科学认 识垃圾焚烧发电15问!

发布日期:2016-10-20 22:03来源:三峰环境

目前,城市生 活垃圾无害化处理的方式主要为卫生填埋、堆肥、焚烧。随着“垃圾围城”的现象在多地上演,垃圾焚 烧发电技术逐渐走入公众视野。垃圾焚 烧发电技术现成为许多发达国家和地区处理生活垃圾的主要方式。本文家 园和大家深入科学认识下垃圾的焚烧发电常见15问!

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  什么是垃圾焚烧处理?

  焚烧就是烧掉、烧毁;在燃烧过程中,把可燃 的物质都烧完了,化成灰烬。焚烧处 理是利用高温氧化作用处理生活垃圾——将生活 垃圾在高温下燃烧,使生活 垃圾中的可燃废物转变为二氧化碳和水等,焚烧后的灰、渣仅为 生活垃圾原体积的20%以下,从而大 大减少了固体废物量,还可以 消灭各种病原体。

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  国外垃 圾焚烧处理的情况如何?

  欧州焚烧处理现状

  目前欧 洲各国普遍加强垃圾焚烧处理,欧盟的 废物管理最高法令也明确支持和鼓励对垃圾进行能源回收(以焚烧为主)。1996-2007年,欧盟成 员国垃圾填埋量不断减少,而焚烧 量却呈上升趋势。据统计,2006年欧洲 主要国家总人口为5.78亿人,生活垃 圾产生总量约为2.97亿吨,生活垃圾焚烧发电(供热)厂达到425座,垃圾焚烧处理量约6362万吨,比2001年增加了20%。

  美国焚烧处理现状

  在美国,垃圾焚 烧在垃圾处理系统中一直占有一席之地,美国全 国垃圾焚烧处理率一直在14%左右。2007年,美国共有87座垃圾焚烧发电(供热)厂,分布在26个州,焚烧炉共220台,总规模93 943吨/日,共处理垃圾2870万吨,装机总容量为2720MW,年发电量为170亿度。美国的 焚烧处理能力是中国的2倍,集中在 东北部经济发达地区。

  日本焚烧处理现状

  在日本,垃圾焚 烧处理量一直是居高不下,东京的 中央焚烧厂距离日本皇宫仅3.5公里;日本皇宫周边7公里范围内有7座垃圾焚烧发电厂。

  新加坡焚烧处理现状

  新加坡 的垃圾处理政策是“发展与 维持足够的焚烧厂以焚烧全部可以焚烧的垃圾,发展与 维持足够的填埋场以处理全部不可焚烧的垃圾和焚烧后的灰烬”,新加坡 实行的是全量焚烧、灰渣填 埋的垃圾处理方式。新加坡现有4座垃圾焚烧发电厂、1座垃圾填埋场及1座与之 配套的海上转运站,分别位于其北部、中部、西部偏南和南部海岛,除最早 建设的乌鲁班丹焚烧发电厂距居民区2公里外,其它处理厂(场)均距居民区10公里外。实马高 垃圾埋置场主要填埋新加坡4座焚烧 发电厂焚烧后的灰烬,以及不可焚烧的工业、建筑废料,预计可使用至2045年。大士南 垃圾焚烧发电厂全负荷垃圾处理能力3000吨/日,为目前全球规模最大,年生产电力9.81亿千瓦时,占新加 坡全部电力需求的2%~3%。

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  我国垃 圾焚烧发电的现状是如何?

  我国垃 圾焚烧发电虽起步较晚,但发展迅速。 1988年深圳 建立我国第一座引进日本三菱马丁进口设备和技术的垃圾发电厂——深圳市 政环卫综合处理厂(日处理垃圾3×150吨,装机容量4MW)。随后珠海、上海浦东和浦西、宁波、杭州、温州、苏州、常州、重庆、成都、广州、福州、厦门、天津和 北京等多个城市的垃圾焚烧发电厂相继建成投产,2010年全国 已建和在建的垃圾焚烧发电(供热)厂已经超过170座。

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  生活垃圾能燃烧吗?能焚烧彻底吗?

  首先要 说明什么是热值:单位质量(或体积)的燃料 完全燃烧时所放出的热量,即1千克(或1立方米)某种固体(气体)燃料完 全燃烧放出的热量称为该燃料的热值。

  随着我 国国民经济的不断发展,人民生 活水平的不断提高,日常生 活垃圾的热值不断提高。目前的 热值水平相当于普通煤炭的1/4,具体数据热值在4200千焦/公斤左右,稳定燃 烧过程中完全可以不需要添加煤、油或天 然气等辅助燃料而熊熊燃烧,现在国 内的机械炉排炉,都比较成熟,均能彻 底焚烧生活垃圾,焚烧后 的残渣是一种密实的、不腐败的无菌物质。

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  焚烧处理有什么好处?一吨生 活垃圾能发多少电?能减少 多少二氧化碳的排放?

  垃圾焚烧处理具有 “减量化、资源化、无害化”的优点,而且焚 烧处理设施占地较省,垃圾稳定化迅速,减量效果明显,生活垃 圾臭味控制相对容易,焚烧余热可以利用,在安全 无害高效处理生活垃圾的同时,还能利 用其焚烧所产生的余热进行发电(供热)利用,符合循环经济的要求,是目前 国际和国内普遍推崇的生活垃圾处理技术。

  利用生 活垃圾焚烧产生的余热发电,每年可向电网供电,实现废物资源化,并节省不可再生资源——煤、天然气或燃油,减少了 二氧化碳的排放。据估算,国内炉 排炉生活垃圾焚烧发电厂上网电量约为250-350 kw.h/t,每吨生 活垃圾焚烧发电可节约标煤81-114 kg、减排202-283 kg二氧化碳。

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  什么样 的城市适合选择垃圾焚烧处理方式?

  随着我 国城市化进程的加快和人民生活水平的提高,城市规模越来越大、城市人口越来越多,从而使 得城市生活垃圾产量不断增加,城市垃 圾围城危机日益严重。填埋、堆肥处 理已经不能完全满足需求,堆肥对 土壤的负影响也较大,大部分 垃圾填埋场也已处在即将填满而要重新选择填埋场地的情况,由于土 地紧缺和环境的要求,在不同 的城市根据实际情况发展垃圾焚烧发电(供热)技术,对垃圾 进行无害化处理就显得更加迫切。

  根据经 济发展的需要和实际情况,GDP不高的 地区偏向于继续采用填埋的方式,但前提 是要有足够的土地作为填埋垃圾用。在比较 发达地区和城市,随着城 市人口的不断增加,适合采 用焚烧处理方式,因为可 以节省土地资源,进行无害化处理。

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  焚烧处 理技术主要有哪些?

  目前主 流的垃圾焚烧处理技术主要有两种:一种是 机械炉排炉技术、一种是 循环流化床技术。

  根据我 国的相关技术政策“垃圾焚 烧目前宜采用以炉排炉为基础的成熟技术,审慎采 用其它炉型的焚烧炉。禁止使 用不能达到控制标准的焚烧炉”。

  机械炉 排炉技术应是生活垃圾焚烧处理的主流技术。机械炉 排炉技术的特点:应用历史长久,技术成熟。垃圾不需要预处理,故障率低,年运行时间长,处理能力较大。稳定燃 烧过程中不需要添加辅助燃料,飞灰产生量较少,在国外 和国内都有广泛的业绩,全球垃 圾焚烧处理行业绝大多数均采用该技术。

  循环流化床技术:在垃圾 焚烧处理领域的应用时间较短,目前还 处于技术探索期。目前国 内的循环流化床运行时需要消耗不可再生的煤,并且对 煤块的颗粒大小有一定要求,必须先 将煤块加工破碎后才能由给煤设备送入炉膛。同时由于其技术特点,循环流 化床在垃圾焚烧处理前需要对垃圾进行分选、破碎等预处理,在预处 理和厂内的输送过程中容易造成污水以及臭味的外泄,对环境造成二次污染。该技术 在垃圾衍生燃料(RDF)和污泥 等焚烧处理方面更具有适应性,加煤不能超过30%。

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  焚烧热能如何利用?

  生活垃 圾中存在大量的可燃物,利用生 活垃圾代替煤作为燃料,在焚烧炉内进行燃烧、发出热量并产生蒸汽,既可以发电,也可以 热电联产或直接供热。对生活 垃圾采用焚烧发电(供热)的方式,不但处理了生活垃圾,而且还 节约了国家的不可再生资源——煤或燃油,同时弥 补了我国电力的不足。

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  焚烧处 理产生哪些废气?如何控制?

  生活垃 圾焚烧的烟气控制系统标准远比燃煤锅炉、燃油锅炉、焦化炉严格。

  生活垃圾焚烧发电(供热)厂排放 的废气主要来自于焚烧炉所产生的烟气,所含的 主要污染物为粉尘、氯化氢(HCl)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、一氧化碳(CO)、氟化氢(HF)、有机污染物、二恶英及重金属等。通过计 算机控制系统实现垃圾焚烧、热能利用、烟气处 理等过程的高度自动化,使焚烧 系统在额定工况下运行,从而使 原始排放物浓度降到最低。烟气经 过烟气净化系统处理后通过烟囱排入大气前,使用烟气在线监测仪——以连续 监测每条焚烧线的烟气排放指标,确保垃圾焚烧发电(供热)厂烟气达标排放。

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  焚烧处 理产生哪些废渣?如何处置?

  炉渣:生活垃 圾在焚烧炉中经高温焚烧,使生活 垃圾中各种成分得到彻底的氧化、分解和 钝化而成为炉渣,组成主要为玻璃、金属和各类无机物。

  炉渣主 要为生活垃圾燃烧后的残余物,其产生 量视垃圾成分而定,其主要成分为氧化锰(MnO)、二氧化硅(SiO2)、氧化钙(CaO)、三氧化二铝(Al2O3)、三氧化二铁(Fe2O3)、废金属,以及少 量未燃尽的有机物等,根据《生活垃 圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2001)规定:“焚烧后 的炉渣按一般固体废物处理”。垃圾焚 烧产生的炉渣经过高温无害化处理,再经过 磁选等分离出废钢铁等废旧金属后,对炉渣进行综合利用,可用作铺路的垫层、填埋场 覆盖层的材料和制作免烧砖等等,炉渣综合利用率可达98%,不能综 合利用部分送至填埋场填埋。

  飞灰:烟气净 化系统收集的粉尘(飞灰)含有二 恶英及重金属等有害物,根据《生活垃 圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2001)规定:“除尘飞 灰按危险废物处理”。

  飞灰属于危险废物,必须单独收集,不得与生活垃圾、焚烧残渣等混合,也不得 与其他危险废物混合。生活垃 圾焚烧飞灰不得在产生地长期储存,不得进行简易处置,不得排放。生活垃 圾焚烧飞灰产生地必须进行必要的稳定化固化处理,稳定化 固化处理之后方可运输,运输需 使用专用运输工具。采用密 闭收集和输送的方式输送至飞灰储仓,经浸出 毒性试验合格后送至填埋场填埋。

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  垃圾焚 烧产生的二恶英是什么?

  二恶英 实际上是二恶英类的一个简称,它指的 并不是一种单一物质,而是结 构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类共210种化合物,这类物质非常稳定,熔点较高,极难溶于水,可以溶 于大部分有机溶剂,是无色无味、毒性严 重的脂溶性物质,所以非 常容易在生物体内积累。

  二恶英 是燃烧过程中产生的污染物,垃圾露 天焚烧或在填埋场垃圾自燃排放的二恶英,是同量 垃圾经过现代化焚烧排放的很多倍;再生有色金属、炼钢、铁矿石焚烧、炼焦、遗体火化、铸铁生产、水泥生产、制浆造纸(含氯漂 白工艺是形成二恶英的主要过程)等行业 也产生了大量的二恶英;还有汽车尾气、香烟、烧烤、烟花爆竹、自然界 中森林火灾和火山爆发等都能够产生二恶英,其实二 恶英离我们并不遥远。

  目前,我们的 环境中存在的二恶英主要来自于冶金、炼焦、石化等行业。

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  垃圾焚 烧的烟气中为什么会有二恶英?

  生活垃圾焚烧过程中,二恶英 的生成途径包括以下几个方面:

  (1)生活垃 圾中本身含有微量的二恶英,由于二 恶英具有热稳定性,尽管大 部分经高温燃烧得以分解,但仍会 有一部分燃烧后随烟气排出。

  (2)燃烧过 程中由含氯前体物生成二恶英,前体物包括聚氯乙烯(是经常 使用的一种塑料)、五氯苯酚(是纺织品、皮革制品、木材、织造浆 料和印花色浆中普遍采用的一种防霉防腐剂)等,燃烧中 前体物分子通过重排、自由基缩合、脱氯或 其他分子反应等过程会生成二恶英,这部分 二恶英大部分经高温燃烧被分解。

  (3)当燃烧不充分时,烟气中 产生过多的未燃尽物质,在300—500℃温度环境下,经高温 燃烧已分解的二恶英遇到适量的触媒物质(主要为重金属,特别是铜)将重新生成。

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  垃圾焚 烧中二恶英的生成可以控制吗?

  尽管焚 烧可能产生二恶英,但只要 控制燃烧的条件,比如让 烟气在炉子里停留的时间长一些就可以大幅度减少二恶英的产生。

  (1)选用符合国家标准《生活垃 圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2001)的焚烧炉,控制燃烧温度,确保烟 气在燃烧室内温度达到850℃以上的 区域停留时间不小于2秒,使二次 燃烧的气体形成旋流,使燃烧更完全、更充分,使二恶英充分分解。研究表明,二恶英 的生成和一氧化碳浓度有很大关系。运行中调节一、二次风量和配比,并通过 二次风来加强扰动,使垃圾燃烧更加充分,从而控 制烟气中一氧化碳的含量及二恶英的生成量。

  (2)当烟气温度降到300~500℃范围时,少量已 经分解的二恶英将重新生成,因此,设计考 虑尽量减小余热锅炉尾部的截面积,使烟气流速提高,以减少 烟气从高温到低温过程的停留时间,以减少 二恶英的再生成。

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  二恶英 的排放可以控制吗?

  (1)是在烟 气净化系统的烟道上布置活性炭导入装置,将比表面积大于700m2/g的活性炭喷入烟气,以吸附二恶英。同时,布袋除尘器中,当烟气 通过由颗粒物形成的滤层时,含尘烟 气中残存的微量二恶英仍能被滤层中未反应的Ca(OH)2或CaO粉末、活性炭 粉末等所组成的粉饼层过滤和吸附而得到进一步净化。

  (2)是选用 高效布袋除尘器,采用高效滤料,将附有 二恶英的飞灰过滤收集后,用“螯合剂+水泥+水”稳定化处理。

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  垃圾焚 烧处理厂有臭味吗?如何控制恶臭?

  生活垃 圾中有机物的腐烂分解,不可避 免地将产生恶臭污染。恶臭污 染源主要来自进厂的原始垃圾,垃圾运 输车在卸料过程中和垃圾堆放在垃圾储坑内散发出带恶臭的气体,其主要成分为硫化氢(H2S),氨(NH3)等。

  为了控 制焚烧厂产生的恶臭可以采取以下措施:

  (1)垃圾本身是有臭味的,因此不 排除运输沿路有臭味,这方面,主要是采用密闭性、具有自 动装卸结构的运输车来运输垃圾,尽量减少臭味外溢;

  (2)垃圾运 输车进入车间后,通过卸 料门将垃圾倾倒进垃圾坑中。垃圾卸 料门为电动提升式,由专人控制,运输车 完成卸料后及时关闭,使垃圾坑密闭化。

  (3)垃圾卸 料大厅总入口设置空气幕,以防止臭气外逸。

  (4)垃圾坑为密闭式,风机的 吸风口设置于垃圾坑上方,使垃圾 坑和卸料大厅处于负压状态,不但能 有效地控制臭气外逸,又同时 将恶臭气体作为燃烧空气引至焚烧炉,恶臭气 体在焚烧炉内高温分解,气味得以清除。为避免臭气外逸,垃圾坑 厂房为封闭厂房。

  (5)在厂区 四周种植一定数量的高大乔木,减少影响。

  (6)为防止 在全厂停炉检修期间,垃圾坑 的臭气对周围环境的污染,坑内臭 气经活性炭废气净化器净化后排至室外。定期对 净化器出口的臭气浓度进行检测,当臭气 出口浓度达到国标控制限值,及时更 换净化器内的活性炭,废弃的 活性炭将与生活垃圾混合进入焚烧炉内进行高温焚烧处理。

  (7)渗滤液 处理系统为密闭结构,顶部设导气管,产生的 沼气以及臭气通过导气管、抽风机导入垃圾储坑。


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