浅析垃圾焚烧发电厂“零排放”设计——以成都市万兴环保发电厂为例

汪洋，杨光明，廖发明，刘李忠，逄汉宇

（成都市兴蓉再生能源有限公司，四川成都610000）

浅析垃圾焚烧发电厂“零排放”设计
——以成都市万兴环保发电厂为例

汪洋，杨光明，廖发明，刘李忠，逄汉宇

（成都市兴蓉再生能源有限公司，四川成都610000）

以成都市目前最大的垃圾焚烧发电厂——成都市万兴环保发电厂为例，探讨了该厂废水、废气、飞灰和炉渣等污染物的特点，探讨该厂废水、烟气、灰渣等处理设计要点和“零排放”的可行性。

垃圾焚烧；零排放；渗沥液；烟气；飞灰

相对于原传统、粗放的填埋方式，采用焚烧发电实现对垃圾的减量化、无害化、资源化处理，已成为目前国内许多大城市解决“垃圾围城”问题的首选途径［1-2］。“十二五”期间，我国垃圾焚烧发电设施建设处于高速发展期，截至2015年底，我国已投运的垃圾焚烧发电厂数量已由“十一五”末期的100座左右增加至224座，总焚烧规模从“十一五”末期不到8×104t/d增加至2.078×105t/d，占垃圾处理能力的比例由2010年的不到20%提升至超过40%。预计“十三五”期间，垃圾焚烧处理能力会进一步增长，并成为我国垃圾处理方式的主流［3］。

1 垃圾焚烧污染物“零排放”的必要性

1.1 垃圾焚烧污染物的特点

与垃圾焚烧相关的污染物主要分为固、液、气态。①固体污染物包含炉渣和飞灰。尤其是飞灰因含有大量的重金属和二恶英类剧毒物质而被列为危险废弃物［4］。炉渣虽属于一般工业固体废物，但每吨生活垃圾焚烧后约产生19%炉渣［5］。②产生的废水主要包括垃圾坑的渗沥液、除盐水制备系统的废水、生活污水、冷却塔排污水。其中最难处理的为垃圾渗沥液，为含高浓度难降解有机污染物、高浓度有毒有害物质的废水，COD可高达数万mg/L，对地下水和地表水危害极大［6］。③垃圾焚烧过程产生的烟气中的主要污染物包括酸性气体（HCl、HF、SOx等）、氮氧化物、粉尘（颗粒物）、重金属和有机剧毒性污染物（二恶英、呋喃等）等几大类［7］。其中，酸性气体和氮氧化物是导致酸雨和光化学烟雾的罪魁祸首，二恶英已被世界卫生组织列为一级致癌物质［8］。

2.2 新形势下污染物控制标准和“零排放”的必要性

2014年7月，我国出台了被称为“史上最严”GB 18485—2014生活垃圾焚烧污染控制标准，相对于2001年的旧标准，增加了焚烧炉启动、停炉、故障或非正常工况等时段的污染物排放控制要求；还提高了排放烟气中颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氢、重金属及其化合物、二恶英类等污染物排放控制要求；并增加了对垃圾渗沥液处理和排放的要求，规定垃圾焚烧厂产生的渗沥液需送至相应的处理设施自行处理，经处理后需满足GB 16889—2008生活垃圾填埋场污染控制标准中表2标准的要求方可直接排放。此外细化了飞灰处置的要求。

随着垃圾焚烧发电项目环保标准和环评要求提高，加之垃圾焚烧发电行业技术水平提升，业界提出了“面向未来的蓝色垃圾焚烧厂”的设计理念，践行更严格的排放标准，更先进的资源综合利用。从技术层面实现垃圾焚烧近“零排放”，就是最大程度实现生活垃圾焚烧产生的废水循环利用、烟气污染物接近“零排放”、固体废弃物无害化处置和最大程度的资源化利用。高标准、更清洁、“零排放”的“蓝色焚烧”将是垃圾焚烧发电行业未来的发展方向。

2 项目概况

成都市万兴环保发电厂是成都市第4座垃圾焚烧发电厂，也是目前成都市规模最大的垃圾焚烧发电项目，由成都市兴蓉再生能源公司投资、建设、运营。项目地址位于成都市龙泉驿区万兴乡鲤鱼村，设计日处理城市生活垃圾2 400 t，年处理垃圾量约8.0×105t，配置4台600 t/d机械炉排炉，4台中温中压卧式余热锅炉，2台25 MW凝汽式汽轮发电机组。该项目采用了目前国际上先进的焚烧工艺技术，关键设备——焚烧炉排为日立造船公司的INOVA式L型炉排。

3 “零排放”设计

3.1 废水

成都市万兴环保发电厂，平均每天生产耗水约6 000 t，其中绝大部分用于循环冷却水系统补水。厂区多个污废水产生环节排水水质各有差异。如设计生活污水和生产废水处理后外排，排口所在地为成都市龙泉驿区水源保护地，地表水环境容量有限，已无新增的污染物排放总量指标。故结合各生产环节污废水的水质特点和回用去向，设计分类收集、达标处理、合理回用并“零排放”，实现保护环境和充分节水。

除盐水制备系统的废水为较清洁的含盐废水，冷却塔排污水有机污染物和悬浮物浓度很低，设计收集后直接回用于厂区内对水质要求不高的需水环节。其中，设计除盐水系统浓液回用于飞灰增湿和炉渣冷却；冷却塔排污水回用于降温池掺水和车间冲洗水。

厂区内配套垃圾渗沥液处理站，渗沥液调节池除收集垃圾坑产生的渗沥液外，厂区产生的少量生活污水也进入调节池与垃圾渗沥液合并处理。设计垃圾渗沥液处理站规模为850 t/d，处理工艺如图1所示。

图1 渗沥液处理工艺流程

垃圾渗沥液站最终产水满足GB/T 19923—2005城市污水再生利用工业用水水质标准中循环冷却水系统补充水水质标准，极少部分回用于垃圾渗沥液站内药剂配制用水和车间冲洗水，绝大部分回用于发电厂循环冷却水系统补水。目前，国内许多垃圾焚烧发电项目“零排放”的瓶颈在于垃圾渗沥液处理设施膜系统产生的浓缩液不能完全妥善消纳，且这部分浓缩液约占垃圾渗沥液处理设施规模的30%。如浓缩液全回喷焚烧炉会损失燃烧物的热值、损失机组的发电量、腐蚀焚烧设备，间接增加运行成本近200元/t［4］。为实现“零排放”并最大程度不影响发电厂的经济效益，设计垃圾渗沥液站纳滤浓液再经一级纳滤浓缩后，产生的二次纳滤浓液采用混凝沉淀+高级氧化+生物活性炭吸附工艺进行彻底处理；反渗透浓液经DTRO减量化系统再浓缩处理后，能再浓缩60%～70%，产生的最终反渗透浓液量大幅度减少，少量的最终浓液回喷焚烧炉进行消纳。

3.2 烟气

余热锅炉出口烟气经烟气净化系统处理后，设计污染物排放浓度执行欧盟2000（EU2000/76/EC）污染物控制标准，见表1，烟气处理工艺流程见图2。4条焚烧线各配置1套烟气净化系统及烟气在线监测系统。

表1 设计污染物排放浓度限值

图2 烟气净化系统工艺流程

从服务区域——成都市中心城区的生活垃圾元素分析结果来看：Cl成分含量较高。可推算出余热锅炉出口烟气中HCl浓度可高达1 000 mg/m3以上，采用半干法脱酸工艺虽对HCl的去除效率可高达95%，但只能将HCl浓度降为50 mg/m3左右，仍不能满足欧盟2000排放标准的要求，设计在半干法的基础上，增加碳酸氢钠干法辅助脱酸，作为HCl达标排放的补充措施。

采用国际先进的智能燃烧控制系统（ACC）优化控制炉膛温度和过剩空气系数，焚烧炉燃烧室由碳化硅耐火材料组成，在此区域内未布置锅炉受热面，以保证低负荷时烟气在炉膛停留时间大于2 s后温度仍维持高于850℃，以此确保烟气中二恶英的分解率达99.99%。再加上后续烟气净化系统中活性炭吸附和袋式除尘器措施，基本能完全脱出二恶英。此外，烟气中的重金属经过活性炭吸附和袋式除尘器捕集后，最终烟囱出口的重金属基本能达到检测不出。

根据环评对本项目烟气NOx排放总量的要求，设计本项目近期使用SNCR炉内脱硝系统，在余热锅炉第一烟道内设置了多层氨水喷嘴，保证较高的脱硝效率。预留了SCR脱硝系统作为NOx深度脱除的保障措施。余热锅炉入口烟气NOx的设计值为300 mg/m3，SNCR系统有能力把NOx从300 mg/m3降至200 mg/m3，基本能保证余热锅炉出口NOx浓度满足欧盟2000排放标准的要求。再到后续SCR系统有能力把NOx从200 mg/m3降到65 mg/m3，因此，SNCR和SCR合计有77%以上的脱硝率。

通过以上多重组合烟气净化工艺，基本能保证本项目烟气污染物接近“零排放”。

3.3 炉渣和飞灰

除渣机采用水封，可冷却并加湿炉排下细灰，有效防止细灰扬起。由于炉渣不属于危险废弃物，设计炉渣运输到厂外进行综合利用。不但可减少固体废弃物产生量还可提高资源利用率和经济效益，同时减少填埋场的填埋负担。

飞灰为危险废弃物，采用水泥固化+重金属高分子螯合固化相结合的方式进行稳定化处理，飞灰经稳定化处理后满足GB 16889—2008中要求后，送至附近的成都市固体废弃物卫生处置场填埋。

4 结束语

成都市万兴环保发电厂渗沥液处理系统设计采用厌氧+MBR+NF/RO+纳滤浓缩液AOP工艺+反渗透浓缩液DTRO减量化处理工艺，产生的少量最终浓缩液回喷焚烧炉进行消纳，实现了“零排放”。烟气处理系统采用SNCR+半干法+干法+活性炭吸附+布袋+SCR工艺，污染物排放浓度执行欧盟2000（EU2000/76/EC）污染物控制标准，基本能保证本项目烟气污染物近“零排放”。飞灰采用水泥固化+重金属高分子螯合固化相结合的方式进行稳定化处理。设计该厂通过各种先进的技术、先进的工艺处理垃圾焚烧后污染物，实现垃圾焚烧厂污染物“零排放”。

［1］黄业昂，魏丽蓉.我国垃圾焚烧发电行业发展前景浅析［J］.大科技，2016（14）：52.

［2］李煜.我国城市生活垃圾焚烧处理发展分析［J］.中国环保产业，2014（7）：21-22.

［3］张益.我国生活垃圾焚烧处理技术回顾与展望［J］.环境保护，2016，13（4）：20-26.

［4］罗忠涛，肖宇领，杨久俊，等.垃圾焚烧飞灰有毒重金属固化稳定技术研究综述［J］.环境污染与防治，2012，34（8）：58－62．

［5］王国安，刘伟，田国华.城市生活垃圾处理技术及焚烧炉渣资源化利用研究进展［J］.江苏建筑，2014（6）：96-98.

［6］宋灿辉，吕志中，方朝军.生活垃圾焚烧厂垃圾渗滤液处置技术［J］.环境工程，2008，26（8）：148-150.

［7］陈善平，刘开成，孙向军，等.城市生活垃圾焚烧厂烟气净化系统及标准分析［J］.环境卫生工程，2009，17（6）：14-19.

［8］吴锐.城市生活垃圾焚烧发电厂烟气主要成分分析与研究［D］.广州：华南理工大学，2009.

Waste Incineration Power Plant Design Based on“Zero Emission”:Case Study of Chengdu Wanxing MSW Incineration Power Plant

Wang Yang，Yang Guangming，Liao Faming，Liu Lizhong，Pang Hanyu
（Chengdu Xingrong Renewable Energy Co.Ltd.，ChengduSichuan610000）

Taking the largest MSW incineration power plant in Chengdu:Chengdu Wanxing MSW incineration power plant asan example，the characteristicsofsewage，flue gasand fly ash were discussed，and the disposal design pointsand the feasibility of“Zero Emission”were analyzed.

waste incineration；zero emission；leachate；flue gas；fly ash

X705

B

1005-8206（2017）02-0065-03

汪洋（1981—），工程师，主要从事垃圾焚烧发电项目水处理及环保方向的技术研究工作。

E-mail:ocean_wywy@163.com。

2016-08-10