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探析我國城市垃圾焚燒發電技術的應用及難題

發布時間:2017-07-28    瀏覽次數:442

來源:《環境與發展》  作者:黃沙  2017/7/18 9:09:10   


文章導讀:據中國城市環境衛生協會的統計,我國現在每年的產生的垃圾高達10億噸,其中生活垃圾大概4億噸,建設產生的垃圾約5億噸,另外有1000萬噸的餐飲垃圾。每年城市的垃圾量還以約5%-8%速度增加。目前通用的垃圾處理方式有堆肥、焚燒和衛生填埋。

目前大多垃圾都進行衛生填埋,衛生填埋對滲濾液、產生甲烷等問題需要妥善的解決,本文著重介紹垃圾焚燒發電技術。


1垃圾焚燒發電的原理


垃圾的焚燒是在800°C~1000°C的溫度下充分的熱解垃圾中的有毒有害的物質,將產出的高溫氣體運用淨化除塵設備將空氣淨化並且回收部分熱量,產生大量的熱蒸汽,通過熱蒸汽發電機將熱能轉化為電能的過程。


焚燒後的垃圾體積的減少量高達80%-90%,減少了70%的重量,因此采用焚燒處理垃圾可以達到減重減體積的效果,垃圾焚燒的優點還有占地麵積小、放熱發電、徹底有效的消滅細菌、廢渣可以當作建築材料等。


《國家環境保護“十三五”規劃》中介紹把生活垃圾焚燒的處理係統技術作為以後處理生活垃圾的首要考慮方案,規劃指出必須采用先進的生活垃圾的處理設備,降低汙染物的排放量,提高生活垃圾的處理水平[1]。在國家政策的大力支持下,垃圾焚燒發電技術正趨於成熟,將會成為我國垃圾處理處置的主要方式。


2垃圾焚燒爐的技術解析


依據不同的焚燒原理,生活垃圾的焚燒爐可分為熱解爐、爐排爐、流化床等。


2.1熱解爐的焚燒技術解析


熱解爐焚燒的使用條件是隔絕空氣,垃圾內的有機物質得到充分分解,淨化熱蒸汽運用NaOH堿液。該方法比其他兩種方法都先進,爐的結構也非常簡單,設備的費用比爐排爐的費用少將近50%,缺點是熱解爐的處理能力比較小(低於150t/台˙d),燃燒後的廢渣含碳量很高,對大城市每天的生活垃圾產量高的城市不適用,所以應用不是很廣泛。


2.2爐排爐的焚燒技術解析


跟很多發達國家垃圾焚燒處理處置方式一樣,我國的大城市垃圾焚燒發電主要采用爐排爐焚燒的技術。


技術原理是:首先垃圾進入進料鬥,進料鬥傾斜將垃圾排入下方的爐排,通過大量的氧氣助燃,采用燃油作為輔助的燃料,爐排此時進行機械運動使垃圾進行充分的混合和攪拌,最終使垃圾充分燃燒最後燃燼。爐排有斜推式、平推式、滾筒式以及逆推式,爐排爐的焚燒技術的處理能力可以達1200t/台˙d,爐排爐是當前日處理能力最大的焚燒爐型。


爐排爐焚燒技術的優點有:此項技術非常成熟,設備每年的運行時間高達8000h,垃圾的處理成本較其他的方法低(每噸垃圾的處理成本少於100元),在處理各種生活垃圾的方麵運用的廣泛。


缺點是:開爐和停爐的過程中都經過產生二噁英的溫度範圍(360-820°C)。控製不好就會產生大量的二噁英有害氣體,爐排爐的焚燒效率低於流化床的焚燒效率,設備的價格和後期維護價格比較高。目前國內的大型爐排爐主要以進口為主,國際上較好的爐排爐包括日本SN型爐排、日本馬丁逆推爐排爐、比利時SHA多級爐排爐。


2.3流化床的焚燒技術解析


我國的節能環保技術明確的推薦使用流化床垃圾焚燒處理技術。


流化床的工作原理是:爐的內部鋪設很多爐渣或者砂子,爐內溫度升高至60O℃以上,同時爐底吹入高於200°C的熱風,生活垃圾經過破碎和分類等步驟後投放到燃燒爐中,混合摻燒比例小於20%的煤粉與爐渣或砂子同時燃燒和翻騰,處於沸騰狀態的砂子在爐內的導熱效果很好,因此垃圾可以迅速的燃燒。燃燒後的灰燼掉落到爐子底部,砂子和不可燃物拍出後進行分離處理,砂子可循環使用。


流化床焚燒爐的處理能力比較適中,單個爐子的處理能力約500t/台˙d。流化床的焚燒技術優點是:可以最小限度的減少有害氣體二噁英的產生,燃燒比較充分,運行比較穩定,燃燒產生的熱效率比較高。


缺點是:必須摻煤才可以充分的燃燒,總的有效運行的時間比較短約6000h左右,設備的性質決定了其需要均勻性好的垃圾進行處理,每噸的處理成本費用高達150元,煙氣中的灰塵是爐排爐灰塵量的3~4倍,設備被砂子磨損非常嚴重,後期維護成本很高。


3國內的城市垃圾發電廠運行中遇到的問題


3.1來自輿論的壓力


對城市垃圾采取焚燒發電的方式,不僅可以實現垃圾的無害化處理,而且可以優化資源,進行發電,使資源得到最大限度的利用。但是隨著城市垃圾焚燒項目在國內大力推廣,產生了很多棘手的問題,比如焚燒發電廠的選址問題。


首先垃圾發電廠的選址不能離城市過遠,如果過遠就會增加垃圾運輸的費用。擬建的垃圾焚燒發電廠離居民區太近,產生的有害氣體一旦泄露對周邊居民身體健康的危害將是非常嚴重的。而且在居民區周邊選址垃圾焚燒發電廠居民的身心健康和擔憂自由的固定資產貶值,就會產生人民群眾集體反對的不良現象。


3.2環境可容量的限製


城市垃圾在焚燒的過程中會有很多的汙染物產生,在我國製定的《生活垃圾焚燒汙染控製標準》中規定了有10種汙染物,其中包括CO、煙塵、SO2、HCl、NOx、Hg、二噁英等物質。


按照最新環評的標準,規定了二噁英的最高極限值是0.6PgTEQ/m,但是在上海、北京、廣州等一線城市中,監測中顯示空氣中的二噁英的含量已經接近最高極限值,甚至有的超過極限值。


現在的大氣負荷已經達到其所能承受的極限值了。如果在這些一線城市中新增加城市垃圾焚燒廠會大大的增加居民將要麵對嚴重的環境風險,國內很多大中城市都麵臨或者即將麵臨大氣容量的問題,雖然在項目實施之前會有環評報告,但是這個潛在的危險源不容忽視,必須引起重視。


3.3不完善的係統監管體製


城市的垃圾焚燒廠在運行過程中會產生大量的汙染物質,其中有滲濾液、飛灰、廢氣等汙染物質。如何處理好這些汙染物質是解決問題的關鍵。


國家明文規定環保部門要對垃圾焚燒發電廠的汙染物質實行嚴格的監控,但是根據調查,國內的230家的垃圾焚燒廠隻有100家環保部門對其實施了嚴格的監測,監測比例不到40%。


因此環保部門必須重視監管垃圾焚燒廠的汙染物的排放情況,製定應急響應預案,保證在汙染物泄露時,人民的身體健康得到最大限度保證,把災害降到最低。


4改善城市垃圾焚燒廠運行的建議


城市化程度越來越高,人們的生活水平越來越高,隨著而來的生活垃圾將急劇增加。目前普遍處理生活垃圾的方式是填埋,但是隨著時間的推移,這並不是有效的解決辦法,可以利用的土地將減少,必須大力推行垃圾焚燒技術。單從技術上說,垃圾焚燒發電處理技術比填埋更多的優勢,同時垃圾焚燒發電也存在很多棘手的問題需要政府、相關企業、大眾共同努力才能順利的完成。


政府必須響應相關政策,發揮其監督作用,對監管不力的環保部門要進行責任製審核,必須追究責任,麵對民眾的擔心問題,必須采取適當的溝通,多引進國外先進的經驗運用到我國的實際國情中去。對於相關企業政府應取消對焚燒企業的不合理的資金補貼,主要依據市場決定垃圾焚燒市場的走向問題,真正的把焚燒產業推向市場,讓其合理的發展。