生活垃圾焚烧技术现状思考及展望

昝文安

（天津市环境卫生工程设计院，天津 300201）

生活垃圾焚烧技术现状思考及展望

昝文安

（天津市环境卫生工程设计院，天津 300201）

阐述了我国生活垃圾焚烧处理技术应用现状，简述了对焚烧处理技术及相关标准的理解，并对焚烧技术的发展进行展望。

生活垃圾焚烧；二恶英；烟气净化

焚烧法处理城市生活垃圾已有100多a的历史，欧洲最早采用焚烧技术处理生活垃圾，早期的焚烧炉采用固定炉排批式焚烧，余热集中供热。20世纪50年代，西方国家伴随着经济的迅速发展，焚烧工艺不断完善。焚烧技术由固定炉排发展为回转窑、再到机械炉排和流化床。烟气净化系统和余热发电技术也在同步发展。

1 我国生活垃圾焚烧处理现状

1.1 焚烧设施建设现状

我国生活垃圾焚烧设施建设起步于20世纪80年代末，深圳市首家引进了日本三菱重工生产的2台处理能力150 t/d的马丁式焚烧炉，并于1988年建成投产。随后全国各地相继建起了各种形式的垃圾焚烧厂，初期的垃圾焚烧不仅有余热发电、供热，还伴随着一批不能满足环保要求的简易焚烧设施。

进入21世纪，我国的垃圾焚烧发电项目快速增长，小型简易焚烧设施逐步淘汰，具有一定规模的以发电为主的焚烧处理设施相继建成投产。特别是2005年以后，生活垃圾焚烧技术因得到国家政策支持而取得了突破性进展。目前，全国已建和即将建成投产的垃圾焚烧发电厂超过100座，焚烧无害化处理生活垃圾约占15%，且呈逐年上升趋势。

1.2 主要工艺技术

目前国内垃圾焚烧处理技术主要有2大流派，机械炉排炉和流化床。机械炉排炉技术在世界各国广泛采用，主要通过炉排的机械运动搅动垃圾，使其完全燃烧，该技术不需预处理，以油为辅助燃料；流化床焚烧技术由高速气流驱动垃圾在炉膛内沸腾流动，使其完全燃烧。国内流化床焚烧炉需加煤混合燃烧，并有前处理破碎工序。国内投产的生活垃圾焚烧厂炉排等关键部件多数依靠进口，近几年焚烧设备的国产化率也在不断上升。1.3 技术优势及其适用性

1）设施占地少，可持续性强。与相同规模、寿命的卫生填埋相比，生活垃圾焚烧处理可减少占地88%～92%，且焚烧厂在运行20 a或30 a后可原址重建。2）减量化效果明显，资源化利用率高。焚烧后产生灰渣10%～15%，其余3%～5%为飞灰。飞灰作为危险废物需进一步处理，灰渣可直接利用。余热可用于供热、发电。在生活垃圾资源化利用率统计中，一些城市将焚烧处理列为100%资源化利用。3）选址可靠近城市。国外发达国家许多焚烧厂建在市中心。4）二次污染易于控制。通常采用负压设计的厂房，可有效控制臭味外溢，污染主要集中在烟囱，采用完善的烟气处理系统，完全可以实现达标排放。

一般来说，低位热值小于3 300 kJ/kg的垃圾不适宜焚烧处理，介于3 300～5 000 kJ/kg的垃圾可以采用焚烧技术处理，大于5 000 kJ/kg的垃圾适宜焚烧处理。采用焚烧技术处理的生活垃圾还应灰土含量较小，含水率较低。

2 生活垃圾焚烧处理问题思考

2.1 焚烧厂选址

CJJ 90—2009生活垃圾焚烧处理工程技术规范规定：垃圾焚烧厂的选址应符合城乡总体规划和环境卫生专项规划，并应通过环境影响评价的认定。规范中没有规定与居民区的防护距离，只规定厂址应选择在生态资源、地面水系、机场、文化遗址、风景区等敏感目标少的区域。

垃圾焚烧厂选址是各国普遍存在的难题，国内现阶段问题尤为突出。为解决选址问题，发达国家主要采取提高排放标准、提高技术水平和建设水平，达到公众满意。在我国，由于技术、经费和监管等方面的原因，建成的部分垃圾焚烧厂存在二次污染问题，同时公众对现代化的垃圾焚烧技术缺乏了解和认识。环保部《关于进一步加强生活物质发电项目环境影响评价管理工作通知》环发 【2008】82号要求：新改扩建项目环境保护距离不得小于300 m。有专家建议应设定更远的环境保护距离，但防护距离过大会进一步加大选址难度。

2.2 尾气净化处理及二恶英控制

2.2.1 尾气净化处理

生活垃圾在焚烧过程中会产生新污染物，处理不当会产生二次污染。对焚烧设施排放的大气污染物控制项目主要包括：烟尘；有害气体；重金属元素单质或其化合物；有机污染物，如二恶英等。

焚烧产生的烟气中99%为无害物质，包含N2、O2、CO2、H2O等。1%为有害污染物，包含酸性气体 （SO2、HCl、HF、CO2和 NOx等）、粉尘、重金属、二恶英等。

通常处理酸性气体的方法是利用消石灰、生石灰等碱性物质通过干法、湿法和半干法与酸性气体充分接触进行中和。干法工艺简单，投资省，运营费用低，污染物去除率相对较低；湿法工艺复杂，投资高，运营费用高，污染物去除率高，有废水需要处理；半干法则介于干法和湿法之间，工艺处理效果较干法好，投资较湿法低。

我国大型垃圾焚烧烟气净化系统基本上采用“半干法+活性炭吸附+布袋除尘”组合烟气净化工艺。随着建设标准的不断提高，尾气净化系统也应不断升级，在经济条件较好的地区拟建大型生活垃圾焚烧厂应考虑“干法+半干法”或“干法+湿法”等组合工艺，使焚烧厂的尾气排放达到更高标准。

通常的粉尘处理方法相关标准规定：烟气净化系统必须设置袋式除尘器；宜设置选择性非催化还原法（SNCR）脱除氮氧化物。

《生活垃圾处理技术指南》建城［2010］61号规定：规模为300 t/d及以上的焚烧炉烟囱高度不得小于60 m，烟囱周围半径200 m距离内有建筑物时，烟囱应高出建筑物3 m以上。

2.2.2 二恶英

在过去2 a中，发生了多起居民反对建设生活垃圾焚烧厂事件，矛盾焦点主要集中在焚烧过程中会产生致癌物二恶英。事实上，二恶英存在于各种环境介质中，包括空气、土壤、水以及食物等。根据国内外研究成果，正常环境的二恶英接触总体上不会影响人类健康。

对于生活垃圾焚烧过程中产生的二恶英，国家相关标准和规范均有明确的建设要求和排放要求。CJJ 90—2009规定：垃圾在焚烧炉内应得到充分燃烧，二次燃烧室内的烟气在不低于850℃的条件下滞留时间不应小于2 s；应减少烟气在200～400℃温度区的滞留时间；应设置吸附剂（活性炭）喷入装置。垃圾焚烧产生的二恶英可以通过技术手段控制。

欧盟将焚烧厂二恶英排放标准定为0．1 ng-TEQ/m3，是目前世界学术界无争议的安全标准。2002年，我国制定GB 18485—2001生活垃圾焚烧污染控制标准时，将二恶英排放浓度选定为1．0 ng-TEQ/m3。实际上国内部分城市新建焚烧厂已执行0．1 ng-TEQ/m3。如果排放达到欧盟标准，公众不应怀疑焚烧厂排放二恶英的安全性。以发展中国家的现实条件，执行世界上发达国家的标准，公众应给予理解和接受。

3 生活垃圾焚烧处理技术展望

3.1 经济发展为垃圾焚烧技术应用提供保障

尽管垃圾焚烧技术与其他处理方式相比，存在着投资相对较大、运行费用相对较高的不足。但国内近10 a运行实践证明，经济较好的城市生活垃圾完全具备采用焚烧技术处理的垃圾热值条件和经济实力。目前炉排炉焚烧处理吨投资为40～50万元，随着设备的国产化和生活水平提高带来的热值增加，焚烧技术处理生活垃圾的设施建设成本和运行成本均在降低；卫生填埋技术随着标准的提高和土地资源的稀缺，建设成本和运行成本均在提高，在四川、重庆、贵州等地区小型卫生填埋厂吨投资大多超过50万元，但受垃圾成分和热值的限制，目前只能采取卫生填埋。

3.2 新建垃圾焚烧厂主要以大、中规模为主

垃圾焚烧技术较复杂、技术应用的门槛较高，必须具有一定的规模，才能使垃圾焚烧余热较好地利用，保障垃圾焚烧厂的顺利运营。我国新建的垃圾焚烧厂建设规模普遍大于600 t/d，焚烧厂配置以2～3台焚烧炉居多，单台焚烧炉的规模常在300～500 t/d。天津双港焚烧厂采用3炉（日本田雄），单台焚烧炉400 t/d；天津汉沽焚烧厂3炉（比利时西格斯），单台焚烧炉500 t/d；在建的天津贯庄2炉（比利时西格斯），单台焚烧炉500 t/d；设计中的天津大港垃圾焚烧发电厂2炉（日本日立），单台焚烧炉500 t/d。

3.3 炉排炉与流化床并存的局面还将延续

国外发达国家的生活垃圾焚烧炉主要采用机械炉排炉，其技术成熟、运营稳定。对于内陆城市和经济欠发达地区，流化床以国产化技术和价格优势以及掺煤获得经济收益，仍将具有较大的市场空间。

小型焚烧炉的烟气处理工艺相对简单，难以达到严格的环保标准，目前这些小焚烧炉的运转状况或多或少存在一定问题。从发展的角度看，这种小规模焚烧炉的市场份额将逐步减少。

3.4 提高垃圾焚烧的余热利用效率

早期焚烧发电设备蒸汽温度在300℃左右，目前已提高到400℃左右（4 MPa），常规垃圾焚烧每吨产电300 kW·h左右，余热利用效率一般。若能进一步提高蒸汽参数将有助于提高余热利用效率及发电量。但对设备要求也相应提高，但会降低罐体材料的耐腐蚀性及使用寿命，增加折旧成本。目前，国内部分新建焚烧厂，尝试使用次高温高压余热利用设备，其经济性和对国情的适应性还在探索中。

在流化床技术中，已有厂商开始采用外置过热器技术，其优点在于：杜绝金属酸性腐蚀，提高设备使用寿命与设备运行时间；提高蒸汽温度，增加发电效率；提高换热效率，降低金属耗量。

3.5 降低飞灰处理成本

生活垃圾焚烧产生的飞灰量为处理量的3%～5%，流化床加煤焚烧其飞灰的产生量超过5%，飞灰中不但含有铅、汞等低沸点的重金属，而且是二恶英类物质的主要富集体，是一种同时具有重金属高溶出浓度和二恶英类物质高毒性当量的双重危险废物。

CJJ 90—2009规定：飞灰应按危险废物处理。处理方式应选择2种方式之一：危险废物处理厂处理；在满足现行国家标准GB 16889生活垃圾填埋场污染控制标准规定的条件下，进入生活垃圾卫生填埋场。

目前，我国大多数焚烧厂没有妥善处理焚烧飞灰，主要原因是成本过高；国外发达国家广泛采用的是高温熔融或螯合剂技术处理飞灰，处理成本较高，在500元/t左右。天津生活垃圾焚烧厂目前主要采用飞灰烧制陶粒工艺处理飞灰，成本较高。

3.6 增加预处理工艺，以提高生活垃圾焚烧处理效率

预处理设备主要由破碎、分选和传送装置组成。在目前混合收集气化率较低的中小城市，在焚烧技术中加入前处理工艺，可有效降低生活垃圾中灰土含量、降低含水率、提高热值。

垃圾热值是设计生活垃圾焚烧厂最重要指标，高位热值可以通过标准实验室测定，低位热值是考虑了由于烟气中水蒸气的凝结而带走的一部分显热的热损失。假定生活垃圾中含水率为50%，在焚烧垃圾过程中仅汽化水就需吸收热量1 250 kJ/kg，并且干基高位热值越大，含水率变化对湿基低位热值影响越大，一般情况下，含水率降低1%，可增加热值约105 kJ//kg。通过对生活垃圾的实际检测，经过预处理的原生垃圾的低位热值可由5 200 kJ/kg提升到8 000 kJ/kg左右。

4 结束语

采用焚烧处理技术，在节省土地的同时，有助于实现节能减排及生活垃圾处理可持续发展。尽管目前人们对生活垃圾焚烧技术还存在一些争议，但随着宣传力度和国外焚烧厂示范作用的不断加强，生活垃圾焚烧技术在我国的发展前景会越来越广阔。

［1］解强．城市固体废弃物能源化利用技术［M］．北京：化学工业出版社，2004．

［2］蒋建国．固体废物处置与资源化［M］．北京：化学工业出版社，2008．

Status and Prospect of Domestic Waste Incineration

Zan Wenan
（Tianjin Environmental Sanitation Engineering Design&Research Institute,Tianjin 300201）

Application status of domestic waste incineration technology in China was introduced．Understandings of incineration technology and relative standards were expounded,and development of waste incineration technology was expected．

domestic waste incineration；dioxins；flue gas cleaning

X705

A

1005-8206（2011）04-0018-03

2011-06-30

昝文安（1962—），高级工程师，主要从事环境卫生工程的设计与研究。

（责任编辑：张艺）