关键词:环保;垃圾焚烧
一、我国生活垃圾处理处理现状
生活垃圾的处理有三种基本形式,即回收利用、焚烧、填埋。我国城市生活垃圾处理正处于由堆放到处理的发展阶段,垃圾堆放现象普遍存在,垃圾处理场造成环境的污染非常严重,全国660个城市都存在着不同程度的垃圾包围城市现象。由于垃圾处理是一个高投入低产出的行业,政府投入有心无力,企业看不到经济效益,对垃圾无害化处理近而远之,导致垃圾围城愈演愈烈,政府和百姓都走入了垃圾处理困境,苦不堪言。
二、新环保法出台带动垃圾焚烧发电行业发展
我国早已经意识到生活垃圾无害化处理的必然性和必要性,对再生能源并网发电一直采取鼓励和支持的态度,并逐步建立了再生能源相关法律法规。直到2015年初,新环保法出台,更是明确指出“国家促进清洁生产和资源循环利用。”同时,以环保部部令的形式的《环境保护主管部门实施按日连续处罚办法》《环境保护主管部门实施查封、扣押办法》等一系列行政命令为环保法的施行做好了配套保障。目前,多地政府已将环保指标纳入政府绩效考核,考核结果作为领导班子和领导干部综合考核评价的重要内容,垃圾处理政府责无旁贷。
就在新环保法出台之后的7月,环保部通报了5家垃圾填埋场因造成地下水质恶化,水混浊发臭,严重环境违法而遭到群众举报。
严峻的垃圾现状和国家的政策扶持给我国垃圾焚烧发电行业带来历史性的发展机遇。按照国家规划,到“十二五”末,中国的垃圾焚烧厂总数将超过300座,日处理能力将达到30万吨;“十二五”期间,全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设总投资约2636亿元,其中超千亿元将切给垃圾焚烧发电。据权威部门预测报告:到2015年底我国的垃圾焚烧电厂还将增加384座(总量约为1000座)。届时日焚烧能力将达到约31万吨/日。这一数字,也只占我国全部垃圾量(约121万吨/日)的25.6%。所以发展垃圾焚烧发电,不仅大有作为,而且需要奋起直追。
目前,各地政府正积极推广垃圾焚烧发电厂项目,作为市政环保型基础设施,垃圾焚烧发电行业迎来了空前利好的发展机遇,但如何使生活垃圾焚烧发电项目可持续的发展,是国家和环保业内人士都必须考虑的问题。
三、生活垃圾焚烧发电项目可持续发展的准则
1、环境容纳性
生活垃圾的无害化处理初衷是为了保护环境资源,实现垃圾的循环利用。因此,生活垃圾焚烧发电项目的无害化程度就要受到严格的监控。比如:焚烧炉污染排放物是否达到国家标准、垃圾渗滤液的处理是否彻底,废渣废液是否按规定处理,对土壤、大气、水资源的污染是否得到有效控制等。如果一个垃圾焚烧厂污染排放物超过国家标准的规定,造成了二次污染,那它违背了环境容纳性,将无法实现可持续发展。
2、社会接受性
垃圾焚烧已成为现代城市垃圾处理的主要方法之一,在目前很多城市垃圾围城的情况下,垃圾焚烧项目却难以落地,普遍遭遇市民反对。主要原因就是民众对垃圾焚烧心存疑虑,担心焚烧所产生的废气、废物会对周边人群健康造成危害。因此,生活垃圾焚烧项目需要开展广泛的科普和宣传、取得公众信任、允许民众参与意见、接受社会监督,让为人民服务的项目最终被人民认可和接受,才能实现可持续发展。
3、经济可承受性
垃圾焚烧行业是利国利民的行业,也是高投入低产出的行业。政府没有足够的资金支持垃圾焚烧电厂的建设,因此与企业合作,采用BOT、BT、PPP的模式共同建设和运营电厂。企业如果亏损,垃圾焚烧电厂也无法运营。因此,必须对垃圾进行综合处理:垃圾焚烧的热能用于发电、废渣中的金属回收、废渣制砖作建筑材料,臭气吸入焚烧炉燃烧,污水作为冷却废渣水循环,少量无用污水经污水处理合格后排放。只有垃圾焚烧产生好的经济效益,投资建厂的企业得到生存和发展,垃圾焚烧行业才能长兴不衰。
四、垃圾焚烧发电行业面临的问题与挑战
1、垃圾分类不到位回收利用水平低
生活垃圾含有可燃物和不可燃物,只有燃烧释放出的热值>5000KJ/kg的垃圾才具有焚烧发电的价值。在我国,居民消费水平较低,垃圾中水分和灰飞等不可燃的成分很高,另外垃圾没有很好的分类处理,这导致我国大部分的垃圾焚烧电厂都需要添加煤炭等辅助材料才能维持燃烧,这就加大了垃圾焚烧电厂的运营成本和风险。
2、垃圾焚烧技术有待提高
目前,有三种焚烧炉技术被广泛应用,分别为:炉排炉、回转窑和循环流化床。其中循环流化床技术已趋于成熟,比较适合焚烧热值偏低及成分多变的垃圾,在我国有较广泛的应用。科学技术是行业发展的保障,找到焚烧热效率最高,污染排放标准达到国家要求的,投资、运行成本最低的焚烧设备,才能具有竞争力,才有好的经济效益和社会效益。国家工程实验室正逐步对现有技术进行提升和更新,为垃圾焚烧打破技术瓶颈,为推动行业进步护航。
3、民众认可度有待提升
垃圾焚烧厂选址难,这是业内公认事实。难在哪里?难在民众对“二恶英”的恐惧。尽管国内外的研究机构均有发言称“垃圾焚烧发电厂对居住在附近居民的血液中二恶英含量没有影响”,全球反垃圾焚烧联盟也承认没有直接证据证明垃圾焚烧二恶英导致癌症,但目前人们并不能理性对待现代垃圾焚烧污染排放,对在家门口建设的垃圾焚烧项目非常抵触,甚至出现围攻政府,阻挠建设等恶性事件。这也大大影响了垃圾焚烧项目立项、建设的进程。
4、国家政策支持与补贴力度需加强
生活垃圾焚烧发电项目的收益主要来源于以下几点:1)售电收入;2)垃圾补贴;3)供热收入;4)税收优惠。国家规定:“再生能源发电并网的建设项目必须允许上网并收购全部上网电量”,但在目前国家整体电力产能过剩的情况下,部分垃圾焚烧电厂还是面临着发电不能并网的忧虑。另外,不同的焚烧炉所得的垃圾补贴也不同,这会使企业投资时有趋利的倾向,从而可能导致不能根据当地实际情况选用恰当的工艺。
五、对垃圾焚烧发电行业的几点建议
1、积极推动垃圾分类收集
改变现有收运模式,做到垃圾定时定点收集;垃圾计量收费,用经济手段刺激有效回收;不能偷倒垃圾,用政策或行政命令禁止乱弃垃圾;构建城乡一体化的垃圾运输、转运体系,保障垃圾焚烧电厂的垃圾供应。
2、完善法规标准
完善生活垃圾处理标准体系;制定和完善生活垃圾分类、回收利用、设施建设工程验收、污染防治和评价等相关标准。
3、提高技术能力
提高二恶英控制、飞灰无害化处置和利用水平,鼓励采用资源化利用技术处理生活垃圾;围绕提高生活垃圾处理设施建设及运营管理水平的需要,加强专业技术人才、管理人才建设和培养。
4、强化监督管理和宣传引导
严格生活垃圾处理市场准入管理,建立和完善市场退出机制,规范生活垃圾处理特许经营权招标投标管理。加强对已建成运营的生活垃圾处理设施运营状况和处理效果的监管,接受社会监督;建立科学的民主决策机制,关注所有利益群体,更要注重公益特点。
(中材地质工程勘查研究院有限公司,北京100102)
摘要:简要介绍了我国垃圾焚烧的发展现状和垃圾焚烧处理技术的现状,对垃圾焚烧炉的炉型进行了技术比较与分析,对常用的机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转窑焚烧炉的优缺点进行了比较,最后提出了各种炉型的适用条件。
关键词:垃圾焚烧;机械炉排焚烧炉;流化床焚烧炉;回转窑焚烧炉
中图分类号:X705文献标识码:A文章编号:1008-9500(2015)01-0033-03
垃圾焚烧是指采用热力技术使垃圾分解并无害化、减量化的过程,这是一种回收废物中能量、矿物质及化学成分的方法。垃圾焚烧的过程也是减少废物体积和危害的过程,并可减少或去除可能有害的物质。随着垃圾焚烧技术、装备与污染防治设施的不断发展与完善,焚烧已成为发达国家和地区处理生活垃圾的主要方式。
1我国垃圾焚烧发展现状
1988年我国在深圳建立第一座垃圾焚烧发电厂,采用日本三菱马丁进口设备和技术。近年来我国垃圾焚烧发电厂建设逐年增加,到2012年全国已运营的垃圾焚烧厂达到138座。除内蒙古、江西、贵州、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆9省区外,其余22个省市均有分布,其中浙江(26座)、江苏(21座)、广东(18座)、福建(12座)4省占到近60%。整体上呈现东部>中部>西部的趋势。
“十二五”期间,我国垃圾焚烧设施建设处于高速发展期,预计到2015年底,投产和在建的生活垃圾焚烧发电厂将超过300座。《关于印发“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划的通知》(国发办[2012]23号)中要求,到2015年,全国城镇生活垃圾焚烧处理设施能力达到无害化处理总能力的35%以上,其中东部地区达到48%以上。
2垃圾焚烧处理技术现状
目前,城市生活垃圾焚烧的主流设施主要为机械炉排焚烧炉和流化床焚烧炉。欧洲90%以上的焚烧厂采用机械炉排路;日本大型城市垃圾焚烧厂基本采用机械炉排路,市、町、村的垃圾焚烧炉以流化床焚烧炉居多。我国目前(截至2014年5月)建成并投运的178座生活垃圾焚烧发电厂中,采用机械炉排炉技术的电厂达到106座,设计处理规模10.5万吨/日;采用流化床技术的电厂为67家,设计处理规模5.8万吨/日。采用机械炉排炉技术的垃圾焚烧厂多分布在东部沿海地区,尤其是省会级和副省级城市居多;采用循环流化床技术的垃圾焚烧厂主要分布在东部地区地级市和中西部地区。
此外,热解气化焚烧技术近年来得以应用。该技术包括热解和气化两个过程,热解是在无氧或缺氧的条件下,利用高温使生活垃圾有机成分裂解,从而脱出挥发性物质并形成固体焦炭的过程;气化是指反应物在还原性气氛下与气化剂反应,生成以可燃气为主的热转化过程。按照热备运行方式可分为固定床、流化床、回转窑及其他类型的反应器等多种。该技术具有投资小、运行成本低、使用寿命长等特点,适用于产生量相对较小的中、小城市(包括县、乡镇)的生活垃圾处理。
3垃圾焚烧炉型比较与分析
常用的垃圾焚烧炉炉型主要有机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转窑焚烧炉等3种,3种炉型的主要特点分析如下。
3.1机械炉排焚烧炉
机械炉排焚烧炉是国际上比较成熟的技术,运行可靠度较高,燃烬度好,适用于大处理量、高热值的垃圾焚烧,是大部分发达国家采用的炉型,在国际上约占有80%的市场份额。机械炉排焚烧炉根据炉排型式主要分为顺推或逆推式往复炉排炉及滚动炉排炉两大类。往复炉排炉可使垃圾有效地翻转、搅拌,具有较理想的燃烧条件,可实现垃圾完全燃烧。滚动炉排炉由于排汽孔容易堵塞,维修工作量相对较大,因此使用率较往复炉排炉低。
机械炉排焚烧炉的优缺点比较见表1。
3.2循环流化床焚烧炉
循环流化床燃烧技术是20世纪60年展起来的一种新型清洁燃烧技术。该技术的基本特征在于在炉膛下部布置有耐高温的布风板,板上装有载热的惰性颗粒,通过床下布风,使惰性颗粒呈沸腾状,形成流化床段,在流化床段上方设有足够高的燃烬段(即悬浮段)。一般物料投入流化床后,颗粒与气体之间传热和传质速率很高,物料在床层内几乎呈完全混合状态,投向床层的垃圾能迅速分散均匀。由于载热体存有大量的热量,投料时炉温不会产生急剧变化,使床温的温度易保持稳定,避免了局部过热,因此,床层温度易于控制。同时它具有燃烧效率高、负荷调节范围宽、炉内燃烧强度大、适合燃烧低热值垃圾的优点。主要的流化床焚烧工艺形式有鼓泡流化床、转动流化床和循环流化床等几种,其中国内较多采用循环流化床形式。
循环流化床焚烧炉的优缺点比较见表2。
3.3回转窑焚烧炉
回转式焚烧窑炉体为采用耐火砖或水冷壁炉墙的圆柱形滚筒。它是通过炉体整体转动,使垃圾均匀混合并沿倾角度向倾斜端翻腾状态移动。为达到垃圾完全焚烧,一般设有两个燃烧室。其独特的结构使几种传热形式中完成垃圾干燥、挥发分析出、垃圾着火直至燃尽的过程,并在二燃室内实现完全焚烧。
回转窑式焚烧炉对焚烧物变化适应性强,特别对于含较高水分的特种垃圾均能实行燃烧。
回转窑焚烧有3种焚烧方法,即灰渣式焚烧、熔渣式焚烧、热解式焚烧。
3.3.1灰渣式焚烧
灰渣式焚烧炉的回转窑温度控制在800~900℃之间,垃圾通过氧化熔烧达到销毁,回转窑窑尾排出的主要是灰渣,冷却后灰渣松散性较好。
3.3.2熔渣式焚烧
熔渣式回转窑焚烧炉主要是处理一些单一的、毒性较强危险废物,温度一般在1500℃以上,目的是提高销毁率。由于熔渣式回转窑焚烧炉炉膛温度较高,辅助燃料耗量增大,致使回转窑耐火材料、保温材料消耗量高。
3.3.3热解式焚烧
热解式回转窑焚烧窑内温度控制在700~800℃之间,垃圾在回转窑内热解气化,产生可燃气体进入二燃室燃烧,可以大大降低耗油量。另外由于温度低,热损失少,烟气量在3种处理工艺中最低,随之装机容量降低,运行成本大大降低,但是其缺点是灰渣残留量高,灰渣焚烧不彻底。
回转窑焚烧炉的优缺点比较见表3。
4结语
综上所述,比较几种炉型特点,机械炉排焚烧炉受热面磨损小、无需混煤燃烧,灰渣产量低,一般适用于各种规模的垃圾焚烧厂,尤其是大中型的垃圾焚烧厂;流化床焚烧炉由于投资较少,一般处理规模较小,适用于中小型、垃圾质量较不稳定的焚烧厂;回转窑焚烧炉一般用于小规模特种垃圾如医疗垃圾、工业垃圾等,不适合大规模生活垃圾处理。
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当今世界,环境污染日益加剧,环境保护已成为国民经济可持续发展的重要组成部分。临沂市是鲁西南重要的商贸枢纽,近几年来,随着商贸批发市场规模的发展,城市人口迅速增加。相应的城市生活垃圾的数量也在急剧增加,据统计,现在每天产生城市生活垃圾约600吨左右,并以每年平均10%增长率递增。临沂市政府把垃圾处理列为99年度市政府“为民十大工程”之一,决定投资5000万元,在临沂市城西北36公里处征地1500亩,用于城市生活垃圾的填埋。一期工程先征地500亩,现在正在进行勘探、水文调查、基础处理等前期工作。
城市生活垃圾的处理方法主要有填埋、堆肥、焚烧等。填埋法方便易行,处理量大,是现在城市垃圾处理的一种主要方法,但是易造成二次污染,特别是垃圾中的一些有毒有害物质填埋腐烂后,渗透到地下,引起地下水的污染;同时产生的一些有害气体
造成环境的二次污染,并且需占用大量的土地。焚烧法是最有效的方法,使城市垃圾处理基本上达到了减容化、无害化和能源化的目的。垃圾焚烧后,一般体积可减少90%以上,重量减轻80%以上;高温焚烧后还能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物质,可有效地控制二次污染。垃圾焚烧后产生的热能可用于发电供热,实现了能源的综合利用。
2垃圾发电供热技术的可行性分析
城市生活垃圾焚烧发电技术在国外已有四十多年的历史,最先利用垃圾发电的是德国和法国,近几十年来,美国和***在垃圾发电方面的发展也相当迅速。目前,***拥有垃圾发电厂一百多座,发电总容量在320MW以上,单台设备最大处理垃圾能力为552吨/日。
我国垃圾焚烧发电供热技术起步较晚,现在还处于研究开发阶段。现已建立的部分垃圾发电站,基本上是引进国外的设备和技术。我国第一座垃圾发电站是在深圳,引进的是***三菱重工生产的两台炉排式垃圾焚烧炉,日处理垃圾150吨,配置500kW的汽轮发电机组来发电供热。1992年又上了一台杭州锅炉厂(引进***三菱重工技术)制造的垃圾焚烧炉,日处理垃圾150吨,配置1500kW汽轮发电机组。在上海、天津等城市也相继与法国、澳大利亚等国家合作建设垃圾发电厂。引进的这些垃圾锅炉基本上都是炉排炉,价格昂贵,而且在燃用低热值、高水份的垃圾时,为了保证锅炉的正常燃烧,达到需要的工艺参数,必须添加燃料油,运行成本较高,经济效益差。发展适合我国国情的垃圾焚烧炉,实现设备国产化,达到低污染和高效燃烧是众多科研单位和生产厂家正在研究开发的课题。
流化床燃烧技术是本世纪六十年代迅速发展起来的一种新型清洁燃烧技术。他利用炉内燃料的充分流动、混合,达到高效燃烧。我国在利用流化床燃烧技术燃用低热值燃料方面处于国际领先水平。特别是浙江大学热能工程研究所多年来进行废弃物(如洗煤泥、煤矸石、城市生活垃圾等)的研究开发和应用。成功开发出异重流化床城市生活垃圾焚烧技术,可实现高效清洁燃烧。采用流化燃烧技术焚烧垃圾的优点主要表现在以下几个方面:
a操作方便,运行稳定。由于流化床床料为石英沙或炉渣,蓄热量大,因而避免了床的急冷急热现象,燃烧稳定。垃圾的干燥、着火、燃烧几乎同时进行,无需复杂的调整,燃烧控制容易,易于实现自动化和连续燃烧。
b设备寿命长。炉内没有机械运动部件,使用寿命长。
c可采用全面的防二次污染的措施。对焚烧时产生的有害物质进行处理,在不增加太多投资的前提下,可将NOX、SO2等气体排放控制在国家标准以下,炉渣呈干态排出,便于炉渣的综合利用。
d流化床焚烧炉由于炉内燃烧强度和传热强度高,相同垃圾处理量的流化床焚烧炉和炉排炉相比体积要小,故而投资小,适应于大型化发展。
e燃料适应性广,可燃烧高水分、低热值、高灰分的垃圾,床内混合均匀,燃尽度高,使垃圾容积大大减少,特别适应于垃圾热值随季节变化很大的特点。
因此,流化床垃圾焚烧是一种综合性能优越的焚烧方式,尤其适合我国垃圾热值低、成分比较复杂的国情。随着我国人民生活水平的提高,城市生活垃圾中无机物含量将大幅度下降,有机物、纸、塑料等高热值废弃物成份逐渐上升,使之具备了能源化利用的可能。当城市生活垃圾随着季节变化或影响过低时,为保证供电或供热,可将垃圾与辅助燃料(如原煤、废油等)在同一炉内混烧。
目前,城市生活垃圾流化床焚烧发电新技术已应用到商业化运营的热电项目上。1998年浙江大学热能研究所与杭州锦江集团将联合开发的此项技术应用到余杭热电厂,把余杭热电厂原有的一台35t/h链条锅炉改造为垃圾流化床焚烧炉,燃用杭州市部分地区的城市生活垃圾。锅炉经改造后,单台炉日处理垃圾150~250吨,同时补充部分辅助燃料--原煤,以保证热电厂的正常供热和发电。
余杭热电厂的垃圾焚烧炉至今已运行十个月,运行状况良好。其运行情况如下:垃圾焚烧炉运行稳定,各项技术参数和指标均达到了设计要求,保证了发电机组的正常运行;最长连续运行时间超过一个月;平均每小时焚烧垃圾约7吨,最大量可达到11吨/小时;对垃圾成分、热值随季节性变化和适应性好。
通过以上的分析说明,在我国发展垃圾发电,在技术上已经有了很大的突破,特别是近几年来循环流化床燃烧技术发展迅速,为垃圾焚烧技术的发展创造了有利的条件。目前,我国各地热电厂循环流化床锅炉的数量正在大幅度上升,并向大型化发展,运行操作和管理水平在不断提高,并趋于成熟,对垃圾流化床焚烧炉的推广应用又创造了较好的环境。
3方案的选择
垃圾焚烧发电项目建设方案的确定,应从本地的实际情况出发,结合城市发展水平而定。国外的技术比较成熟,但设备的价格昂贵,投资太大,一般中小城市难以承受。采用国内的技术和设备,投资小,很适合我国的国情。一般来说,在一个城市是新建一座垃圾焚烧发电厂,还是利用现有的热电厂进行改造,应进行可靠的分析和研究。笔者认为,利用现有的小热电厂进行改造将比新建一座更有利,分析如下:
王云翠等:开发垃圾发电技术实现热电持续发展
热电技术2000年第1期(总第65期)
a新建一座垃圾发电厂,在整体布局和结构上可能合理些,但投资较大,如新建一座日处理垃圾300~500吨中型垃圾发电厂,要建3×35t/h锅炉+2×6MW汽轮发电机组,需投资1.4~1.5亿元。投资大,产出低,项目经济效益低下。
b热电厂在现有的基础上进行改造,可以利用原有的生活办公设施及生产厂区和配套设备,节省投资,见效快。同时,进行改造也可以有两个方案;一是在热电厂厂地允许的情况下,建新的垃圾焚烧炉和发电机组,那样机组分布较合理,但在目前电力需求趋于饱和的情况下,新机组发电并网比较困难;原有的锅炉进行改造,配套热电厂现有的机组,比较容易操作,可以节省大量的投资,实施容易,能起到事半功倍的效果。
临沂热电厂位于临沂市西南部的工业区内。现有3×35t/h链条锅炉+1×75t/h循环流化床锅炉和1×C6+1×B6+1×C12中温中压汽轮发电机组。供热主管线长20余公里,主要为50余家工业生产用户和机关宾馆居民采暖供热。现有的两台35t/h链条炉需要燃用优质烟煤,虽经几次改造,但是效果不大。锅炉效率低,经测试锅炉热效率为78%,面临着被淘汰的可能。如果把链条炉改造成流化床垃圾焚烧炉,可以解决临沂市的垃圾处理问题,同时提高锅炉的热效率,适应时代的发展,对我厂经济效益将有很大的改观。因此,我们选择了利用原有锅炉进行改造的方案。
4锅炉改造方案
4.1锅炉本体改造
锅炉改造维持原炉膛中上部及尾部烟道不变,将炉膛下部炉排及渣斗拆除,使炉下部改为流化床密相燃烧区,密相区内布置倾斜埋管。埋管采用加装鳍片和喷涂方式防止磨损。炉体水冷壁内侧敷有耐火层,防止磨损。锅炉本体外部的汽水管道系统不变。增加了流化风室及布风板、风帽,阻力大大增加,原有风机压头不能满足要求,所以选用高压头送风机。引风机也需改型。在炉膛出口设置分离器和返料器,经分离器分离下的颗粒可实现炉内循环,增加其停留时间,这样大大提高燃烧效率,且尾部受热面的磨损程序大大减轻。
4.2垃圾处理系统
生活垃圾由汽车运至厂内垃圾储存仓,在厂内渣场位置建一座半地下的全密封的垃圾库。
与现在的输煤栈桥并行建一条密封的耐腐蚀的垃圾输送皮带。垃圾储存仓内设有破碎机,单梁吊车。并设有电磁去铁器、污水泵等。垃圾运至库内,经垃圾炉前处理系统送入炉内。预处理系统一方面可打碎特大垃圾及塑料袋、木板、玻璃瓶、砖块石块等杂物,同时也可使垃圾均匀入炉,破碎后的垃圾用吊车抓到输送带上,送到炉前,经往复式给料机送入炉内。
采用吸风管将垃圾坑内散发的臭气吸至炉内,进行燃烧脱臭,不让垃圾臭气弥散。垃圾中的污水收集在坑底废液池内,然后经泵喷射至炉内流化床段上方焚烧,使其充分裂解,减少污染。
4.3焚烧系统
因垃圾焚烧炉是链条炉改造的,用石英砂或炉渣作床料。每小时燃烧垃圾6~9吨。垃圾进入焚烧炉后,与炽热的床料混合焚烧,由于流化床良好的横向混合特性,可确保床内焚烧能保持稳定运行。焚烧炉内设计温度和烟气停留时间分别为850℃和3秒左右,并保持强烈混合,使有害成分在炉膛内充分裂解和破坏。高温烟气从炉膛出口至过热器、省煤器、空气预热器、烟气处理装置和电除尘器,最后经烟囱排入大气。
由于垃圾热值受来源、气候、季节等因素的影响很大,为达到高效低污染焚烧的目的,用煤充当辅助燃料。
点火采用床下自动点火系统,经预燃室进入风室,关入炉膛。
整个除灰系统处于干式密封状态,因此避免了厂区内粉尘污染和污水污染,排出的灰渣可综合利用。
4.4热工控制系统
焚烧炉采集了较全面的运行参数,供垃圾焚烧炉运行调节、操作与检测,主要参数有各主要部分的温度显示与记录,各主要部分的压力显示,主要管路的流量,炉膛含氧量。另外控制系统除含有常规温度、压力、流量、远控、报警等功能外,还配套垃圾预处理及焚烧炉内重要部位的实时工业电视监视。考虑到垃圾的脏臭等特殊性,绝大多数的调节手段均集中于主控室内,使运行人员工作强度降低,提高了工作效率。
4.5锅炉厂用电系统
本期工程厂用电采用380伏电压,利用原有的厂用电系统。本期工程不再增加低压厂用变压器。
4.6环保措施
垃圾流化床锅炉是城市解决环保问题的重要设施,对保护环境、减少污染起到了很大的作用。垃圾处理实现了减量化、资源化、无害化,解决了困扰城市发展的一大难题,保护了人民身心健康,美化了城市环境,提高了人民的生活质量。垃圾流化床锅炉本身亦采取了一系列措施来解决产生的污染问题。
4.6.1建立全密封的垃圾库。将垃圾存放在垃圾库中,并用吸风管将垃圾坑内散发的恶气送入炉内做二次风,运行燃烧脱臭;垃圾底部设有一废液池,收集污水,当达到一定量后,把污水喷射到炉内流化床段上方焚烧,使用充分分解,减少污染。
4.6.2垃圾在垃圾库中经简单破碎后,经一条全密封的皮带送入炉内。炉内设计温度为850℃左右,烟气停留时间为3秒左右,炉内床料并保持充分混合,使有害成分在炉膛内充分裂解、破坏、焚烧。
4.6.3采取较全面的防止二次污染的措施,对焚烧时产生的有害的物质进行了处理,可将NOX、SO2及HCl等气体控制在国家标准之下。为进一步净化尾气,在尾部安装了脱除有害气体的烟气处理装置。炉渣呈干态排出,无渣坑废水,亦不需处理重金属污水的设备。
当处理含硫或含氯高的垃圾时,基于流化床燃烧方式的优点,采用炉内加石灰石可脱除SO2和HCl。
4.6.4由焚烧炉尾部排出的飞灰经过电除尘器,飞灰浓度低于国家标准,排出烟囱。整个系统处于干式密闭状况,因此避免了厂区内的粉尘污染和污水污染,排出的灰渣可综合利用。
5垃圾焚烧发电项目的经济性分析
热电厂现有的三台35t/h链条炉改造为流化床垃圾焚烧炉后,日处理垃圾能达到600吨,配置一台C12MW的汽轮发电机组,原热力系统、汽水系统、输煤系统不变,新建垃圾处理系统。项目经济性分析如下:
整个改造工程需要投资4800万元左右;
销售收入按设备的容量计算,销售电、汽年收入约5360万元;
年运行费用约4100万元;
年销售税金及附加费约350万元;
年获利润约900万元(包括所得税);
项目投资回收期约5.5年;
总投资利率约18.8%;
总投资利税率约26.2%;
该项目在财务上是可行的。
垃圾焚烧发电供热项目是一项社会公益事业,主要体现了社会效益。同时热电厂通过技术改造,设备更新换代,取得了一定的经济效益,找到了新的经济增长点,实现了热电厂的可持续发展。
6结束语
6.1结论
6.1.1城市生活垃圾焚烧发电供热属一项新兴的产业,它解决了城市垃圾造成的污染。与填埋、堆肥相比节省了大量土地,减少了二次污染,同时充分利用了再生能源,达到了对垃圾处理的减容化、无害化、资源化的目的,社会效益显著。
6.1.2城市生活垃圾焚烧技术已日渐成熟,已实现了垃圾焚烧炉设备全部国产化,并有示范工程,而且已显示出它的可靠性、稳定性。我国的垃圾焚烧发电供热事业已初露端倪,并已纳入产业化轨道,其发展势头迅猛。据有关部门资料介绍,北京、天津、武汉、长沙、南京、温州、汕头、珠海、中山等城市都有发展规划。至2000年,全国将建有大中型垃圾发电厂3~5座,小型工厂10~15座,至2010年,各地将建有各类垃圾能源工厂150~200座。我省已有荷泽、平度、枣庄等市垃圾发电厂已立项及设备订货。
6.1.3热电厂的原有锅炉设备特别是35t/h链条炉效率低,要求煤种好,需要进行更新改造。改为垃圾焚烧锅炉后,技术水平高,是一条优化组合资产,节能降耗,提高经济效益的开拓之路。
6.2建议
城市生活垃圾焚烧发电供热工程是一个社会公益和环保事业,它体现出巨大的社会环保效益,并且又是一个投资高,技术密集型的企业。就其性质来讲,它属于综合利用高新技术产业项目。它的发展需得到各级政府及有关行业的支持配合,国家应加大力度,研究落实扶持政策,促进该项目顺利运行。它应该享受有关的优惠政策。
6.2.1按照国家有关规定,该项目银行应优先安排基本建设贷款,并给予一定比例的财政贴息。
6.2.2垃圾发电的电量应全部上网,电力主管部门不安排该项目机组作调峰运行。
6.2.3垃圾发电供热机组的并网运行电价、供热热价在还款期内应实行“生产成本+本付息+合理利润”的定价原则。
6.2.4该项目企业所得税、增值税要按照资源综合利用企业和高新技术企业的规定执行。
关键词:发展背景;焚烧发电项目;焚烧技术;投资风险
1垃圾焚烧发电项目的发展背景
随着中国经济的快速发展和城市规模的急剧扩大,城市生活垃圾与日剧增,截至2009年底,全国655个设市城市生活垃圾清运量1.57亿吨以上;人均产生量1.1公斤/天,并以每年8~10%的速度递增,“垃圾围城”现象日益严重。大量的生活垃圾造成了大气、土壤、水体污染,严重威胁城镇居民的身体健康,已成为城镇化发展的恶疾,生活垃圾已成为世界性难题,被列为亟待解决的三大环境问题之首。
目前,城市生活垃圾的处理方法有卫生填埋、堆肥、焚烧三种。由于资源化利用、减量化和无害化水平较高,垃圾焚烧发电技术近年来得到了迅猛的发展。随着垃圾焚烧技术及焚烧设备的改进和成熟,垃圾焚烧逐渐已成为垃圾处理路线中不可阻挡的洪流。
2垃圾焚烧发电国家相关鼓励政策
由于垃圾焚烧发电相较传统的卫生填埋方式的很多优势,国家各部委给予了垃圾焚烧发电项目许多优惠性政策以促进垃圾焚烧项目的发展,如表1所示。
3垃圾焚烧技术概况
目前随着机械炉排炉的成熟和国家对环境的重视,机械炉排炉和循环流化床工艺是当今世界两种最主要的垃圾焚烧技术,现将两种技术流派进行对比如表2所示。
4主要的焚烧炉设备简介
进口炉排炉技术,主要有:三菱重工株式会社的三菱马丁逆推式炉排炉技术;日立造船株式会社的日立造船VONROLLL型炉排炉技术,成都洛带焚烧厂用此设备;新加坡吉宝西格斯SHA多级炉排炉技术。
国产化炉排炉技术,主要有:重庆三峰环境产业集团引进国外技术并成功国产化的马丁SITY2000炉排炉技术;华光锅炉集团、上海康恒环境工程有限公司引进并成功国产化的日立造船-VONROLLL型炉排炉技术。
5投资与经济性分析
从工程投资估算角度看,目前通过引进国外先进焚烧技术和国内自主研发,垃圾焚烧关键设备已基本实现国产化,垃圾焚烧厂的整体造价大大降低,采用国产化设备的垃圾焚烧厂吨投资约为30万元以上。采用循环流化床技术的焚烧厂相对炉排炉焚烧厂投资低,吨投资约为20-25万元人民币。从技术经济分析角度看,国内垃圾焚烧厂平均每吨垃圾发电300kWh,上网280kWh,根据新出来的0.65元/kWh的垃圾焚烧发电电价政策,发电收入部分每吨垃圾折合182元左右,但实际运行中垃圾处理成本普遍不超过100元。
6垃圾焚烧行业主要投资及运营商
垃圾焚烧发电项目投资巨大,项目运营和维护的技术程度较高,对投资商实力要求较高。目前国内从事垃圾焚烧发电的投资商(主要业绩统计表见附件一)多达上百个,主要分为五类:
一是专业从事垃圾处理的环保企业,活跃程度比较高的主要是:上海环境集团、光大国际、重庆三峰等。二是处于环保行业从事污水处理的大型水务集团,如广东南海集团、北京北控环保、法国威立雅、北京首创股份、广东惠丰集团等。三是地方大型基础设施建设企业,大多属于地方国资委管辖,代表企业有:上海浦发集团、天津滨海新区建设投资集团、河北建投集团等。四是传统大型发电集团,如:中电新能源集团、深能源、国电集团、皖能、四川能投等。五是其他行业的企业跨入环保行业,如广日集团,海螺水泥、华新水泥等。
7主要投资风险
7.1政策风险
随着国家对环境保护要求的提高和垃圾焚烧项目政策调整,垃圾焚烧项目对原有工艺设备及烟气处理会优先选用先进的设备和技术,适当考虑电价政策以及垃圾处理费调价机制,但是国家在制定相关政策时必定以企业生存为原则,此类风险相对较小。
7.2运营风险
目前垃圾的收集和运输都是由政府环卫部门完成的,但是依据国家《关于推进城市污水、垃圾处理产业化发展的意见》,鼓励符合条件的各类企业参与垃圾处理权的公平竞争,那么垃圾的收集和运输就可能由另外企业完成,但垃圾收集的质量可能就得不到保障,存在一定的运营风险。
关键词:垃圾焚烧发电厂;烟气污染;污染控制;防治措施;生活垃圾;环境污染文献标识码:A
中图分类号:X773文章编号:1009-2374(2017)11-0151-02DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2017.11.077
垃圾焚烧发电厂往往面临着烟气污染问题,焚烧垃圾会产生SO2、HCl等酸性气体及重金属、二f英等剧毒的污染气体,不仅会破坏生态环境,还会对人体健康产生严重危害。当前,垃圾焚烧发电厂的烟气污染问题还没有完全彻底有效的解决措施,这使得社会各界目前对垃圾焚发电的方式还没有予以足够的认可与支持。本文针对垃圾焚烧发电厂的工作原理进行分析,对烟气污染问题进行了进一步的解读。
1垃圾焚烧炉控制问题
垃圾焚烧过程是烟气污染问题产生的主要阶段,在垃圾焚烧的过程中对污染气体的控制是非常重要的。垃圾在焚烧炉内焚烧时所产生的二f英、酸性气体和重金属物质等,会引起焚烧炉内壁的腐蚀,加速焚烧炉的损坏。因此,为了减少焚烧烟气对焚烧炉的腐蚀,在垃圾焚烧前应该在垃圾上喷洒一层石灰以及在焚烧炉内部涂上CaO防护膜,以减少高温条件下酸性气体的腐蚀作用。同时,考虑到二f英的化学性质,应该选择性能良好的炉排炉或循环流化床焚烧炉,并在垃圾燃烧的过程中出现燃烧工况恶化时加入煤或天然气保证燃烧工况良好进行。在焚烧炉内温度达到一定的标准之后,垃圾能够进行充分燃烧有效减少二f英的产生,并且通过保证污染烟气在焚烧炉内能够停滞至少3秒钟,可以保证焚烧过程中产生的二f英能够得到充分降解,然后再进行燃气的排放,这样能够极大减少焚烧烟气中二f英的含量。在重金属物质的控制方面,要注重控制焚烧炉中的排气装置,把握好氧气的供给量,保证有氧燃烧充分,这样可以有效地减少金属氧化物的产生,相应的酸性气体的产生也会大大减少。
2抑制烟气污染物的产生
要想做好垃圾焚烧发电厂烟气污染的治理问题,无非要从两个方面入手:一方面改进技术和设备,减少烟气污染物的生成;另一方面就是要加大治理措施,有效治理烟气的污染问题。在抑制烟气污染物的产生方面,要注重的是做好垃圾焚烧炉的选择和燃烧调整管理工作。
首先,在垃圾焚烧炉的选择方面,我国目前应用最为广泛的焚烧炉主要有两种,分别是机械炉排炉和循环流化床锅炉。当前,机械炉排炉相关的技术和实际运行经验都比较成熟和完备,相比其他焚烧炉而言具备更高的燃烧效率,满足焚烧热值比较大的垃圾焚烧发电厂的需求。同时也因为具备良好的减容效果,机械炉排炉在一些大型的垃圾焚烧发电厂中使用得比较广泛。但是这一焚烧炉也存在一定的缺陷,因其规模比较大并且技术要求比较高,在施工前期的资本投入比较大,会给垃圾焚烧发电单位带来比较大的经济压力。同时,在垃圾焚烧的过程中工作人员难以进行有效的干预,难以对垃圾焚烧的条件进行有效的控制,进而使得一旦焚烧炉内垃圾的热值发生了变化,焚烧炉的温度也会随之发生变化,且变化的幅度比较大,这就使得二f英分解的充分性得不到有效的保证。在这种情况下,发电单位为了保证烟气污染问题的治理情况,必须配以完善的烟气净化措施。相比之下,循环流化床焚烧炉具备更好的适应性。循环流化床焚烧的调节区间比较大,流化床内的颗粒扰动比较剧烈,传热的效果优良,这样有利于低热值高水分垃圾的充分燃烧。同时,通过延长垃圾在循环流化床内停留的时间,可以实现垃圾的充分燃烧,进而有效减少污染烟气的形成。但是,循环流化床对颗粒的要求比较高,并且要求工作人员要严格控制入炉垃圾的质量,不仅要对入炉垃圾进行一定的预处理,使之更加符合充分燃烧的条件,还要根据不同垃圾的性状和发电单位所追求的焚烧环保目标来选择一定的辅助燃料,通过垃圾与燃料的充分掺和来进一步提升焚烧效果,但是这样就会增加垃圾焚烧发电厂的成本。目前,因我国垃圾分类情况不佳,炉排炉在许多大中型的垃圾焚烧发电厂得到广泛应用,循环流化床焚烧炉在一些中型的垃圾焚烧发电厂中使用得比较广泛。
经过上述分析,可以认识到这两种常见的垃圾焚烧炉都存在着一定的局限性,不仅无法实行在对垃圾进行充分燃烧的基础上最大限度减少污染烟气的产生的要求,而且经济性不够突出,会给发电单位带来更多的成本耗费。在这样的背景下,一种新型的焚烧炉逐渐成熟和完善起来,这就是控气型焚烧炉。控气型焚烧炉充分借助了控制燃烧的原理,即当燃烧环境为中温厌氧时,垃圾虽然没有被充分燃烧,但是能够被分解,然后产生大量的可燃性气体。这样就可以在高温时垃圾被完全燃烧的基础之上,利用焚烧炉的余热并借助垃圾分解过程中生成的可燃性气体实现剩余垃圾的充分燃烧,有效回收利用了剩余的热量。当焚烧炉内的温度达到1000℃以上时,在保证一定焚烧时间的基础上,可以将二f英进行充分的燃烧和分解,有效杜绝二f英排放到空气中的可能性。同时,控气型焚烧炉中垃圾焚烧和分解过程的实现,需要借助第二燃烧室,这样就可以有效降低烟尘的产生和排放量,发电单位也不用再增加成本耗费专门用于除尘净化设备的建设,就可以保证焚烧炉所排放出来的烟尘气体直接达到国家规定的排放标准。
目前,控气型焚烧炉在我国使用的还比较少,仍然处于研究和试用阶段,还没有得到大规模的推广和使用。因此,要积极加大研究和开发力度,并且不断改善当前我国垃圾的处理和分类工作,逐步发掘应用控气型焚烧炉的巨大潜力。垃圾焚烧发电厂在选择垃圾焚烧炉时,要注重结合自身的经济情况和发电规模,选择合适的垃圾焚烧设备和方式,并根据相关设备的优势和不足及时采取相应的配套设施和技术来进行完善,比如加强焚烧炉质量的控制和管理工作、合理控制焚烧炉内的风速和氧含量以及焚烧混合材料的选择等,不断改善垃圾焚烧炉的性能,保证在垃圾得到充分燃烧的基础上,实现对污染烟气排放的有效控制。
3烟气净化工作控制分析
烟气净化工作处于垃圾焚烧发电厂烟气排放之后,是对烟气污染进行有效控制和科学治理的关键措施。在当前我国垃圾发电厂的烟气净化工作方面,最常用的是“烟气冷却+石灰中和+活性炭吸附+袋式除尘器”的组合工艺,通过这一系列工序的连续处理来实现对焚烧排放烟气的有效处理,下面针对不同的净化工艺展开具体的原理分析。
烟气冷却。烟气冷却在减温塔中进行,是对从垃圾焚烧炉中排放出来的烟尘气体进行的第一步的净化处理。借助减温塔的作用,从垃圾焚烧炉中排放出来的高温烟气能够迅速降温至160℃~180℃,而二f英再次形成的温度条件是250℃~300℃,这样就能够有效避开二f英形成的温度区间,有效减少烟气排放中二f英的
含量。
石灰中和。在减温塔进行烟气冷却的同时,可以添加脱酸,比如CaO等,能够有效中和二氧化硫、氯化氢等酸性气体,降低排放烟气中酸性气体的含量。
活性炭吸附。在实际的净化过程中,活性炭吸附装置应位于减温塔和除尘器之间,专门用于对经过降温处理的烟尘气体进行进一步的净化处理。活性炭吸附装置用来吸附烟尘气体中所含的重金属物质,并且其强大的吸附能力能够对经过降温处理的烟气中所残留的二f英进行二次处理,也包括在减温塔中又重新生成的二f英物质,活性炭吸附装置能够有效将其吸附,进一步保证了排放烟尘的质量安全。
袋式除尘器。经过焚烧炉燃烧的垃圾所产生的烟气含沙量比较大,尤其是对于炉排炉、循环流化床焚烧炉而言,如果不能对烟气中的烟尘进行有效的处理,就会引起严重的烟尘污染。袋式除尘器也是焚烧气体净化的最后一个阶段的装置,是一种非常有效的除尘装置。借助袋式除尘器不仅使一般直径大小的颗粒物能够得到有效的吸附,已经挥发的重金属物质和一些酸化物、氧化物等可以直接凝结成气溶z的形式,被袋式除尘器吸捕,并且袋式除尘器能够有效吸捕附着在灰分上的和之前在活性炭吸附环节附着在活性炭颗粒上的二f英物质,进而实现对整个垃圾焚烧排放烟气的最终净化过程。在袋式除尘阶段,要注重控制好除尘的温度不能超过200℃,否则将达到二f英生成的温度条件,也不利于有机类和重金属污染物的吸除。
虽然这一套烟气净化处理技术能够实现对垃圾焚烧烟气的充分有效的净化,但是这一组合技术的应用也存在着一些问题。首先,整个过程面临着二次污染物重复产生的风险,为了保证烟气能够达到排放的标准,发电单位必须加大资金投入,建立完备的尾气处理装置,这就大大增加了垃圾焚烧发电厂的成本,进一步加剧了发电厂投资高、运营成本高的局面;其次,整个净化过程需要耗费大量的石灰、活性炭,且这些石灰、活性炭无法循环再生,也会对环境造成一定的影响。
4结语
综上所述,垃圾焚烧发电厂烟气污染的治理需要完善的配套设施和技术作为支撑,才能充分抑制污染烟气的产生,并且实现对烟气污染的有效治理。但是在实际运行过程中仍然有很多亟待突破的技术难题,仍然需要不断推进净化工艺与设备的优化与改进。
参考文献
[1]陈享莉.生活垃圾焚烧发电厂大气环境影响及污染控制措施[J].低碳世界,2016,(31).
一、欧盟委员会垃圾管理政策
欧盟垃圾处理政策已发展近三十年,并通过一系列的环保行动规划出立法框架,旨在减少垃圾对健康和环境的影响,并创建一个节能减排的经济体系。欧盟环保行动方案明确了垃圾的预防和管理,其首要目标是确保垃圾不会随经济增长而增多。这些措施已取得成效,在上世纪90年代,德国与荷兰的垃圾产生量呈逐年下降趋势。
欧盟的目标是通过新的垃圾预防措施大量减少垃圾的产生,从而更好地使用资源,鼓励向可持续性消耗的模式转变。垃圾管理方法基于以下三个原则:
(一)垃圾预防
在任何垃圾管理战略中,这都是一个非常重要的因素。把减少垃圾产生量放在首要位置,并通过减少产品中的危险物质来减少垃圾的危害性,这样垃圾的处理将会变得更简单。垃圾预防与改善产品的生产方式和影响消费者购买需求(如简易包装或无包装的绿色产品)紧密相连。
(二)循环和再利用
如果垃圾的产生不可避免,那么应该尽可能地回收大量的材料,这样既可以保护环境又可以循环再利用。欧盟已经明确重点关注几种具体的“垃圾物”,包括包装废弃物、报废的车辆、电池、电器和电子垃圾,目的是降低其对整体环境的影响。欧盟要求各成员国制定关于这些垃圾回收、再利用和处置的法律。一些欧盟国家已经制定了相关措施,使回收的包装垃圾量达到包装垃圾总量的50%以上。
(三)改善最终处理方法和监控措施
如果有不能被回收或再利用的垃圾,应该将其安全地焚烧,垃圾填埋只作为最后的处理方法。这两种方法都需要密切监控,因为两者都具有造成严重环境破坏的潜在危险。欧盟近期批准了一项指令,规定了严格的垃圾填埋场管理指导方针。它禁止某些类型的垃圾如废旧轮胎进入填埋场,并设定目标,减少可生物降解垃圾的数量。而另一项指令规定了强制性限制焚化炉的排放级别。欧盟还希望减少二f英和酸性气体的排放,如氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)和氢氯化物(HCL),它们对人体健康是有害的。
由此可见,欧盟首先通过对垃圾产生量的控制和循环利用来减少最终必须要处理的垃圾量,因为减量是解决垃圾问题的根本方法。
二、欧美垃圾分类收集方法实例参考
垃圾分类是垃圾收集和再利用中最重要的环节。世界各发达国家都为垃圾分类提供了各种便利的条件及大量垃圾分类的基础设施,并通过各种规定和措施来促进垃圾分类回收工作的展开。
(一)美国的包装处理
美国在垃圾收集过程中对包装容器的处置有严格的界定及处罚制度。政府规定,当地居民有义务参加垃圾分类和循环再造。在企业延伸责任制下,生产商支付产品包装的处理费用。
近几十年来,美国垃圾减量方法之一就是最小化包装:企业生产更环保、更节俭的包装,消费者协助政府回收废弃的包装。目前,美国有几个州在试运行包装垃圾抵押金制度,居民交付废弃包装时再返还抵押金。
(二)德国的精细分类
德国设有独立的垃圾收集系统。在每个住宅附近都设多个专用垃圾桶(按颜色分类),而且为方便工作人员收集,垃圾桶距行车道不能超过15米。不同颜色垃圾桶收集不同种类垃圾。在德国每个超市都可以回收旧电池,大型家电则需要与专门机构预约处理。
(三)瑞典对化学品的收集
在瑞典,有特殊规定的危险废弃物应丢弃在指定地点的特殊生态站中。生态站是为收集电池、化学品、油漆残余、气雾罐、旧机油、溶剂和荧光灯等有害化学品而专门设置的。
从欧美国家对垃圾收集处理的相关规定中可以看出,各国对可回收废弃物和特殊废弃物的收集处理相对比较细致,体系也比较完善,且都在垃圾源头进行分类和预处理,以大大提高垃圾的再利用效率,把对环境的污染降至最低。
三、欧美城市主要的垃圾处理方法
(一)垃圾填埋和焚烧简述
除了3R原则(减量化、再利用、资源化),目前城市垃圾的主要处理方式是填埋和焚烧。
填埋:垃圾填埋后,有机垃圾在自然分解过程中产生气体,主要是甲烷和二氧化碳,这两种气体是引起全球变暖的主要因素。
焚烧:有机垃圾和其他物质焚烧后,转化为底灰、烟气、粉尘微粒及用于产生电力和热能的蒸汽,可以有效减少垃圾量。
在北美,填埋和焚烧基本持平,而欧洲以焚烧为主,其中丹麦和瑞典在利用焚烧能源方面走在世界前沿。2005年,丹麦4.8%的电力和13.5%的热能都来自焚烧。总体而言,欧洲国家在城市垃圾处理中对焚烧的依赖较强。
(二)北美、欧洲垃圾填埋和焚烧现状
1.美国的垃圾焚烧
1975年10月,美国第一家商业化垃圾焚烧厂建成于马萨诸塞州,并成功运营至今。1990年,美国有186个垃圾焚烧设施,后来慢慢减少至不到90个在运行,主要原因是由于焚烧技术无法满足对环境保护的要求,同时填埋的方式成本更低。但是现在,处理技术的进步使得焚烧这种方式的优势逐渐显现,政府也制定了相关法律法规和优惠政策来鼓励这种处理方式。相信在不久的将来,焚烧会逐渐代替填埋成为美国处理城市垃圾的主要方式。
2.欧洲的垃圾焚烧
2001年之前,垃圾管理未引起各国政府重视。随着垃圾量不断增加,许多国家逐渐意识到应该制定相应的政策解决垃圾问题,从而促进了欧洲垃圾管理法规取得新的进展,垃圾开始被看作是一种资源而逐渐得到利用。由于欧洲许多国家禁止危险垃圾填埋处理,加上私人经营的垃圾焚烧炉可以享受税收抵免,过去十年间,欧洲有很多垃圾焚烧设施建成并运营。
较一般意义的焚烧和填埋而言,焚烧发电显示出独特优势,受到了北欧许多国家的青睐,他们通常将垃圾处理与废热发电结合起来。此外,由于没有足够的场地用于填埋垃圾,一些国家也倾向于焚烧处理。
3.加拿大的垃圾填埋与焚烧
为减少对环境的损害,加拿大安大略省2008年针对垃圾填埋制定并颁布了一系列新标准,涉及内容包括水文地质和地表水、设计报告、保护地下水的选址设计、现场管理与监督、填埋场关闭及关闭后的管理,以及填埋场管理人员对应事故和其他问题的财政保障等。
加拿大政府没有强制执行焚烧排放规定,而是制定了指导方针。这些方针由加拿大环境部根据2006年《加拿大清洁空气法案》制定,涉及内容包括焚烧产生的二f英、呋喃和其他有害物质。但议会没有强制各省执行,各省政府可自行决定如何将政府的指导方针融入地方法规中以进一步实施。
(三)垃圾焚烧的事实
许多环境学家认为垃圾焚烧会产生大量的二f英类物质,会对人类健康产生威胁,而如今的实际情况并非如此。早期的垃圾焚烧设施气体清洁技术不达标,排放了大量的二f英,而目前新的焚烧技术产生的二f英气体很少,其排放物主要是二氧化碳。
所以反对焚烧处理的人在没有充分了解当前清洁排放技术的情况下所做的定性言论未免有些偏颇。一些环保组织认为焚烧是产生二f英和呋喃的罪魁祸首,即便是最新的焚烧设施也会产生污染,这些说法都没有量化根据。
在北美,填埋方式因由来已久而普遍采用,焚烧方式虽然广受争议,但随着技术的进步和具有废转能的优点,现在也逐渐成为主流的垃圾处理方式。其实两种方法都会对环境产生危害,只是哪种危害小的问题。
四、北京城市垃圾处理现状
在上世纪90年代之前,北京市的垃圾基本是采用简易堆放的方式进行处理。从1991年开始建成大屯转运站和阿苏卫填埋场,北京市的垃圾处理才进入无害化阶段。
在此后的十几年时间里,大批的垃圾填埋场陆续建成,填埋也成了北京处理城市垃圾的主要方式,填埋量占垃圾总量的90%以上。但是,在这些填埋场之中大部分都是非正规的,截止到2006年,北京市共有非正规垃圾填埋场1011处,垃圾囤积量达8000万吨以上,不仅浪费了大量的土地资源,污染了地下水及周边环境,还严重影响空气质量和人体健康,已经成为政府和市民共同关注的问题。
垃圾填埋处理已经渐渐不能适应北京这种飞速发展的特大城市的要求。2009年,北京每天产生生活垃圾已经达到1.84万吨。令人担忧的是,生活垃圾的数量仍在不断增长。为了填埋这些垃圾,每年要消耗掉约500亩土地。不仅如此,就垃圾处理能力而言,北京的垃圾填埋场也在超负荷运转,这会加大填埋场污染控制的难度。如果不采用其他更加高效的垃圾处理方式,按照每年8%的生活垃圾产量增长速度,几年之后全市现有垃圾填埋场将全部填满。
2009年,北京市市人大代表在十三届二次会议和市政协委员在政协十一届常务委员会第八次会议上,提出要加快垃圾焚烧厂的建设,进一步推进垃圾分类工作,建设宜居城市,学习借鉴国内外经验,制定垃圾处理工作方案。从2013年开始,北京市计划三年内建成各类垃圾处理厂37座,其中大部分为垃圾焚烧厂。
但是,建造垃圾焚烧厂在我国还处于起步阶段,还不被广大市民所接受。他们认为焚烧所产生的有害气体会严重影响环境和身体健康。杭州市余杭区就曾因垃圾焚烧厂选址问题发生过居民抗议事件。所以,政府相关部门应大力宣传和普及相关知识,使大家从了解到认可,再到支持。
实际上近年来,随着焚烧处理技术的进步,国外对生活垃圾焚烧厂实施了大规模的结构调整,通过更高的环保标准来改造旧的焚烧厂,关小厂、建大厂,向规模化、大型化发展。在技术的改进和知识不断的更新过程中,一些发达国家对二f英产生来源有了科学认识;并且随着垃圾焚烧技术的进步,尤其是高温焚烧技术和更先进的烟气净化技术,在垃圾焚烧过程中已能充分控制二f英等有害物质的产生。
科学专家经过检测发现,城市生活垃圾的焚烧并非是产生二f英的主要原因。有数据显示,大气环境中的二f英90%来源于一些污染较重的工业,如炼钢、火力发电等工业锅炉燃烧、纸浆漂白过程以及医疗垃圾的低温焚烧等。垃圾焚烧还有利于减少碳排放,斯德哥尔摩耶夫勒大学和皇家理工学院的专家研究发现,垃圾焚烧所产生的温室气体和有害气体比堆砌和填埋同样数量垃圾的产生量要少,因此垃圾焚烧对环境更加有利。如有计划、有针对性地焚烧垃圾,不但可以减少对环境的破坏,还可以产生热能和电力。
针对北京的情况,垃圾焚烧逐渐取代填埋成为北京市处理垃圾的主要方式,这样不但节省了宝贵的土地资源,还可以通过先进的技术来减少环境污染,也能实现垃圾二次利用和转化成能源,可谓一举多得。
五、对北京的启示
通过对国外垃圾处理政策与经验的分析发现:城市垃圾处理是一套体系,每个环节都很重要。
首先要从源头控制垃圾产生量。目前,我们的关注点基本集中在垃圾产生后所导致的各种问题上,而忽略了怎样减少垃圾产生这一源头问题,导致在垃圾产生预防上还有许多空白,例如规范生产型企业的正规化,合并同类型企业,鼓励企业使用更简易的包装等。
其次再通过回收和再利用进一步减少垃圾量。例如杭州目前正在试点垃圾分类回收兑换机,居民把诸如塑料瓶、旧电池和玻璃等废弃物投放到机器的指定投放口,到达一定数量后机器会反馈给居民电影票。这样可以通过经济手段来让大家体会到自觉分类带来的好处。
最后结合北京的实际情况选择最合适的垃圾处理方法。政府相关部门要注重法律法规的制定工作,完善这一领域的管理组织体系,避免诸如垃圾分类出现先分后混的乱象。加强相关设施的建设,学习先进的经验和技术。加大相关的知识文化宣传,使大众正确认识这一领域问题的重要性,把垃圾分类回收纳入到基础素质教育,让垃圾处理这个问题可持续发展下去。
参考文献:
[1]张红,李纯.国际科技动态跟踪――城市垃圾处理[R].北京:清华大学出版社,2013.
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[3]向亨裕.瑞典生活垃圾的回收与处理及启示[J].节能与环保,2012(09).