【科普】关于垃圾焚烧发电的15个问题

 

　　1. 什么是垃圾焚烧处理?

　　焚烧就是烧掉、烧毁;在燃烧过程中，把可燃的物质都烧完了，化成灰烬。焚烧处理是利用高温氧化作用处理生活垃圾——将生活垃圾在高温下燃烧，使生活垃圾中的可燃废物转变为二氧化碳和水等，焚烧后的灰、渣仅为生活垃圾原体积的20%以下，从而大大减少了固体废物量，还可以消灭各种病原体。

 

　　 2. 国外垃圾焚烧处理的情况如何?

　　(1)欧州焚烧处理现状。

　　目前欧洲各国普遍加强垃圾焚烧处理，欧盟的废物管理最高法令也明确支持和鼓励对垃圾进行能源回收(以焚烧为主)。1996-2007年，欧盟成员国垃圾填埋量不断减少，而焚烧量却呈上升趋势。据统计，2006年欧洲主要国家总人口为5.78亿人，生活垃圾产生总量约为2.97亿吨，生活垃圾焚烧发电(供热)厂达到425座，垃圾焚烧处理量约6362万吨，比2001年增加了20%。

　　(2)美国焚烧处理现状。

　　在美国，垃圾焚烧在垃圾处理系统中一直占有一席之地，美国全国垃圾焚烧处理率一直在14%左右。2007年，美国共有87座垃圾焚烧发电(供热)厂，分布在26个州，焚烧炉共220台，总规模93 943吨/日，共处理垃圾2870万吨，装机总容量为2720MW，年发电量为170亿度。美国的焚烧处理能力是中国的2倍，集中在东北部经济发达地区。

　　(3)日本焚烧处理现状。

　　在日本，垃圾焚烧处理量一直是居高不下，东京的中央焚烧厂距离日本皇宫仅3.5公里;日本皇宫周边7公里范围内有7座垃圾焚烧发电厂。 从上个世纪六十年代起，日本就开始大规模建设焚烧厂，达到使用年限之后需要关闭的垃圾焚烧厂绝大多是早期建设的小型垃圾焚烧厂，由污染控制水平更高的大型垃圾焚烧厂所替代。 上个世纪九十年代，为了更好的加强垃圾焚烧厂污染控制，日本对垃圾焚烧设备及烟气处理设备进行升级换代，焚烧在生活垃圾处理中仍占据主体地位。虽然日本的垃圾焚烧厂数量减少，但是焚烧处理总量并未明显减少。 近几年，日本垃圾焚烧总量略有减少，主要是垃圾分类回收和减量化的推行，造成垃圾清运总量在减少。 总的来看，日本垃圾处理都以焚烧为主，垃圾分类回收在逐步加强，填埋处理量在逐步减少。

　　(4)新加坡焚烧处理现状。

　　新加坡的垃圾处理政策是“发展与维持足够的焚烧厂以焚烧全部可以焚烧的垃圾，发展与维持足够的填埋场以处理全部不可焚烧的垃圾和焚烧后的灰烬”，新加坡实行的是全量焚烧、灰渣填埋的垃圾处理方式。新加坡现有4座垃圾焚烧发电厂、1座垃圾填埋场及1座与之配套的海上转运站，分别位于其北部、中部、西部偏南和南部海岛，除最早建设的乌鲁班丹焚烧发电厂距居民区2公里外，其它处理厂(场)均距居民区10公里外。实马高垃圾埋置场主要填埋新加坡4座焚烧发电厂焚烧后的灰烬，以及不可焚烧的工业、建筑废料，预计可使用至2045年。大士南垃圾焚烧发电厂全负荷垃圾处理能力3000吨/日，为目前全球规模最大，年生产电力9.81亿千瓦时，占新加坡全部电力需求的2%-3%。

 

　　3. 我国垃圾焚烧发电的现状是如何?  

　　我国垃圾焚烧发电虽起步较晚，但发展迅速。1988年深圳建立我国第一座引进日本三菱马丁进口设备和技术的垃圾发电厂——深圳市政环卫综合处理厂(日处理垃圾3×150吨，装机容量4MW)。随后珠海、上海浦东和浦西、宁波、杭州、温州、苏州、常州、重庆、成都、广州、福州、厦门、天津和北京等多个城市的垃圾焚烧发电厂相继建成投产，2010年全国已建和在建的垃圾焚烧发电(供热)厂已经超过170座。  

 

　　4. 生活垃圾能燃烧吗?能焚烧彻底吗?  　

　　首先要说明什么是热值：单位质量(或体积)的燃料完全燃烧时所放出的热量，即1千克(或1立方米)某种固体(气体)燃料完全燃烧放出的热量称为该燃料的热值。  　随着我国国民经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，日常生活垃圾的热值不断提高。目前的热值水平相当于普通煤炭的1/4，具体数据热值在4200千焦/公斤左右，稳定燃烧过程中完全可以不需要添加煤、油或天然气等辅助燃料而熊熊燃烧，现在国内的机械炉排炉，都比较成熟，均能彻底焚烧生活垃圾，焚烧后的残渣是一种密实的、不腐败的无菌物质。

 

　　5. 焚烧处理有什么好处?一吨生活垃圾能发多少电?能减少多少二氧化碳的排放?  　

　　垃圾焚烧处理具有 “减量化、资源化、无害化”的优点，而且焚烧处理设施占地较省，垃圾稳定化迅速，减量效果明显，生活垃圾臭味控制相对容易，焚烧余热可以利用，在安全无害高效处理生活垃圾的同时，还能利用其焚烧所产生的余热进行发电(供热)利用，符合循环经济的要求，是目前国际和国内普遍推崇的生活垃圾处理技术。  利用生活垃圾焚烧产生的余热发电，每年可向电网供电，实现废物资源化，并节省不可再生资源——煤、天然气或燃油，减少了二氧化碳的排放。据估算，国内炉排炉生活垃圾焚烧发电厂上网电量约为250-350 kw.h/t，每吨生活垃圾焚烧发电可节约标煤81-114 kg、减排202-283 kg二氧化碳。

 

　　6. 什么样的城市适合选择垃圾焚烧处理方式?

　　 随着我国城市化进程的加快和人民生活水平的提高，城市规模越来越大、城市人口越来越多，从而使得城市生活垃圾产量不断增加，城市垃圾围城危机日益严重。填埋、堆肥处理已经不能完全满足需求，堆肥对土壤的负影响也较大，大部分垃圾填埋场也已处在即将填满而要重新选择填埋场地的情况，由于土地紧缺和环境的要求，在不同的城市根据实际情况发展垃圾焚烧发电(供热)技术，对垃圾进行无害化处理就显得更加迫切。根据经济发展的需要和实际情况，GDP不高的地区偏向于继续采用填埋的方式，但前提是要有足够的土地作为填埋垃圾用。在比较发达地区和城市，随着城市人口的不断增加，适合采用焚烧处理方式，因为可以节省土地资源，进行无害化处理。

 

　　7. 焚烧处理技术主要有哪些?  

　　目前主流的垃圾焚烧处理技术主要有两种：一种是机械炉排炉技术、一种是循环流化床技术。  根据我国的相关技术政策“垃圾焚烧目前宜采用以炉排炉为基础的成熟技术，审慎采用其它炉型的焚烧炉。禁止使用不能达到控制标准的焚烧炉”，机械炉排炉技术应是生活垃圾焚烧处理的主流技术。机械炉排炉技术的特点：应用历史长久，技术成熟。垃圾不需要预处理，故障率低，年运行时间长，处理能力较大。稳定燃烧过程中不需要添加辅助燃料，飞灰产生量较少，在国外和国内都有广泛的业绩，全球垃圾焚烧处理行业绝大多数均采用该技术。循环流化床技术：在垃圾焚烧处理领域的应用时间较短，目前还处于技术探索期。目前国内的循环流化床运行时需要消耗不可再生的煤，并且对煤块的颗粒大小有一定要求，必须先将煤块加工破碎后才能由给煤设备送入炉膛。同时由于其技术特点，循环流化床在垃圾焚烧处理前需要对垃圾进行分选、破碎等预处理，在预处理和厂内的输送过程中容易造成污水以及臭味的外泄，对环境造成二次污染。该技术在垃圾衍生燃料(RDF)和污泥等焚烧处理方面更具有适应性，加煤不能超过30%。

 

　　8. 焚烧热能如何利用?  

　　生活垃圾中存在大量的可燃物，利用生活垃圾代替煤作为燃料，在焚烧炉内进行燃烧、发出热量并产生蒸汽，既可以发电，也可以热电联产或直接供热。对生活垃圾采用焚烧发电(供热)的方式，不但处理了生活垃圾，而且还节约了国家的不可再生资源——煤或燃油，同时弥补了我国电力的不足。

 

　　9. 焚烧处理产生哪些废气?如何控制?  

　　生活垃圾焚烧的烟气控制系统标准远比燃煤锅炉、燃油锅炉、焦化炉严格。  生活垃圾焚烧发电(供热)厂排放的废气主要来自于焚烧炉所产生的烟气，所含的主要污染物为粉尘、氯化氢(HCl)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、一氧化碳(CO)、氟化氢(HF)、有机污染物、二恶英及重金属等。通过计算机控制系统实现垃圾焚烧、热能利用、烟气处理等过程的高度自动化，使焚烧系统在额定工况下运行，从而使原始排放物浓度降到最低。烟气经过烟气净化系统处理后通过烟囱排入大气前，使用烟气在线监测仪——以连续监测每条焚烧线的烟气排放指标，确保垃圾焚烧发电(供热)厂烟气达标排放。

 

　　10. 焚烧处理产生哪些废渣?如何处置?  

　　炉渣：生活垃圾在焚烧炉中经高温焚烧，使生活垃圾中各种成分得到彻底的氧化、分解和钝化而成为炉渣，组成主要为玻璃、金属和各类无机物。炉渣主要为生活垃圾燃烧后的残余物，其产生量视垃圾成分而定，其主要成分为氧化锰(MnO)、二氧化硅(SiO2)、氧化钙(CaO)、三氧化二铝(Al2O3)、三氧化二铁(Fe2O3)、废金属，以及少量未燃尽的有机物等，根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2001)规定：“焚烧后的炉渣按一般固体废物处理”。垃圾焚烧产生的炉渣经过高温无害化处理，再经过磁选等分离出废钢铁等废旧金属后，对炉渣进行综合利用，可用作铺路的垫层、填埋场覆盖层的材料和制作免烧砖等等，炉渣综合利用率可达98%，不能综合利用部分送至填埋场填埋。 飞灰：烟气净化系统收集的粉尘(飞灰)含有二恶英及重金属等有害物，根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2001)规定：“除尘飞灰按危险废物处理”。 飞灰属于危险废物，必须单独收集，不得与生活垃圾、焚烧残渣等混合，也不得与其他危险废物混合。生活垃圾焚烧飞灰不得在产生地长期储存，不得进行简易处置，不得排放。生活垃圾焚烧飞灰产生地必须进行必要的稳定化固化处理，稳定化固化处理之后方可运输，运输需使用专用运输工具。采用密闭收集和输送的方式输送至飞灰储仓，经浸出毒性试验合格后送至填埋场填埋。  

 

　　11. 垃圾焚烧产生的二恶英是什么?  

　　二恶英实际上是二恶英类的一个简称，它指的并不是一种单一物质，而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类共210种化合物，这类物质非常稳定，熔点较高，极难溶于水，可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味、毒性严重的脂溶性物质，所以非常容易在生物体内积累。二恶英是燃烧过程中产生的污染物，垃圾露天焚烧或在填埋场垃圾自燃排放的二恶英，是同量垃圾经过现代化焚烧排放的很多倍;再生有色金属、炼钢、铁矿石焚烧、炼焦、遗体火化、铸铁生产、水泥生产、制浆造纸(含氯漂白工艺是形成二恶英的主要过程)等行业也产生了大量的二恶英;还有汽车尾气、香烟、烧烤、烟花爆竹、自然界中森林火灾和火山爆发等都能够产生二恶英，其实二恶英离我们并不遥远。目前，我们的环境中存在的二恶英主要来自于冶金、炼焦、石化等行业。

 

　　12. 垃圾焚烧的烟气中为什么会有二恶英？

　　生活垃圾焚烧过程中，二恶英的生成途径包括以下几个方面：  

　　(1)生活垃圾中本身含有微量的二恶英，由于二恶英具有热稳定性，尽管大部分经高温燃烧得以分解，但仍会有一部分燃烧后随烟气排出。

　　(2)燃烧过程中由含氯前体物生成二恶英，前体物包括聚氯乙烯(是经常使用的一种塑料)、五氯苯酚(是纺织品、皮革制品、木材、织造浆料和印花色浆中普遍采用的一种防霉防腐剂)等，燃烧中前体物分子通过重排、自由基缩合、脱氯或其他分子反应等过程会生成二恶英，这部分二恶英大部分经高温燃烧被分解。

　　(3)当燃烧不充分时，烟气中产生过多的未燃尽物质，在300—500℃温度环境下，经高温燃烧已分解的二恶英遇到适量的触媒物质(主要为重金属，特别是铜)将重新生成。

　　

　　13. 垃圾焚烧中二恶英的生成可以控制吗?  

　　尽管焚烧可能产生二恶英，但只要控制燃烧的条件，比如让烟气在炉子里停留的时间长一些就可以大幅度减少二恶英的产生。

　　 (1)选用符合国家标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2001)的焚烧炉，控制燃烧温度，确保烟气在燃烧室内温度达到850℃以上的区域停留时间不小于2秒，使二次燃烧的气体形成旋流，使燃烧更完全、更充分，使二恶英充分分解。研究表明，二恶英的生成和一氧化碳浓度有很大关系。运行中调节一、二次风量和配比，并通过二次风来加强扰动，使垃圾燃烧更加充分，从而控制烟气中一氧化碳的含量及二恶英的生成量。

　　(2)当烟气温度降到300～500℃范围时，少量已经分解的二恶英将重新生成，因此，设计考虑尽量减小余热锅炉尾部的截面积，使烟气流速提高，以减少烟气从高温到低温过程的停留时间，以减少二恶英的再生成。

 

　　14. 二恶英的排放可以控制吗?  　

　　一是在烟气净化系统的烟道上布置活性炭导入装置，将比表面积大于700m2/g的活性炭喷入烟气，以吸附二恶英。同时，布袋除尘器中，当烟气通过由颗粒物形成的滤层时，含尘烟气中残存的微量二恶英仍能被滤层中未反应的Ca(OH)2或CaO粉末、活性炭粉末等所组成的粉饼层过滤和吸附而得到进一步净化。  　

　　二是选用高效布袋除尘器，采用高效滤料，将附有二恶英的飞灰过滤收集后，用“螯合剂+水泥+水”稳定化处理。  

 

　　15. 垃圾焚烧处理厂有臭味吗?如何控制恶臭?  

　　生活垃圾中有机物的腐烂分解，不可避免地将产生恶臭污染。恶臭污染源主要来自进厂的原始垃圾，垃圾运输车在卸料过程中和垃圾堆放在垃圾储坑内散发出带恶臭的气体，其主要成分为硫化氢(H2S)，氨(NH3)等。 为了控制焚烧厂产生的恶臭可以采取以下措施：

　　(1)垃圾本身是有臭味的，因此不排除运输沿路有臭味，这方面，主要是采用密闭性、具有自动装卸结构的运输车来运输垃圾，尽量减少臭味外溢;

　　(2)垃圾运输车进入车间后，通过卸料门将垃圾倾倒进垃圾坑中。垃圾卸料门为电动提升式，由专人控制，运输车完成卸料后及时关闭，使垃圾坑密闭化。

　　(3)垃圾卸料大厅总入口设置空气幕，以防止臭气外逸。

　　(4)垃圾坑为密闭式，风机的吸风口设置于垃圾坑上方，使垃圾坑和卸料大厅处于负压状态，不但能有效地控制臭气外逸，又同时将恶臭气体作为燃烧空气引至焚烧炉，恶臭气体在焚烧炉内高温分解，气味得以清除。为避免臭气外逸，垃圾坑厂房为封闭厂房。

　　(5)在厂区四周种植一定数量的高大乔木，减少影响。

　　(6)为防止在全厂停炉检修期间，垃圾坑的臭气对周围环境的污染，坑内臭气经活性炭废气净化器净化后排至室外。定期对净化器出口的臭气浓度进行检测，当臭气出口浓度达到国标控制限值，及时更换净化器内的活性炭，废弃的活性炭将与生活垃圾混合进入焚烧炉内进行高温焚烧处理。

　　(7)渗滤液处理系统为密闭结构，顶部设导气管，产生的沼气以及臭气通过导气管、抽风机导入垃圾储坑。

(由中国科协科普部、中国环境科学学会组织专家编写)