垃圾焚烧发电技术概述

李慕白

（郑州树人中学，河南 郑州 450000）

垃圾焚烧发电技术概述

李慕白

（郑州树人中学，河南 郑州 450000）

城市垃圾问题已成为困扰城市发展的重要问题，而垃圾焚烧发电经过一百多年的发展，以其技术优势和较好的处理效果逐渐得到多个国家的应用和推广。基于此，本文主要从生产技术工艺、环保要求及技术规范、存在问题等方面进行介绍垃圾焚烧发电技术。

垃圾；焚烧发电；技术规范

随着城市的发展和人民群众生活水平的不断提高，城镇生活垃圾产生量不断增加，垃圾处理问题已成为困扰城市发展、影响城市环境的重要问题。如何选择更适合的垃圾处理方式，能够高效能、低成本、低污染处理生活垃圾成为一项重要的课题。

1 垃圾处理方式简介

目前，国内外成熟的生活垃圾处理方式有填埋、焚烧和堆肥，这几种处理方式各有特点。其中，垃圾焚烧法是指将垃圾进行高温焚烧处理，余热用于发电或供热。垃圾焚烧时炉内温度高达850℃以上，垃圾中的病原菌被彻底杀灭，从而达到无害化处理；垃圾焚烧后，灰渣只占原体积的20%左右，有效做到了减量化；热能用于发电，做到变废为宝，实现了垃圾处理的资源化；焚烧法占地面积较小，可以做到资源充分利用。该处理方法技术成熟可靠，占地面积小。但是，该处理方法管理要求高，对环境的影响主要为大气影响，涉及到二噁英、恶臭、重金属和酸性气体等。垃圾焚烧处理在欧洲、日本等其他国家已得到了广泛应用，我国垃圾焚烧处理发展起步晚、发展缓慢，目前垃圾焚烧处理的比例仅占20%左右。

2 垃圾焚烧发电技术

2.1 垃圾焚烧发电生产过程

生活垃圾焚烧发电项目生产过程主要包括垃圾储运、垃圾焚烧和垃圾发电三大部分。生活垃圾由密闭的垃圾车运入焚烧厂，在负压卸料平台自动卸入垃圾仓内。一般生活垃圾在垃圾仓内贮存停留5～7d，通过自然压缩及发酵作用，降低垃圾的含水量，提高垃圾热值。生活垃圾的低位发热值要在6 280kJ/kg以上，可燃质含量在35%左右，含水率在50%以下，这是应用垃圾焚烧发电技术的基本条件。贮存发酵后的垃圾经抓斗连续均匀地送入焚烧炉内焚烧，炉内温度控制在850℃以上，烟气在炉内停留时间保持在2s以上；炉膛内的高温烟气进入余热锅炉进行热交换，产生的热蒸汽推动汽轮机发电（见图1）［1］。

图1 垃圾焚烧发电工艺流程示意图

2.2 主要生产设施

垃圾焚烧发电项目主要生产设备有垃圾焚烧炉、余热锅炉、发电机组、自动控制系统及其他辅助设施［2］。

焚烧炉是垃圾焚烧发电的主要设备，其技术装备水平直接决定了焚烧处理的效果及后续污染产生情况。随着焚烧工艺的不断提升，目前国内外技术成熟的垃圾焚烧炉主要为机械炉排炉和流化床焚烧炉。机械炉排炉的炉排主要由往复移动部件组成，垃圾经给料装置推送至炉排上，在炉内干燥段加热，使垃圾得以干燥，再经过炉排的运动将垃圾往前推送，同时将垃圾层松化，均匀地将垃圾逐步经过烘干、着火、燃烧和燃尽等各个阶段，使其完全燃烧。机械炉排炉运行成本低，炉膛温度较高，焚烧时间长，灰渣热灼减率低，二噁英产生量小，垃圾不需预处理，单炉处理能力大。但机械炉排炉一次性投资较大，管理水平要求较高。流化床焚烧炉一次性投资成本相对炉排炉低，占地面积小。但是，流化床焚烧炉需添加10%～20%的煤进行助燃，垃圾需要进行破碎预处理，污染物排放量较大，运行成本高，废气处理较困难，单炉处理能力小。总体来说，机械炉排炉环保性优于流化床焚烧炉，但一次性设备投资要高于流化床焚烧炉。由于机械炉排炉具有垃圾不需预处理、正常状况不需添加燃料助燃、灰渣热酌减率低、二噁英产生量少等优点，垃圾焚烧机械炉排炉逐步成为垃圾焚烧的主流设备。

2.3 主要产污环节及治理措施

垃圾焚烧发电主要的产污环节有垃圾焚烧烟气、厂区恶臭气体、垃圾运输影响、垃圾渗滤液、焚烧残渣及飞灰等。其中，垃圾焚烧过程中产生的烟气是垃圾焚烧厂的最主要污染源，其主要污染物为颗粒物、SO2、HCl、NOx及少量HF、重金属和二噁英等。治理措施主要采用“SN⁃CR（非选择性催化氧化工艺）+干法（NaHCO3）、半干法（石灰浆）或湿法（NaOH溶液）工艺脱酸+活性炭喷射+袋式除尘”净化工艺，经处理后各污染物排放浓度应达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》。二噁英是民众最关心的垃圾焚烧发电厂污染物，也是垃圾焚烧发电企业最关注的污染因子，目前国内外垃圾焚烧发电企业一般采取“3T+E”技术控制二噁英的生成。“3T+E”指良好的炉膛温度（温度控制在850℃以上）、烟气在高温区充足的滞留时间（停留2s以上）、炉内充分的紊流强度（运动炉排或悬浮流化燃烧）和高温区适当的过量空气。二噁英的末端治理主要依靠喷射的活性炭粉末进行吸附，然后作为飞灰被袋式除尘设施收集后螯合、固化填埋。

3 环保要求及技术规范

为规范生活垃圾焚烧处理工程规划、设计、施工、验收和运行管理，国家相关部门发布了《生活垃圾焚烧污染控制标准》［3］，批准了《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》，在生活垃圾焚烧厂的选址要求、技术要求、入炉物要求、运行要求和排放要求等方面给出了明确的标准和规范。

3.1 选址要求

应符合城乡总体规划、环境保护规划和环境卫生专项规划，并符合当地的大气污染防治、水资源保护、自然生态保护等要求，依据环境影响评价结论确定厂址位置。

3.2 技术要求

焚烧温度不小于850℃，停留时间不小于2s，焚烧渣热灼减率不高于5%；焚烧能力大于等于300t/d；焚烧炉烟囱不低于60m，其他焚烧炉烟囱不低于45m；烟囱应按规范要求设置采样孔。

3.3 入炉物要求

混合生活垃圾、性质与生活垃圾相近的一般工业固体废物、生活污水处理设施污泥等可以直接入炉焚烧，危险废物、电子废物及其处理处置残余物不得入炉焚烧。

3.4 运行要求

焚烧炉每年启动、停炉过程排放污染物的持续时间以及发生故障或事故排放污染物持续时间累计不应超过60h；焚烧炉启动时，温度达到850℃以上方可投入垃圾；焚烧炉停炉时，应启动垃圾助燃系统，保证剩余垃圾完全燃烧。

3.5 排放控制要求

焚烧炉（现有焚烧炉在2016年1月1日以后）颗粒物小时均值不高于30mg/m3，氮氧化物小时均值不高于300mg/m3，SO2小时均值不高于100mg/m3，氯化氢小时均值不高于60mg/m3，CO小时均值不高于100mg/m3，汞及其化合物测定均值不高于0.05mg/m3，二噁英类测定均值不高于0.1ngTEQ/m3。

3.6 监测要求

烟气在线监测指标应至少包括一氧化碳、颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和氯化氢。重金属类污染物和焚烧炉渣热灼减率的监测每月至少开展一次，对烟气中二噁英类的监测每年至少开展一次。

4 存在的问题

虽然垃圾焚烧发电技术成熟且有较多的实例，目前正得到越来越多的应用，但其存在的潜在环境影响仍不容忽视。

4.1 邻避效应突出

民众虽然对垃圾焚烧处理方式和社会效益表示认可，但由于担心项目建设对身体健康、环境质量和资产价值等带来诸多负面影响，而不愿项目在自家附近建设，本身具有强烈的抵制心理。加之部分垃圾焚烧项目选址不当或污染防治措施不健全，运行管理水平较差，焚烧废气及恶臭气体等污染物排放对周边环境造成不利影响，邻避效应较为突出。

4.2 受垃圾分类的制约较大

根据垃圾焚烧发电项目的运行经验，垃圾分类情况对垃圾焚烧处理具有直接的影响。在垃圾分类不完善的情况下，由于混入了大量不宜燃烧的垃圾，导致焚烧垃圾热值较低，需掺煤或喷油辅助燃烧，使垃圾发电演变为“小煤电、小油电”。同时，由于焚烧温度不宜控制（难以达到850℃），二噁英等污染物的控制效果也将明显降低。此外，电池、电子产品等含有重金属的垃圾，如果未经分拣，焚烧废气中的重金属含量将会较高。而我国垃圾分类处理的设备较少，通过机械化分类成本较高且规模有限，不能满足垃圾分类处理的需要。目前的垃圾分类主要依靠拾荒人群，缺乏规范和约束，致使垃圾在捡拾、收集、运输、加工过程中造成严重的二次污染。

4.3 运行处理成本较高

一座日处理1 000t的垃圾焚烧发电厂投资巨大，其建成后处理成本也是垃圾填埋处理的数倍。由于建设、运行成本较高，单纯依靠发电收益难以维系其正常运营。因此，相对于垃圾填埋，实施垃圾焚烧发电受区域经济发展水平和财力保障能力的制约更为明显。若财政能力不足，垃圾焚烧发电项目的正常稳定运行就有可能受到影响。

5 垃圾焚烧发电的发展

从世界范围看，欧洲最早实施垃圾焚烧。1870年，世界上第一座垃圾焚烧炉在英国帕丁顿市投入运行，发展到现在已有140余年历史，工艺技术已经十分成熟。在过去的5年中，全球60%的垃圾焚烧发电投资在欧洲，以中国和日本为代表的亚洲市场发电投资占30%，北美及其他地区仅占10%。比利时、荷兰和德国为焚烧处理垃圾的代表国家，城市垃圾焚烧比例在37%～51%，这些国家共同的特点是人口密度较大、人均GDP高。

我国垃圾焚烧处理起步较晚，1988年建成了第一座垃圾焚烧厂（深圳市市政环卫综合处理厂），之后的一段时间发展缓慢。随着城市化进程的加快，垃圾处理问题日益突出。从2004年起，垃圾焚烧处理技术在我国逐步引起重视，经过9年的发展，我国垃圾焚烧厂的数量持续增长，从2004的54座增加至2013年的166座，焚烧比例达到了20%。

［1］雷波.垃圾焚烧发电的现状与发展［J］.科技创新导报，2011（10）：100.

［2］吴旸.城市生活垃圾焚烧发电厂环境防护距离的研究［D］.南京：南京信息工程大学，2009.

［3］中华人民共和国环境保护部，国家质量监督检验检疫总局.GB 18485-2014.生活垃圾焚烧污染控制标准［S］.北京：中国环境科学出版社，2014.

Overview of Waste Incineration Power Generation Technology

Li Mubai
（Zhengzhou Shuren Middle School，Zhengzhou Henan 450000）

The problem of urban refuse has become an important problem in urban development.After more than 100 years'development,the waste incineration power generation has been gradually applied and popularized by many countries with its technical advantage and good treatment effect.Based on this,this paper introduced the waste incineration power generation technology from the aspects of production technolo⁃gy,environmental requirements,technical specifications and existing problems.

garbage；incineration power generation；technical specification

X705

A

1003-5168（2017）12-0143-03

2017-11-06

李慕白（2000-），男，研究方向：环境保护科技创新，技术和循环经济中的应用。