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科學認識垃圾焚燒發電15問!

發布日期:2016-10-20 22:03來源:三峰環境

? ? 目前,城市生活垃圾無害化處理的方式主要為衛生填埋、堆肥、焚燒。隨著“垃圾圍城”的現象在多地上演,垃圾焚燒發電技術逐漸走入公眾視野。垃圾焚燒發電技術現成為許多發達國家和地區處理生活垃圾的主要方式。本文家園和大家深入科學認識下垃圾的焚燒發電常見15問!

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  什么是垃圾焚燒處理?

  焚燒就是燒掉、燒毀;在燃燒過程中,把可燃的物質都燒完了,化成灰燼。焚燒處理是利用高溫氧化作用處理生活垃圾——將生活垃圾在高溫下燃燒,使生活垃圾中的可燃廢物轉變為二氧化碳和水等,焚燒后的灰、渣僅為生活垃圾原體積的20%以下,從而大大減少了固體廢物量,還可以消滅各種病原體。

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  國外垃圾焚燒處理的情況如何?

  歐州焚燒處理現狀

  目前歐洲各國普遍加強垃圾焚燒處理,歐盟的廢物管理最高法令也明確支持和鼓勵對垃圾進行能源回收(以焚燒為主)。1996-2007年,歐盟成員國垃圾填埋量不斷減少,而焚燒量卻呈上升趨勢。據統計,2006年歐洲主要國家總人口為5.78億人,生活垃圾產生總量約為2.97億噸,生活垃圾焚燒發電(供熱)廠達到425座,垃圾焚燒處理量約6362萬噸,比2001年增加了20%。

  美國焚燒處理現狀

  在美國,垃圾焚燒在垃圾處理系統中一直占有一席之地,美國全國垃圾焚燒處理率一直在14%左右。2007年,美國共有87座垃圾焚燒發電(供熱)廠,分布在26個州,焚燒爐共220臺,總規模93 943噸/日,共處理垃圾2870萬噸,裝機總容量為2720MW,年發電量為170億度。美國的焚燒處理能力是中國的2倍,集中在東北部經濟發達地區。

  日本焚燒處理現狀

  在日本,垃圾焚燒處理量一直是居高不下,東京的中央焚燒廠距離日本皇宮僅3.5公里;日本皇宮周邊7公里范圍內有7座垃圾焚燒發電廠。

  新加坡焚燒處理現狀

  新加坡的垃圾處理政策是“發展與維持足夠的焚燒廠以焚燒全部可以焚燒的垃圾,發展與維持足夠的填埋場以處理全部不可焚燒的垃圾和焚燒后的灰燼”,新加坡實行的是全量焚燒、灰渣填埋的垃圾處理方式。新加坡現有4座垃圾焚燒發電廠、1座垃圾填埋場及1座與之配套的海上轉運站,分別位于其北部、中部、西部偏南和南部海島,除最早建設的烏魯班丹焚燒發電廠距居民區2公里外,其它處理廠(?。┚嗑用袂?0公里外。實馬高垃圾埋置場主要填埋新加坡4座焚燒發電廠焚燒后的灰燼,以及不可焚燒的工業、建筑廢料,預計可使用至2045年。大士南垃圾焚燒發電廠全負荷垃圾處理能力3000噸/日,為目前全球規模最大,年生產電力9.81億千瓦時,占新加坡全部電力需求的2%~3%。

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  我國垃圾焚燒發電的現狀是如何?

  我國垃圾焚燒發電雖起步較晚,但發展迅速。 1988年深圳建立我國第一座引進日本三菱馬丁進口設備和技術的垃圾發電廠——深圳市政環衛綜合處理廠(日處理垃圾3×150噸,裝機容量4MW)。隨后珠海、上海浦東和浦西、寧波、杭州、溫州、蘇州、常州、重慶、成都、廣州、福州、廈門、天津和北京等多個城市的垃圾焚燒發電廠相繼建成投產,2010年全國已建和在建的垃圾焚燒發電(供熱)廠已經超過170座。

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  生活垃圾能燃燒嗎?能焚燒徹底嗎?

  首先要說明什么是熱值:單位質量(或體積)的燃料完全燃燒時所放出的熱量,即1千克(或1立方米)某種固體(氣體)燃料完全燃燒放出的熱量稱為該燃料的熱值。

  隨著我國國民經濟的不斷發展,人民生活水平的不斷提高,日常生活垃圾的熱值不斷提高。目前的熱值水平相當于普通煤炭的1/4,具體數據熱值在4200千焦/公斤左右,穩定燃燒過程中完全可以不需要添加煤、油或天然氣等輔助燃料而熊熊燃燒,現在國內的機械爐排爐,都比較成熟,均能徹底焚燒生活垃圾,焚燒后的殘渣是一種密實的、不腐敗的無菌物質。

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  焚燒處理有什么好處?一噸生活垃圾能發多少電?能減少多少二氧化碳的排放?

  垃圾焚燒處理具有 “減量化、資源化、無害化”的優點,而且焚燒處理設施占地較省,垃圾穩定化迅速,減量效果明顯,生活垃圾臭味控制相對容易,焚燒余熱可以利用,在安全無害高效處理生活垃圾的同時,還能利用其焚燒所產生的余熱進行發電(供熱)利用,符合循環經濟的要求,是目前國際和國內普遍推崇的生活垃圾處理技術。

  利用生活垃圾焚燒產生的余熱發電,每年可向電網供電,實現廢物資源化,并節省不可再生資源——煤、天然氣或燃油,減少了二氧化碳的排放。據估算,國內爐排爐生活垃圾焚燒發電廠上網電量約為250-350 kw.h/t,每噸生活垃圾焚燒發電可節約標煤81-114 kg、減排202-283 kg二氧化碳。

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  什么樣的城市適合選擇垃圾焚燒處理方式?

  隨著我國城市化進程的加快和人民生活水平的提高,城市規模越來越大、城市人口越來越多,從而使得城市生活垃圾產量不斷增加,城市垃圾圍城?;找嫜現?。填埋、堆肥處理已經不能完全滿足需求,堆肥對土壤的負影響也較大,大部分垃圾填埋場也已處在即將填滿而要重新選擇填埋場地的情況,由于土地緊缺和環境的要求,在不同的城市根據實際情況發展垃圾焚燒發電(供熱)技術,對垃圾進行無害化處理就顯得更加迫切。

  根據經濟發展的需要和實際情況,GDP不高的地區偏向于繼續采用填埋的方式,但前提是要有足夠的土地作為填埋垃圾用。在比較發達地區和城市,隨著城市人口的不斷增加,適合采用焚燒處理方式,因為可以節省土地資源,進行無害化處理。

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  焚燒處理技術主要有哪些?

  目前主流的垃圾焚燒處理技術主要有兩種:一種是機械爐排爐技術、一種是循環流化床技術。

  根據我國的相關技術政策“垃圾焚燒目前宜采用以爐排爐為基礎的成熟技術,審慎采用其它爐型的焚燒爐。禁止使用不能達到控制標準的焚燒爐”。

  機械爐排爐技術應是生活垃圾焚燒處理的主流技術?;德怕際醯奶氐悖河τ美煩ぞ?,技術成熟。垃圾不需要預處理,故障率低,年運行時間長,處理能力較大。穩定燃燒過程中不需要添加輔助燃料,飛灰產生量較少,在國外和國內都有廣泛的業績,全球垃圾焚燒處理行業絕大多數均采用該技術。

  循環流化床技術:在垃圾焚燒處理領域的應用時間較短,目前還處于技術探索期。目前國內的循環流化床運行時需要消耗不可再生的煤,并且對煤塊的顆粒大小有一定要求,必須先將煤塊加工破碎后才能由給煤設備送入爐膛。同時由于其技術特點,循環流化床在垃圾焚燒處理前需要對垃圾進行分選、破碎等預處理,在預處理和廠內的輸送過程中容易造成污水以及臭味的外泄,對環境造成二次污染。該技術在垃圾衍生燃料(RDF)和污泥等焚燒處理方面更具有適應性,加煤不能超過30%。

  8

  焚燒熱能如何利用?

  生活垃圾中存在大量的可燃物,利用生活垃圾代替煤作為燃料,在焚燒爐內進行燃燒、發出熱量并產生蒸汽,既可以發電,也可以熱電聯產或直接供熱。對生活垃圾采用焚燒發電(供熱)的方式,不但處理了生活垃圾,而且還節約了國家的不可再生資源——煤或燃油,同時彌補了我國電力的不足。

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  焚燒處理產生哪些廢氣?如何控制?

  生活垃圾焚燒的煙氣控制系統標準遠比燃煤鍋爐、燃油鍋爐、焦化爐嚴格。

  生活垃圾焚燒發電(供熱)廠排放的廢氣主要來自于焚燒爐所產生的煙氣,所含的主要污染物為粉塵、氯化氫(HCl)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、一氧化碳(CO)、氟化氫(HF)、有機污染物、二惡英及重金屬等。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,使焚燒系統在額定工況下運行,從而使原始排放物濃度降到最低。煙氣經過煙氣凈化系統處理后通過煙囪排入大氣前,使用煙氣在線監測儀——以連續監測每條焚燒線的煙氣排放指標,確保垃圾焚燒發電(供熱)廠煙氣達標排放。

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  焚燒處理產生哪些廢渣?如何處置?

  爐渣:生活垃圾在焚燒爐中經高溫焚燒,使生活垃圾中各種成分得到徹底的氧化、分解和鈍化而成為爐渣,組成主要為玻璃、金屬和各類無機物。

  爐渣主要為生活垃圾燃燒后的殘余物,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,根據《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2001)規定:“焚燒后的爐渣按一般固體廢物處理”。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鋼鐵等廢舊金屬后,對爐渣進行綜合利用,可用作鋪路的墊層、填埋場覆蓋層的材料和制作免燒磚等等,爐渣綜合利用率可達98%,不能綜合利用部分送至填埋場填埋。

  飛灰:煙氣凈化系統收集的粉塵(飛灰)含有二惡英及重金屬等有害物,根據《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2001)規定:“除塵飛灰按危險廢物處理”。

  飛灰屬于危險廢物,必須單獨收集,不得與生活垃圾、焚燒殘渣等混合,也不得與其他危險廢物混合。生活垃圾焚燒飛灰不得在產生地長期儲存,不得進行簡易處置,不得排放。生活垃圾焚燒飛灰產生地必須進行必要的穩定化固化處理,穩定化固化處理之后方可運輸,運輸需使用專用運輸工具。采用密閉收集和輸送的方式輸送至飛灰儲倉,經浸出毒性試驗合格后送至填埋場填埋。

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  垃圾焚燒產生的二惡英是什么?

  二惡英實際上是二惡英類的一個簡稱,它指的并不是一種單一物質,而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種化合物,這類物質非常穩定,熔點較高,極難溶于水,可以溶于大部分有機溶劑,是無色無味、毒性嚴重的脂溶性物質,所以非常容易在生物體內積累。

  二惡英是燃燒過程中產生的污染物,垃圾露天焚燒或在填埋場垃圾自燃排放的二惡英,是同量垃圾經過現代化焚燒排放的很多倍;再生有色金屬、煉鋼、鐵礦石焚燒、煉焦、遺體火化、鑄鐵生產、水泥生產、制漿造紙(含氯漂白工藝是形成二惡英的主要過程)等行業也產生了大量的二惡英;還有汽車尾氣、香煙、燒烤、煙花爆竹、自然界中森林火災和火山爆發等都能夠產生二惡英,其實二惡英離我們并不遙遠。

  目前,我們的環境中存在的二惡英主要來自于冶金、煉焦、石化等行業。

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  垃圾焚燒的煙氣中為什么會有二惡英?

  生活垃圾焚燒過程中,二惡英的生成途徑包括以下幾個方面:

 ?。?)生活垃圾中本身含有微量的二惡英,由于二惡英具有熱穩定性,盡管大部分經高溫燃燒得以分解,但仍會有一部分燃燒后隨煙氣排出。

 ?。?)燃燒過程中由含氯前體物生成二惡英,前體物包括聚氯乙烯(是經常使用的一種塑料)、五氯苯酚(是紡織品、皮革制品、木材、織造漿料和印花色漿中普遍采用的一種防霉防腐劑)等,燃燒中前體物分子通過重排、自由基縮合、脫氯或其他分子反應等過程會生成二惡英,這部分二惡英大部分經高溫燃燒被分解。

 ?。?)當燃燒不充分時,煙氣中產生過多的未燃盡物質,在300—500℃溫度環境下,經高溫燃燒已分解的二惡英遇到適量的觸媒物質(主要為重金屬,特別是銅)將重新生成。

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  垃圾焚燒中二惡英的生成可以控制嗎?

  盡管焚燒可能產生二惡英,但只要控制燃燒的條件,比如讓煙氣在爐子里停留的時間長一些就可以大幅度減少二惡英的產生。

 ?。?)選用符合國家標準《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2001)的焚燒爐,控制燃燒溫度,確保煙氣在燃燒室內溫度達到850℃以上的區域停留時間不小于2秒,使二次燃燒的氣體形成旋流,使燃燒更完全、更充分,使二惡英充分分解。研究表明,二惡英的生成和一氧化碳濃度有很大關系。運行中調節一、二次風量和配比,并通過二次風來加強擾動,使垃圾燃燒更加充分,從而控制煙氣中一氧化碳的含量及二惡英的生成量。

 ?。?)當煙氣溫度降到300~500℃范圍時,少量已經分解的二惡英將重新生成,因此,設計考慮盡量減小余熱鍋爐尾部的截面積,使煙氣流速提高,以減少煙氣從高溫到低溫過程的停留時間,以減少二惡英的再生成。

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  二惡英的排放可以控制嗎?

 ?。?)是在煙氣凈化系統的煙道上布置活性炭導入裝置,將比表面積大于700m2/g的活性炭噴入煙氣,以吸附二惡英。同時,布袋除塵器中,當煙氣通過由顆粒物形成的濾層時,含塵煙氣中殘存的微量二惡英仍能被濾層中未反應的Ca(OH)2或CaO粉末、活性炭粉末等所組成的粉餅層過濾和吸附而得到進一步凈化。

 ?。?)是選用高效布袋除塵器,采用高效濾料,將附有二惡英的飛灰過濾收集后,用“螯合劑+水泥+水”穩定化處理。

  15

  垃圾焚燒處理廠有臭味嗎?如何控制惡臭?

  生活垃圾中有機物的腐爛分解,不可避免地將產生惡臭污染。惡臭污染源主要來自進廠的原始垃圾,垃圾運輸車在卸料過程中和垃圾堆放在垃圾儲坑內散發出帶惡臭的氣體,其主要成分為硫化氫(H2S),氨(NH3)等。

  為了控制焚燒廠產生的惡臭可以采取以下措施:

 ?。?)垃圾本身是有臭味的,因此不排除運輸沿路有臭味,這方面,主要是采用密閉性、具有自動裝卸結構的運輸車來運輸垃圾,盡量減少臭味外溢;

 ?。?)垃圾運輸車進入車間后,通過卸料門將垃圾傾倒進垃圾坑中。垃圾卸料門為電動提升式,由專人控制,運輸車完成卸料后及時關閉,使垃圾坑密閉化。

 ?。?)垃圾卸料大廳總入口設置空氣幕,以防止臭氣外逸。

 ?。?)垃圾坑為密閉式,風機的吸風口設置于垃圾坑上方,使垃圾坑和卸料大廳處于負壓狀態,不但能有效地控制臭氣外逸,又同時將惡臭氣體作為燃燒空氣引至焚燒爐,惡臭氣體在焚燒爐內高溫分解,氣味得以清除。為避免臭氣外逸,垃圾坑廠房為封閉廠房。

 ?。?)在廠區四周種植一定數量的高大喬木,減少影響。

 ?。?)為防止在全廠停爐檢修期間,垃圾坑的臭氣對周圍環境的污染,坑內臭氣經活性炭廢氣凈化器凈化后排至室外。定期對凈化器出口的臭氣濃度進行檢測,當臭氣出口濃度達到國標控制限值,及時更換凈化器內的活性炭,廢棄的活性炭將與生活垃圾混合進入焚燒爐內進行高溫焚燒處理。

 ?。?)滲濾液處理系統為密閉結構,頂部設導氣管,產生的沼氣以及臭氣通過導氣管、抽風機導入垃圾儲坑。


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