日本垃圾焚烧发电厂多功能展示—以丰中伊丹资源回收利用中心为例

■ 杨 跃

随着科学技术的进步和人们环保意识的提高，垃圾焚烧发电厂在对城市生活垃圾进行减量化、无害化、资源化处理的同时，还逐渐集成了垃圾分类科普教育、环保知识宣教展示、行为素质培训等更多功能，承担了更多的社会责任。本文以日本丰中伊丹资源回收利用中心为例，对现代化垃圾焚烧发电厂的重要附加功能进行介绍和展示。

一、丰中伊丹资源回收利用中心概况

日本丰中伊丹资源回收利用中心位于大阪府丰中市园田西町2番1号，总占地面积约49845m3，服务对象为丰中市和伊丹市。中心内建有一座垃圾焚烧发电厂及一座垃圾分选及资源回收利用中心，即3R中心（Reduce、Reuse、Recycle中心）。其中，垃圾焚烧发电厂于2011年11月开工，2016年3月竣工，占地面积约36411m3，处理能力为525吨/日， 项目总投资约205.59亿日元，约合人民币13.36亿元。3R中心于2009年5月开工，2012年3月竣工，占地面积约19000m3，总处理规模为134吨/日。

图1 丰中伊丹资源回收利用中心外观效果图

二、处理工艺

丰中伊丹资源回收利用中心的垃圾焚烧发电厂建设了3条175吨/日的机械炉排炉垃圾焚烧生产线，每条生产线配置一套“干法+布袋除尘器+湿法+SGH+SCR”的烟气处理系统，余热利用系统采用3台蒸发量为32.7t/h/台的中温中压单筒自然循环锅炉，并配套1台14MW的汽轮发电机，详见图2、图3。

3R中心建设了53吨/日的不可燃物分选系统和81吨/日 的可利用资源回收系统，可将大件垃圾进行破碎，筛分及回收金属、塑料、玻璃、纸张等可回收资源，并将剩余的可燃部分送至垃圾焚烧发电系统，详见图4。其中，破碎及金属筛分系统、纸张打包、绿化垃圾破碎等为机械化系统，塑料、玻璃、罐头、旧纺织品等分选回收系统为人工分选系统。

图2 丰中伊丹资源回收利用中心整体工艺流程示意图

图3 丰中伊丹资源回收利用中心垃圾焚烧发电工艺流程图

图4 3R中心工艺流程图（以不可燃垃圾回收系统为例）

由于日本垃圾中含水率较低，垃圾沥滤液产量仅为3%～5%左右，可采用入炉回喷焚烧方式处理，不需建设处理设施。厂内生产废水主要为烟气湿法脱酸产生的废水，采用“pH调节+混凝沉淀+过滤”工艺处理后，与生活污水一同排入城镇下水道。

三、资源回收利用宣传推广

（一）宣传教育理念

“森林中的再生工厂”是丰中伊丹资源回收利用中心的宣教主题。该中心通过向公众展示垃圾产生的过程、分类的方式、收集运输的过程及处理的各种手段和工艺，宣传先进的垃圾处理技术和通过垃圾焚烧发电和资源回收利用实现保护环境的方法，消除公众对垃圾焚烧发电的厌恶感，树立现代化垃圾焚烧发电厂作为“环境友好、安全可靠、经济高效、公益回馈”型市政基础设施的形象，使公众全面认识通过能源和资源的回收利用实现城市和生态的可持续发展过程。

（二）参观流线及参观维度的设计

丰中伊丹资源回收利用中心宣教系统的特点之一是充分利用厂区的平面和竖向布置，设计了立体的宣教系统。该中心主厂区建筑共10层，其中3、4、8、9、10层均根据工艺布置、宣教内容及展示的形式和维度布置了参观和互动区域，设计科学合理的参观路线，参观全程历时约1.5h～2h，参观路线示意图详见图5。同时，设计了步行和电梯两种人员流动方式，既便于在各个展示点详细参观、通过步行方式将各个工艺单元按照工作时序串连起来以利于系统地理解整套工艺流程；又便于在结束了一个参观平面的所有内容后，集中而迅速地带领访客去往下一个单元，利于管控人流。

多维度的参观体验，是该中心宣教系统的另一个特点。设计人员从“视觉、感知和行为”三个维度出发，在各个参观平面上布置了各种参观和体验组合内容。其中，橙色区域为第一维度，即“视觉”维度的参观体验区域，访客在此区域中可通过观察的方式，对垃圾焚烧发电及资源回收利用的工艺形成直观的认识和初步的记忆；绿色区域为第二维度，即“感知”维度的参观体验区域，帮助访客对参观体验的内容加深理解；蓝色区域为第三维度，即“行为”维度的参观体验区域，这一区域中设计了多个行为素质培养和访客游戏互动单元，使访客切身体会到能源、资源回收如何影响日常生活和改善生态环境，有助于培养和形成低碳环保等行为习惯。

图5 丰中伊丹资源回收利用中心参观流线设计示意图

（三）宣教展示内容及形式

1．垃圾焚烧发电工艺

对垃圾焚烧发电工艺的宣教展示，侧重于系统的组成、各单元的功能及工作原理和方式。鉴于焚烧工艺和系统的复杂性，涉及到机械、动力、热力、流体力学、自动控制等各方面的理论知识，为了确保不同知识背景的访客均能有较好的体验感，使抽象而刻板的工艺系统得到直观而形象的展示，此部分的展示内容主要通过第一维度和第二维度，即视觉和感知两个维度，辅以适当第三维度，即行为维度这三种展示形式，使展示内容更加生动具体。具体的展示内容包括垃圾卸料平台及垃圾池、垃圾抓斗、垃圾焚烧炉、余热利用系统、烟气处理系统及中央控制室等的组成、基本构造及工作原理。不同维度的展示形式包括宣传展板、参观走廊、显示屏幕、实物陈列、动态模型及空间模拟等。

垃圾的收集和输送主要通过宣传展板和图片示意等第一维度形式展示，充分利用参观通道两侧墙壁的立体空间进行布置，详见图6。

图6 垃圾收集和运输

垃圾卸料平台及垃圾池、余热利用系统及烟气处理系统主要通过第一维度，辅以第三维度进行展示，详见图7。通过参观走廊中的落地式观察窗进行展示，访客可以直接观察到设备的形状、尺寸和材质。在每个工艺单元的观察窗口上部还通过显示屏显示设备的主要工作原理及工艺参数，加深访客对工艺系统的认知与理解。在余热利用单元，设有第三维度的手摇式发电机体验模型，访客通过手摇方式迅速在磁场中转动线圈，产生的电能随即点亮模型中建筑物的照明装置，以此模拟高温蒸汽带动汽轮发电机高速转动产生电能的过程。

图7 垃圾卸料平台、垃圾池、余热利用系统、烟气处理系统、观察窗口及发电体验装置

焚烧炉是垃圾焚烧单元的核心设备，该中心采用了实物陈列、动态模型两种第一维度和空间模拟第三维度示方式，详见图8。展示柜橱里陈列的焚烧炉炉排片，是炉膛中垃圾的载体。动态模型模拟了垃圾进料至炉膛内部后，液压传动装置推动炉排片前后移动、带动垃圾在炉排片上平移和滑动，同时，一次风机和二次风机不停向炉膛内送风，为垃圾焚烧提供氧气，垃圾在前进的过程中完成“干燥、燃烧、燃尽及冷却”的过程。在炉膛内部模拟与体验教室中，通过光线、声音、温度及多媒体立体投影灯组合模拟的方式，为访客模拟垃圾焚烧的实况，使访客对垃圾焚烧燃烧的“3T+E”原则，即“Time（时间＞2s）、Temperature（温度＞850℃）、Turbulence（较大湍流）和Excess oxygen（过量空气）”形成深刻的印象，了解确保二噁英有效分解的控制参数和措施。

图8 焚烧炉模型、炉排片实物及炉膛内部模拟与体验教室

垃圾抓斗承担垃圾给料及倒料的使命，从观察窗口看到的垃圾抓斗由于距离问题感官上要比实物小很多，丰中伊丹资源回收利用中心将垃圾抓斗的等比例立面和剖面结构图布置在了展厅墙体和地面上，详见图9。通过第一维度展示方式，访客很容易对抓斗每次抓取5吨左右垃圾的能力形成深刻的印象。

2．3R中心资源回收利用工艺

3R中心各资源回收单元的工艺流程均较为简单，且具有一定的相似性，为了避免宣教形式过于呆板，此部分的展示内容以第三维度为主、第一维度为辅，访客将在第一维度展示中学习和体会到的知识，运用到第三维度的行为培养和实践活动中，极大增强了宣教效果和作用。此部分宣教展示的内容侧重于回收资源的种类、过程及回用方式，具体的展示内容包括大件垃圾破碎及金属回收，塑料、玻璃、罐头、旧纺织品等的分选回收，绿化垃圾破碎处理等系统的工作原理及工作方式。展示形式与垃圾焚烧发电系统相似。

在第一维度展示中，访客通过参观走廊的展板和观察窗口了解塑料、玻璃、罐头等可回收资源的分选工艺。通过展示台陈列的各种物品，如金属、塑料、瓶罐等，了解不同可再生资源的回收利用方式，详见图10～图13。

图9 垃圾抓斗的立面及剖面结构展示

图10 3R中心资源回收工艺展板

图11 3R中心人工分选回收生产线

图12 3R中心人工分选回收生产线

图13 3R中心分选回收的各种可再生资源（金属、塑料、打包压缩后的罐头、肥料等）

在第三维度的展示中，设置了环保知识竞技场、垃圾分类游戏机、再生纸现场制作等环节，访客可通过知识问答、趣味竞赛、互动游戏等方式，将参观和学习到的资源回收利用方面的环保知识活学活用，开展行为素质训练，树立环保理念，详见图14、图15。更有趣味的是，访客可以将工作人员提供的已使用过的打印纸现场投放到再生纸制作机器当中，约1小时之后，便可生产出再生卷纸，并留作参观纪念品，详见图16。

图14 环保知识竞技场

图15 3R垃圾分类游戏机

3．辅助宣教设施

丰中伊丹资源回收利用中心除了围绕各主工艺单元设置了宣教展示内容之外，还设置了很多辅助配套宣教设施，增加了多个互动交流环节，丰富了整个参观体验过程。在此，笔者对一些比较有特点的设施进行介绍。

图16 再生纸现场制作设备

图17 多功能教室

多功能教室。可容纳150人左右进行学习和交流（详见图17），配备了日文/英文两种语言的环保科普教育视频材料，还专门为儿童访客设计了卡通版的教学视频，并配有专职讲解人员。教室内的宣传手册、展示模型和环保纪念品可供参观访客取阅和留念。

参观走廊、展厅及互动空间。详见图13、图15、图18及图19。在整个参观流线上，根据工艺及宣教需要设计不同功能的参观走廊，如观察设备的带落地窗的走廊、布置宣传展板的科普教育走廊、彩光及欣赏屋面绿植及户外风景的观光走廊等等。在厂区的局部区域，还专门设置了环保教育展厅和互动体验区域，用来展示和陈列各种工艺系统及设备模型、环保知识展板、资源回收利用展示品等。参观走廊是立体化的参观流线，把对各工艺流程的定点展示区域及陈列不同类型展品的展厅连成线，在不同参观平面上延伸及环绕，形成立体的参观网格结构。

图18 参观走廊局部

建筑设计。详见图20、图21。采用了绿色建筑设计形式，屋面和外墙的可利用区域采用不同植物进行了绿化处理。充分运用自然采光，除了常规采光方式外，还设计了光导管采光区域，示范了节约电能方法和措施。

图19 部分展厅

图20 屋面绿植及垂直绿化

图21 光导管自然采光系统

图22 瞭望台、包裹着烟囱的墙壁、瞭望台外景及高度体验窗口

烟囱设计。详见图22。由于丰中伊丹资源回收利用中心紧邻伊丹机场航道，航空管制部门对该中心烟囱的限高是45m。在满足环保排放的技术条件下，建筑设计师巧妙地将烟囱包裹在瞭望台的内墙中内，使烟囱从外观上“隐身”，而访客可以触摸墙壁，通过感受墙壁温度来感受排烟过程。瞭望台可以观赏中心外的自然风光，瞭望台上布置的望远镜可以观察到飞机起飞的过程。瞭望台还设计了一个高度体验窗口，访客可以踩踏窗口俯视地面，感受厂区制高点的高度，从而间接体验烟囱的高度。