被公認為是最毒物。毒性約為氰化鉀的1 000倍,俗稱世紀劇毒。
2廢水、廢氣污染
垃圾進入焚燒發(fā)電廠后,在卸料、堆放、加料過程中,易產(chǎn)生惡臭氣體,主要污染因子為H2S、NH3等。垃圾車在卸料過程中因卸料門開啟、垃圾遺撒等原因,會造成電廠卸料平臺存留部分垃圾臭氣。垃圾堆放、燃燒過程會產(chǎn)生滲瀝液,應(yīng)將滲瀝液收集并進行處理。
3固體廢物的污染
焚燒后的垃圾含有重金屬鉛、鎘、汞等。如果不能妥善處理這些廢物,將會對人的身體健康構(gòu)成極大威脅。目前在美國,垃圾發(fā)電焚化爐是汞污染的第二大罪魁禍首。
合理利用焚燒發(fā)電技術(shù)
1重新制定垃圾焚燒發(fā)電廠的排放標準
我國的垃圾焚燒發(fā)電廠排放標準是2001年頒布的《生活垃圾焚燒污染控制標準》,與歐洲國家標準相差較多。其中二惡英類排放限值我國為1TEQ-ng/m3,而歐盟為0.1TEQ-ng/m3。由于焚燒過程不透明,存在廠家偷工減料的現(xiàn)象,焚燒質(zhì)量無從保證。根據(jù)中科院大連化學(xué)物理所和中科院研究生院對國內(nèi)19家垃圾焚燒廠歷時1年調(diào)研二惡英排放情況發(fā)現(xiàn),16%的廠家達不到我國標準,70%的廠家達不到歐洲標準。檢測分析顯示,19個樣本焚燒爐的二惡英/呋喃物質(zhì)的排放量在0.042~2.461,平均值為0.423TEQ-ng/m3,遠高于歐盟標準。為了垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展和人民群眾的健康,有必要重新制定嚴格的新標準。
2嚴格要求規(guī)模及工藝
垃圾焚燒發(fā)電廠必須具有一定的規(guī)模,這樣才能實現(xiàn)其可持續(xù)生產(chǎn)的目的,如果規(guī)模不夠,不僅不能盈利,還要財政補貼,也沒有足夠的資金來采用更加先進的工藝設(shè)備,其排放的污染物也很難達到國家的排放標準。新建焚燒發(fā)電廠應(yīng)優(yōu)先選用成熟技術(shù),審慎采用目前尚未得到實際應(yīng)用驗證的焚燒爐型。其中基本技術(shù)要求:生活垃圾在焚燒爐內(nèi)應(yīng)得到充分燃燒,二次燃燒室內(nèi)的煙氣在不低于850℃的條件下滯留時間不小于2s,焚燒爐渣熱灼減率應(yīng)控制在5%以內(nèi)。
3規(guī)范生活垃圾處理企業(yè)環(huán)境管理
生活垃圾處理企業(yè)要建立污染排放日常監(jiān)測制度,定期向環(huán)境保護行政主管部門和市容環(huán)衛(wèi)行政主管部門報告運行情況,監(jiān)測結(jié)果要向社會公開。新建生活垃圾焚燒設(shè)施必須安裝自動監(jiān)測系統(tǒng),對燃燒溫度等主要運行工況和煙塵、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等主要污染物排放情況進行實時監(jiān)測,并在企業(yè)主要出入口附近等顯著位置設(shè)立顯示屏,向社會公示監(jiān)測數(shù)據(jù)。自動監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)當與環(huán)境保護行政主管部門和市容環(huán)衛(wèi)行政主管部門聯(lián)網(wǎng)。
4健全垃圾分類與回收處理機制
垃圾分類與回收處理不僅可以減少可利用資源的浪費,使得垃圾焚燒的成本降低,燃燒效率更高,而且燃燒過程中產(chǎn)生的污染物也會減少。90%的垃圾可以回收并重新利用,如能將垃圾分類與回收做到極致,不僅能夠提高原料利用率,減少不必要的浪費,而且將從根本上減少垃圾焚燒發(fā)電廠與填埋場的建設(shè)。應(yīng)將垃圾分類與回收和垃圾焚燒發(fā)電更好地結(jié)合起來,垃圾焚燒發(fā)電的前提是必須做好垃圾分類與回收工作。
5項目全過程必須公開透明
在項目立項、選址、環(huán)境評估等全過程中,必須做到公開透明。應(yīng)充分注意公眾的廣泛性與代表性。在公眾知情的情況下開展環(huán)評工作,告知公眾該項目的有關(guān)信息,主要的環(huán)境影響、影響范圍和程度。
我國生活垃圾發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢
1循環(huán)流化床燃燒技術(shù)
循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是20世紀70年代逐漸發(fā)展起來的先進燃燒技術(shù),由于具有對低熱值燃料的適應(yīng)性和優(yōu)異的環(huán)保性能,在常規(guī)及劣質(zhì)燃料燃燒領(lǐng)域迅速發(fā)展、成熟。以中國科學(xué)院、清華大學(xué)、浙江大學(xué)等為代表的中國流化床燃燒技術(shù)學(xué)派開展了大量循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的應(yīng)用研究,為該技術(shù)拓展到垃圾焚燒領(lǐng)域奠定了堅實的基礎(chǔ),是國內(nèi)自主研發(fā)、完全具有自主知識產(chǎn)權(quán)且全部設(shè)備實現(xiàn)國產(chǎn)化的技術(shù)。流化床焚燒項目由于建設(shè)成本低、環(huán)保性能良好而在國內(nèi)垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)占據(jù)半壁江山。
2垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展
從世界上垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展趨勢來看,已經(jīng)把降低二次污染、提高環(huán)保水平作為評價焚燒技術(shù)優(yōu)劣的優(yōu)先原則。中科院生態(tài)環(huán)境研究中心在焚燒中對二惡英類物質(zhì)的控制技術(shù)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位,并通過中科集團、北京中科通用能源環(huán)保有限責任公司在實際項目中進行了試驗。中科通用建設(shè)的生活垃圾焚燒設(shè)施,以山東泰安項目為例,2009年8月投產(chǎn)后,分別于當年11月和次年1月進行了煙氣二惡英類物質(zhì)濃度監(jiān)測,結(jié)果分別為平均0.034 TEQ-ng/m3和0.009TEQ-ng/m3,其余各項環(huán)保監(jiān)測指標完全滿足國家規(guī)定的排放要求,處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。
3污泥和垃圾混燒
污泥和垃圾混燒將是流化床焚燒項目的發(fā)展趨勢。目前已有不少流化床垃圾焚燒項目摻燒污泥,摻燒的污泥按水分高低分為兩種:一種是濕污泥,含水率80%左右;另一種是干污泥,含水率40%左右。根據(jù)實際運行經(jīng)驗看,直接摻燒濕污泥,摻燒的量不能太大,20%以下對設(shè)備和燃燒狀況影響不大,大于20%運行比較困難;而摻燒干污泥,摻燒量多少對設(shè)備和燃燒狀況影響都不大。所以,干化后的污泥和垃圾一起混燒將是發(fā)展趨勢。
4減少摻煤量
摻煤量的逐步減少是流化床垃圾焚燒技術(shù)的另外一個發(fā)展趨勢。早期的流化床焚燒項目,由于設(shè)備技術(shù)不完善、監(jiān)管不到位和市場混亂等因素,流化床垃圾焚燒爐的摻煤量比較大。隨著國內(nèi)原煤價格的不斷高漲,不少企業(yè)也積極探索流化床不摻燒煤的垃圾焚燒技術(shù),目前浙江喬司、嘉興等地已有不摻燒煤的流化床垃圾焚燒發(fā)電廠在運行。所以,從長遠看,少摻煤甚至不摻煤是流化床垃圾焚燒項目的發(fā)展方向。
結(jié)語
生活垃圾焚燒發(fā)電項目作為生活垃圾減量化、資源化、無害化的最有效手段,是垃圾處理的一個重要發(fā)展方向。與填埋、堆肥等傳統(tǒng)垃圾處置方式相比,由于其技術(shù)含量高、環(huán)保要求嚴,可顯著減少垃圾的體積和重量,并能綜合利用余熱和廢渣,帶來的環(huán)境改善最長遠。同時,需要政府制定相關(guān)政策法規(guī),及時做好垃圾分類,監(jiān)管垃圾焚燒發(fā)電廠的排放污染物指數(shù),使之能夠符合我國相關(guān)排放要求。
環(huán)創(chuàng)科技（股票代碼：831512）
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