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特稿︱張益:生活垃圾焚燒技術十問十答(2021版)

分類:環聯生態 > 專家專欄    發布時間:2021年6月28日 9:24    作者:固廢觀察公眾號    文章來源:固廢觀察公眾號


















“生活垃圾焚燒技術十問十答”自2015年首次發布后,受到了業內的廣泛肯定和大量引用,對推進我國生活垃圾焚燒技術發揮了積極作用,現根據近幾年的研究和實踐對原文進行全面修訂后再次發布,誠請批評指正。



01


垃圾焚燒技術的主要特點?





一是項目用地省。同樣的垃圾處理量,垃圾焚燒廠需要的用地面積僅為垃圾衛生填埋場的十分之一左右。

二是處理速度快。垃圾在填埋場中約需10-30年才能完成分解,而垃圾焚燒只需2小時左右就能處理完畢。

三是減容效果好。同等量的垃圾通過填埋約可減容30%,通過堆肥約可減容60%,而通過焚燒約可減容90%,垃圾焚燒的減重效果也優于填埋和堆肥。

四是污染排放低。據德國權威環境研究機構研測,如采用同樣嚴格的歐盟污染控制標準,垃圾焚燒產生的污染僅為垃圾衛生填埋的1/50左右。

五是能源利用高。焚燒1噸垃圾約可發電上網300度,大約每5個家庭產生的生活垃圾,通過焚燒發電可滿足1個家庭的日常用電需求。

六是減碳能力強。垃圾焚燒發電具有雙重碳減排效應,一是減少傳統厭氧填埋產生的碳排放,二是替代化石燃料發電實現的碳排放,其碳凈減排能力可達0.50噸CO2當量/噸垃圾以上。

七是應急作用大。由于其特有的快速和徹底的高溫殺毒滅菌效果,在面對各種突發疫情時,不管是應急處理疫區生活垃圾,還是協同處置醫療垃圾,垃圾焚燒廠都可發揮不可或缺的重要作用。





02


垃圾焚燒廠的建設要求?





一是保證使用時間。每條垃圾焚燒生產線的年運行時間在8000小時以上,垃圾焚燒系統的設計服務期限不低于30年。

二是保證高效處理。垃圾池有效容積按5-7天的額定垃圾焚燒量確定,并在垃圾池內設置垃圾滲濾液收集設施。

三是保證充分燃燒。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2秒,焚燒爐渣熱灼減率控制在3%以內。

四是凈化焚燒煙氣。設置袋式除塵器,以有效去除焚燒煙氣中的粉塵污染物;設置干法、半干法、濕法等組合處理工藝,以有效去除氯化氫、氟化氫、硫氧化物、氮氧化物等酸性污染物。

五是嚴控二噁英排放。包括:控制二次燃燒室內煙氣溫度和停留時間,減少煙氣在200℃-500℃溫度區的滯留時間,設置活性炭粉吸附噴入裝置等。





03


垃圾焚燒廠的監管要求?





一是定期監控垃圾池中的垃圾貯存量和滲濾液液位,并確保滲濾液經處理后達標排放。

二是在垃圾焚燒廠安裝自動監控設備,監控指標至少包括煙氣中一氧化碳、二氧化碳、顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氫濃度和爐膛內焚燒溫度等指標和煙氣參數。

三是在公眾方便查看的顯著位置樹立顯示屏,向社會自動顯示、實時公開在線監控指標。

四是自動監控系統與生態環境等部門聯網,實現數據的實時傳輸,以方便生態環境等部門的執法監管。

五是對垃圾焚燒產生的飛灰和爐渣按照相關規定和標準要求,分別進行處理處置和資源化利用。

六是在各工藝環節采取切實有效的臭氣控制措施,并在相關位置設置除臭系統,確保廠區無明顯異味。

七是在垃圾貯坑、污水及滲濾液收集池、地下建筑物和生產控制室等沼氣易聚集場所,加強日常監測監管,確保安全生產。

總之,要按照行業標準《生活垃圾焚燒廠運行監管標準》規定的各項要求,對垃圾焚燒廠實施全過程和全方位的運行監管,并對發現問題的整改情況進行跟蹤。

《生活垃圾焚燒廠運行監管標準》下載網址:

http://download.mohurd.gov.cn/bzgg/hybz/CJJT%20212-2015%20%E7%94%9F%E6%B4%BB%E5%9E%83%E5%9C%BE%E7%84%9A%E7%83%A7%E5%8E%82%E8%BF%90%E8%A1%8C%E7%9B%91%E7%AE%A1%E6%A0%87%E5%87%86.pdf





04


如何控制廢氣和惡臭排放?





(1)嚴控廢氣排放:

一要通過計算機控制系統實現垃圾焚燒、熱能利用、煙氣處理等過程的高度自動化。

二要控制設定的燃燒條件(二次燃燒室溫度高于850℃、煙氣停留時間大于2秒等),保證焚燒系統在額定工況下運行,使原始排放物濃度降到最低、二噁英等污染物得以徹底分解。

三要采用爐內脫硝、脫酸、活性炭吸附重金屬及二噁英、布袋除塵器攔截過濾以及低溫再脫硝等組合工藝,確保垃圾焚燒廠煙氣污染排放達到規定標準要求。

四要按照生態環境部門“裝、樹、聯”的要求,安裝自動在線監控設備實時監控每條焚燒線的煙氣排放指標,并接受相關政府部門、第三方機構和公眾的監管。

(2)嚴防惡臭外溢:

一是采用密閉性好、可自動裝卸、車況干凈整潔的壓縮式運輸車運輸垃圾。

二是在垃圾卸料大廳出入口設置空氣幕和封閉通道,并在垃圾運輸車卸料前后關閉電動卸料門。

三是垃圾池采用密閉式結構,在垃圾池上方設置吸風口,將惡臭氣體作為二次燃燒空氣引至焚燒爐內高溫分解,并保持垃圾池和卸料大廳處于負壓狀態。

四是設置備用的活性炭廢氣凈化設施,在全廠停爐檢修期間,垃圾池內臭氣須經活性炭廢氣凈化設施處理達標后排放。

五是滲濾液處理系統設置為密閉結構,并在頂部設導氣管,將產生的沼氣和臭氣通過火炬系統安全排放,或通過導氣管導入焚燒廠垃圾池。





05


如何控制二噁英排放?





所謂二噁英,實際上是二噁英類的一個簡稱,指的是結構和性質都很相似的包含眾多同類物或異構體的兩大類,共210種有機化合物,但其中只有極少數種類被認為具有毒性。


二噁英并不是垃圾焚燒廠特有的公害,它是一種有機物與氯一起加熱就會產生的化合物,是一種比較普遍的化學現象。二噁英在空氣、土壤、水和食物中都能發現,垃圾中也含有一定量的二噁英,日本、英國的研究表明,膳食攝入占人體二噁英攝入總量的98%以上,通過呼吸途徑攝入不足1%。

垃圾焚燒廠控制二噁英排放,主要采用成熟可靠的“3T+凈化”技術,一是保持二次燃燒室內煙氣溫度大于850度,并控制煙氣在二次燃燒室內停留2秒以上,使二噁英得到完全分解;二是通過最先進的煙氣組合凈化系統,將單位二噁英濃度控制在0.1納克以內,達到國際上最嚴格的排放標準。

事實上,自現代垃圾焚燒技術誕生130多年來,平均每10年就有一個重大的技術突破,進入21世紀以來的重大技術進步,主要是二噁英的高效處理技術得到了極大的實質性提升,從國內外實踐經驗來看,通過技術進步和標準提升,垃圾焚燒二噁英排放削減率可超過99%,現在大部分高比例采用垃圾焚燒的發達國家,垃圾焚燒廠對自然界二噁英排放總量的貢獻率都低于1%。

由上可見,現代化大型垃圾焚燒設施是二噁英的消減器,而不是發生器,垃圾焚燒廠二噁英排放可知、可防、可控,但不可恐。





06


如何處置爐渣和飛灰?





爐渣主要為生活垃圾焚燒后的殘余物,其產生量視垃圾成分而定,其主要成分為氧化錳(MnO)、二氧化硅(SiO2)、氧化鈣(CaO)、三氧化二鋁(Al2O3)、三氧化二鐵(Fe2O3)、廢金屬,以及少量未燃盡的有機物等。

垃圾焚燒產生的爐渣經過高溫無害化處理,再經過磁選等分離出廢鐵等廢舊金屬后,可對爐渣進行綜合利用,如用于制作免燒磚,或用于道路墊層、填埋場中間覆蓋材料等,不能綜合利用部分可送至衛生填埋場填埋。

飛灰屬于危險廢物,必須單獨收集,不得與生活垃圾、焚燒爐渣等混合,也不得與其他危險廢物混合。

垃圾焚燒飛灰不得在廠區長期儲存,不得進行簡易處置,不得隨意外運排放,而必須先在廠區內進行穩定化處理,并經浸出毒性試驗合格后,方可使用專用的密閉運輸車送至指定的安全填埋場或獨立單元的衛生填埋場填埋處置。

條件允許時,也可采用符合標準要求的其它處理處置方法。





07


“鄰避現象”的成因與化解?





引發“鄰避現象”的原因很多,主要有以下幾個方面:

一是部分早期建設的設施標準較低、運營不善、污染超標,給公眾造成不良印象和抵觸心理;

二是部分項目選址過程不夠公開、環境評價不夠規范,運營階段采用“選擇性達標”方式;

三是房市價格攀升提高了公眾對環境價值和環境質量的預期,同時公眾對環境利益的自我維護意識日益加強;

四是缺乏透明公開的項目信息、平等有效的溝通機制和公平合理的補償機制;

五是二噁英等污染被人為誤導、人為放大,引起周邊居民的恐慌,進而被利用后演變成群體性“鄰避”事件。

有效化解“鄰避現象”,需要“德、賽、勞”三位先生。“德先生”是指民主,應在建設過程中聽取更多人的意見和建議;“賽先生”是指科學,應通過宣傳和參觀等讓公眾客觀認識垃圾焚燒技術;“勞先生”是指法治,公眾有權利表達自己的意見,但表達方式應依法有序。

當公眾對垃圾焚燒項目心存疑慮時,最有效的化解之道,莫過于是通過科學設計、精心建設、規范運行、嚴格監管,由政府主導、企業主體、公眾參與,三方合力打造“技術先進、信息公開、操作透明、環境優美、真正達標”的“清潔垃圾焚燒廠”。事實勝于雄辯,如果在我們身邊真實可信的“清潔垃圾焚燒廠”多了,公眾對垃圾焚燒項目的種種疑慮就會逐步消除。





08


垃圾分類是否垃圾焚燒的前提?





從焚燒技術原理分析,盡管垃圾分類有利于垃圾焚燒,但并不能認為垃圾分類是垃圾焚燒的必要條件。

實際上,焚燒技術是一種能夠適應處理混合垃圾的典型技術,目前世界上大部分采用垃圾焚燒的城市并沒有做到也沒有必要做到垃圾完全分類。

但垃圾分類是垃圾焚燒的充分條件,因為垃圾分類能助力焚燒處理做得更好,可起到減量(減少垃圾處理量)、減排(減少污染排放量)、提質(改善燃燒工況)、提效(提高發電效率)等作用。

因此,垃圾分類是垃圾焚燒的充分條件,但它并不是垃圾焚燒的必要條件,我們不能簡單的認為垃圾分類是垃圾焚燒的前提。同時我們應采取有效措施積極應對垃圾分類后可能對垃圾焚燒產生的各種影響。





09


垃圾分類的影響和對策?





垃圾分類對垃圾焚燒的影響是多方面的,如應對得當則利多弊少:

(1)主要影響因素:

由于分類后的其他垃圾(干垃圾)熱值或將提高20%-30%,噸垃圾發電量或將提升15%-20%;

◇若繼續維持熱負荷不變,焚燒能力或將降低15%-20%;

◇由于含水率降低,滲濾液產生率或將減少20%-30%;

◇單位發電量下尿素耗量或將增加30%-50%;

◇部分項目短期內或將面臨垃圾處理量不足的矛盾;

◇爐膛超溫現象或將更顯著,更易結焦,受熱面腐蝕將加劇,爐排鑄件更換率將增加。

(2)已建垃圾焚燒廠對策:

◇增加焚燒爐熱容量,或將前后拱及側墻改為水冷壁;

◇增加余熱鍋爐的受熱面,強化二三通道清灰能力;

◇更換大功率汽輪機或采用外部供熱,可考慮將引風機、給水泵、循環水泵改為汽動;

◇調整燃燒供風系統,通過分級配風降低干燥段和燃燒段的空氣溫度;

◇通過爐內噴滲濾液或噴水以降低爐溫;

◇通過運行優化實現高效穩定燃燒,提升入爐垃圾均質化,熱負荷波動趨緩以提升熱效率。

(3)新建垃圾焚燒廠對策:

◇重新論證垃圾熱值設計范圍,應用適應高熱值垃圾的焚燒技術;

◇采用強制風冷或水冷爐排方式;

◇優化焚燒爐爐膛結構設計方式,爐拱優化,前后拱水冷、側墻水冷及側向爐排片更改為水冷壁等方式;

◇論證干垃圾元素組成變化對煙氣污染物源濃度的影響;

◇重新核定滲濾液處理設施規模;

◇充分考慮需要協同處理的其他城市固廢的特性和數量。 





10


垃圾焚燒技術的發展方向?





一是更嚴格的煙氣排放指標:

采用溫度場成像與自動燃燒控制相結合的智能燃燒控制系統,以實現垃圾在爐膛內的充分穩定燃燒,使爐渣熱灼減率小于3%,并大幅降低煙氣污染物的源頭產生量。

在目前國內垃圾焚燒廠采用的SNCR脫硝、干法/半干法脫酸、活性炭吸附去除二噁英及重金屬、布袋除塵器去除粉塵的基礎上,采用脫酸效率更高的濕法工藝,并增設全球最先進的SCR低溫催化脫硝及分解二噁英的設施,以大幅降低民眾最關心的二噁英及NOx等排放,確保垃圾焚燒廠內的各類污染物排放嚴于國家標準、優于歐盟標準。

二是更顯著的能源利用效率:

采用煙氣再循環技術,在高效節能的同時大幅削減NOx的產生量;采用SCR低溫催化脫硝系統,在實現NOx和二噁英同步高效去除的同時,較高溫催化劑的能量消耗減少50%以上。

大型垃圾焚燒廠的汽輪機排汽方式采用自然通風冷卻塔冷卻,較目前常用的強制通風冷卻塔的能量消耗降低90%以上。

采用智能燃燒控制系統,并優化爐膛和鍋爐設計,適度提高蒸汽參數,優先采用大型焚燒爐設備,可使單位垃圾發電量提高15%以上。

三是更先進的資源綜合利用:

垃圾焚燒廠內污水經處理后循環利用,實現全廠污水“近零排放”。

支持多種固廢高效協同處理,如協同處置市政污泥、醫療垃圾、餐廚沼渣、滲濾液濃水、一般工業垃圾等。

垃圾焚燒廠建設優先應用新型節能材料、環保材料、再生材料,焚燒爐渣用于生產建筑材料,實現資源綜合利用。

四是更透明的企業運行情況:

建設數字化垃圾焚燒廠,在廠界內、工房內設置無死角的監測和監控站點,完全實現“裝、樹、聯”要求,在線采集各項工況指標和污染物排放指標,并實時上傳到政府部門指定網站,公眾可實時查詢,也可調閱過往數據。

實行無廠界的開放式管理方式,公眾可通過預約到垃圾焚燒廠進行參觀和查詢。同時定期公布垃圾焚燒廠的管理情況和運行狀況等,全面接受社會監督。

由政府部門委托第三方機構對垃圾焚燒廠運行實行駐廠監管,并結合定期檢查和不定期抽查的機制,對運行管理水平進行綜合考評。

五是更完善的公用服務設施:

建設社區服務中心和活動場所,如衛生服務部門、教育宣傳中心、干洗中心、健身廣場、露天足球場、露天籃球場和室內游泳池等。

設置補償機制,可通過電價補貼、垃圾處理費補貼、免費提供熱源、區域公共服務優先權等方式,由政府對一定區域的居民進行補償。

由政府主導在垃圾焚燒廠周邊建設主題公園,增加綠化覆蓋率,降低污染物本底值,通過垃圾焚燒廠建設帶動周邊環境升級,大幅提高區域整體環境質量。





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