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圖解分析:垃圾處理及焚燒發電技術

時間:2018-10-25 14:07

來源:綠色生活協同

作者:螢火蟲

  一、垃圾處理方式

  目前流行的垃圾處理方法主要有填埋法、焚燒法和堆肥法,它們各有利弊。以下表格分析了三種垃圾處理方式的利弊。

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表一:垃圾處理方式對比圖

  通過上述幾種方式的簡要比較,可以理解為什么垃圾填埋作為我國發展初期的主要垃圾處理模式,其優越的性價比和較低的進入門檻使該方式在很長一段時間內都頗受青睞。

  2005年《可再生能源法》明確提出“鼓勵發展生活垃圾焚燒處理”后,國家關于垃圾處理的優惠政策就向垃圾焚燒方向傾斜。2017年,國家發改委、住建部聯合發布的《“十三五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》中提出要求“直轄市、計劃單列市和省會城市(建成區)生活垃圾無害化處理率達到100%;其他城市生活垃圾無害化處理率達到95%以上,縣城(建成區)生活垃圾無害化處理率達到80%以上,建制鎮生活垃圾無害化處理率達到 70%以上”,以及在部分區域實現原生垃圾“零填埋”。

  要實現上述目標,各地政府逐漸將重心移向垃圾處理率較高的焚燒處理方式。

  二、垃圾焚燒發電技術

  生活垃圾能否采用焚燒處理技術,取決于垃圾中可燃質量、低位發熱值和垃圾含水率。一般要求,生活垃圾低位發熱值在3350kj/kg以上,垃圾含水率50%以下,垃圾能夠自然焚燒,但無法滿足爐膛內煙氣850℃/2S的要求。

  當生活垃圾低位發熱值在6280kj/kg以上,方可實現穩定燃燒,滿足發電的需要,有效利用能源,建設垃圾焚燒發電廠。目前,國內建成焚燒設施的城市,生活垃圾低位熱值大多在5000kj/kg上下,含水率一般大于50%。

  下圖是一張垃圾處理流程圖,帶大家讀懂垃圾焚燒發電到底是怎么回事。

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圖一:垃圾處理流程圖

  其中焚燒爐是垃圾焚燒發電的核心,決定著垃圾處理的效果和運行的經濟性。焚燒爐充分燃燒后才能達到無害化和減量化的目標。常用的焚燒爐有爐排爐、流化床焚燒爐、熱解焚燒爐、回轉窯等類型。下面介紹最為常見的爐排爐和循環流化床兩種模式。

  爐排爐技術:通過爐排的機械運動加強垃圾擾動,促進垃圾完全燃燒

  循環流化床:高速氣流驅動垃圾在爐膛內沸騰流動,促進完全燃燒

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表二:常見焚燒爐對比圖

  在國外,由于垃圾分類嚴格,以爐排爐為主。在中國,由于是混合收集的生活垃圾,具有成分復雜多變、熱值低、含水率高的特點,所選擇的垃圾焚燒技術必須與這些特性相適應。

  因此,國內爐排爐、流化床焚燒爐兩者并舉。國家建設部、國家環保總局發布的《城市生活垃圾處理及污染防治技術政策》要求:“目前垃圾焚燒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”。所以機械爐排爐作為垃圾焚燒爐首選爐型。

  據統計,2010年中國垃圾焚燒爐約為329臺,到2017年已超過1000臺,未來幾年在政策驅動下,我國垃圾焚燒爐迎來發展機遇期。

  根據規劃的相關目標和標準,預計我國垃圾焚燒爐以年均復合增長率17.23%的速度增長,到2022年我國垃圾焚燒爐將達到2273臺,是當前焚燒爐數量的2倍之多。下圖是對中國垃圾焚燒爐行業市場規模的預測。

  圖二:2017-2022年中國垃圾焚燒爐行業市場規模預測(單位:臺)

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  機械爐排爐和流化床焚燒爐均被列入《環境保護綜合名錄(2017年版)》。2017年9月,經國務院同意,財政部聯合環保部等部門聯合制定出臺了《環境保護專用設備企業所得稅優惠目錄(2017年版)》,包括24項環保專用設備,企業購置并實際使用列入《環境保護專用設備企業所得稅優惠目錄》范圍內的環境保護專用設備的,該專用設備投資額的10%可以從企業當年的應納稅額中抵免;當年不足抵免的,可以在后5個納稅年度中結轉抵免。

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三、如何實現垃圾焚燒發電技術的無害化

  雖然采用焚燒發電方式處理城市垃圾已成為越來越多省份的選擇,但垃圾焚燒發電廠依然面臨諸多爭議,困擾大家的還是垃圾焚燒發電前后產生的煙氣、灰渣、滲濾液、臭氣的處理問題。

  如果未能很好地處理上述三廢的排放,焚燒廠可能遭自環保局的嚴厲懲罰,甚至因為對二次廢物的違法處理,被追究刑事責任。接下來我們將介紹幾種主要的焦點排放物。

  二噁英

  垃圾焚燒廠排放的廢氣主要來自于焚燒過程所產生的煙氣,其主要污染物為粉塵、氯化氫、二氧化硫、氮氧化物、二噁英及重金屬等。根據《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2014)要求,生活垃圾焚燒煙氣排放限制為0.1ngTEQ/Nm3,即0.1納克國際毒性當量值每標準立方米,該要求已經與部分發達國家持平。

  對于該氣體排放,因為垃圾在燃燒溫度850℃時會產生二噁英,當排煙溫度冷卻到300-500℃時,會重新生成二噁英,故而一般采用急冷卻技術使煙氣急速冷卻到200℃以下,遏制其再合成。目前通常采取“3T+E”的原則,提高爐膛溫度(Temperature)、提高在高溫區的停留時間(Time)、提高爐膛內混合強度(Turbulent)和過量空氣系數(Excessair),使垃圾進行充分燃燒。

  焚燒飛灰

  垃圾在焚燒時會產生5%左右的垃圾焚燒飛灰。根據《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB 18485-2014),飛灰須按照危險廢物管理,必須單獨收集,不得與生活垃圾、焚燒殘渣等混合,不得在廠區長期儲存,不得進行簡易處置,也不得隨意外運排放。飛灰如進入填埋場處置,還需滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889-2008)的要求。

  目前對垃圾焚燒飛灰主要采取直接密封填埋、水泥固化后填埋、熔融固化后填埋和化學穩定后再填埋等方式。另,雖然未正式通過,但企業在處置飛灰時可參考住建部在2017年發布的《生活垃圾焚燒飛灰固化穩定化處理技術標準(征求意見稿)》進行。

  垃圾焚燒滲濾液

  日常生活中,我們扔的垃圾若濕度較大或餐廚垃圾成分較多,在垃圾袋底部會有液體滲出,這就是垃圾滲濾液。焚燒滲濾液具有COD高,BOD5/COD高,金屬離子含量高,毒性大,難處理等特點。

編輯:劉影

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