環創科技新聞中心：垃圾焚燒發電技術研究進展分析
隨著我國經濟持續增長,城市化進程不斷加快,生活垃圾作為城市代謝的產物大量產生。資金緊缺,大量垃圾只能作簡單處理,或直接堆放于地表上,浪費大片土地資源,使我國城市普遍面臨垃圾圍城的局面,已構成城市環境污染的一個重要因素。妥善處理城市生活垃圾對于發展循環經濟,建設資源節約型、環境友好型社會有著十分重要的作用。但如何選擇一種處理效果好、投資合理、工藝科學、運行費用低的處理方案,是值得認真探索和研究的課題。生活垃圾焚燒發電技術是垃圾處理的一個重要方向,是生活垃圾減量化、資源化、無害化的最有效手段。
我國垃圾焚燒發電技術始于1986年深圳清水河環衛綜合處理廠引進日本三菱重工的馬丁爐排焚燒技術和設備,1989年該項目竣工并正式運行,這是垃圾焚燒第一次在中國出現。20世紀90年代,國內很多地方開始引進國外垃圾焚燒技術設備,典型項目有寧波楓林垃圾焚燒廠等;同時,國內的一些企業也自主研發了一些焚燒爐,但當時設計的焚燒爐均無發電系統,煙氣凈化采用煙氣過水除塵方式,十分簡陋。2000年環保部門出臺《城市生活垃圾處理及污染防治技術政策》,對生活垃圾焚燒處理的燃燒條件、熱能利用和污染排放進行了要求,國產簡易垃圾焚燒設施相繼被拆除。2000年北京市海淀區上莊垃圾轉運站日處理100t垃圾的中式焚燒爐通過了科技部和中科院的聯合驗收,拉開了我國垃圾焚燒發電的序幕。截至2010年,全國竣工和在建的垃圾焚燒發電項目約160座。
垃圾焚燒發電技術工藝流程
垃圾焚燒發電是把各種垃圾收集后,對熱值較高的部分進行高溫焚燒,在高溫焚燒中產生的熱能轉化為高溫蒸汽推動渦輪機轉動,使發電機產生電能。
1減容效果好
垃圾焚燒處理可以使城市垃圾的體積減少80%~90%,減輕或消除后續處置過程對環境的影響。
2消毒徹底
高溫燃燒可以使垃圾中的有害成分得到完全分解,并徹底殺滅病原菌,尤其是對可燃性致癌物、病毒性污染物、劇毒性有機物等。
3有利于實現城市垃圾的資源化
垃圾焚燒產生高溫煙氣,其熱能被廢熱鍋爐吸收轉化為蒸汽,可用來供熱或發電。
4處理效率高
焚燒廠占地面積小,可節約城市用地。
5經濟效益可觀
如果處理得當,利用1t垃圾可發電300~400kW˙h,由于垃圾焚燒發電廠的服務期限一般為25年左右,這意味著其穩定收益期將長達25年。而且垃圾焚燒發電廠的運營成本低廉并享有一定的稅收優惠政策,能給投資者帶來穩定、高額的回報。
垃圾焚燒發電存在的環境問題
1二惡英的排放
二惡英全稱分別是多氯二苯并二惡英和多氯二苯并呋喃。二惡英的毒性與氯原子取代的位置密切相關,尤其以2、3、7、8這4個共平面取代的位置上都有氯原子的二惡英同族體具有毒性,2、4、7、8TCDD被公認為是最毒物。毒性約為氰化鉀的1 000倍,俗稱世紀劇毒。
2廢水、廢氣污染
垃圾進入焚燒發電廠后,在卸料、堆放、加料過程中,易產生惡臭氣體,主要污染因子為H2S、NH3等。垃圾車在卸料過程中因卸料門開啟、垃圾遺撒等原因,會造成電廠卸料平臺存留部分垃圾臭氣。垃圾堆放、燃燒過程會產生滲瀝液,應將滲瀝液收集并進行處理。
3固體廢物的污染
焚燒后的垃圾含有重金屬鉛、鎘、汞等。如果不能妥善處理這些廢物,將會對人的身體健康構成極大威脅。目前在美國,垃圾發電焚化爐是汞污染的第二大罪魁禍首。
合理利用焚燒發電技術
1重新制定垃圾焚燒發電廠的排放標準
我國的垃圾焚燒發電廠排放標準是2001年頒布的《生活垃圾焚燒污染控制標準》,與歐洲國家標準相差較多。其中二惡英類排放限值我國為1TEQ-ng/m3,而歐盟為0.1TEQ-ng/m3。由于焚燒過程不透明,存在廠家偷工減料的現象,焚燒質量無從保證。根據中科院大連化學物理所和中科院研究生院對國內19家垃圾焚燒廠歷時1年調研二惡英排放情況發現,16%的廠家達不到我國標準,70%的廠家達不到歐洲標準。檢測分析顯示,19個樣本焚燒爐的二惡英/呋喃物質的排放量在0.042~2.461,平均值為0.423TEQ-ng/m3,遠高于歐盟標準。為了垃圾焚燒發電產業的健康發展和人民群眾的健康,有必要重新制定嚴格的新標準。
2嚴格要求規模及工藝
垃圾焚燒發電廠必須具有一定的規模,這樣才能實現其可持續生產的目的,如果規模不夠,不僅不能盈利,還要財政補貼,也沒有足夠的資金來采用更加先進的工藝設備,其排放的污染物也很難達到國家的排放標準。新建焚燒發電廠應優先選用成熟技術,審慎采用目前尚未得到實際應用驗證的焚燒爐型。其中基本技術要求:生活垃圾在焚燒爐內應得到充分燃燒,二次燃燒室內的煙氣在不低于850℃的條件下滯留時間不小于2s,焚燒爐渣熱灼減率應控制在5%以內。
3規范生活垃圾處理企業環境管理
生活垃圾處理企業要建立污染排放日常監測制度,定期向環境保護行政主管部門和市容環衛行政主管部門報告運行情況,監測結果要向社會公開。新建生活垃圾焚燒設施必須安裝自動監測系統,對燃燒溫度等主要運行工況和煙塵、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等主要污染物排放情況進行實時監測,并在企業主要出入口附近等顯著位置設立顯示屏,向社會公示監測數據。自動監測系統應當與環境保護行政主管部門和市容環衛行政主管部門聯網。
4健全垃圾分類與回收處理機制
垃圾分類與回收處理不僅可以減少可利用資源的浪費,使得垃圾焚燒的成本降低,燃燒效率更高,而且燃燒過程中產生的污染物也會減少。90%的垃圾可以回收并重新利用,如能將垃圾分類與回收做到極致,不僅能夠提高原料利用率,減少不必要的浪費,而且將從根本上減少垃圾焚燒發電廠與填埋場的建設。應將垃圾分類與回收和垃圾焚燒發電更好地結合起來,垃圾焚燒發電的前提是必須做好垃圾分類與回收工作。
5項目全過程必須公開透明
在項目立項、選址、環境評估等全過程中,必須做到公開透明。應充分注意公眾的廣泛性與代表性。在公眾知情的情況下開展環評工作,告知公眾該項目的有關信息,主要的環境影響、影響范圍和程度。
我國生活垃圾發電技術的發展趨勢
1循環流化床燃燒技術
循環流化床燃燒技術是20世紀70年代逐漸發展起來的先進燃燒技術,由于具有對低熱值燃料的適應性和優異的環保性能,在常規及劣質燃料燃燒領域迅速發展、成熟。以中國科學院、清華大學、浙江大學等為代表的中國流化床燃燒技術學派開展了大量循環流化床燃燒技術的應用研究,為該技術拓展到垃圾焚燒領域奠定了堅實的基礎,是國內自主研發、完全具有自主知識產權且全部設備實現國產化的技術。流化床焚燒項目由于建設成本低、環保性能良好而在國內垃圾焚燒發電行業占據半壁江山。
2垃圾焚燒技術的發展
從世界上垃圾焚燒技術的發展趨勢來看,已經把降低二次污染、提高環保水平作為評價焚燒技術優劣的優先原則。中科院生態環境研究中心在焚燒中對二惡英類物質的控制技術領域處于世界領先地位,并通過中科集團、北京中科通用能源環保有限責任公司在實際項目中進行了試驗。中科通用建設的生活垃圾焚燒設施,以山東泰安項目為例,2009年8月投產后,分別于當年11月和次年1月進行了煙氣二惡英類物質濃度監測,結果分別為平均0.034 TEQ-ng/m3和0.009TEQ-ng/m3,其余各項環保監測指標完全滿足國家規定的排放要求,處于國內領先水平。
3污泥和垃圾混燒
污泥和垃圾混燒將是流化床焚燒項目的發展趨勢。目前已有不少流化床垃圾焚燒項目摻燒污泥,摻燒的污泥按水分高低分為兩種:一種是濕污泥,含水率80%左右;另一種是干污泥,含水率40%左右。根據實際運行經驗看,直接摻燒濕污泥,摻燒的量不能太大,20%以下對設備和燃燒狀況影響不大,大于20%運行比較困難;而摻燒干污泥,摻燒量多少對設備和燃燒狀況影響都不大。所以,干化后的污泥和垃圾一起混燒將是發展趨勢。
4減少摻煤量
摻煤量的逐步減少是流化床垃圾焚燒技術的另外一個發展趨勢。早期的流化床焚燒項目,由于設備技術不完善、監管不到位和市場混亂等因素,流化床垃圾焚燒爐的摻煤量比較大。隨著國內原煤價格的不斷高漲,不少企業也積極探索流化床不摻燒煤的垃圾焚燒技術,目前浙江喬司、嘉興等地已有不摻燒煤的流化床垃圾焚燒發電廠在運行。所以,從長遠看,少摻煤甚至不摻煤是流化床垃圾焚燒項目的發展方向。
結語
生活垃圾焚燒發電項目作為生活垃圾減量化、資源化、無害化的最有效手段,是垃圾處理的一個重要發展方向。與填埋、堆肥等傳統垃圾處置方式相比,由于其技術含量高、環保要求嚴,可顯著減少垃圾的體積和重量,并能綜合利用余熱和廢渣,帶來的環境改善最長遠。同時,需要政府制定相關政策法規,及時做好垃圾分類,監管垃圾焚燒發電廠的排放污染物指數,使之能夠符合我國相關排放要求。
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