垃圾焚燒發(fā)電（二惡英是近幾年來世界各國所普遍關(guān)心的問題）

工作原理

二惡英在焚燒爐內(nèi)的生成的來源是石油產(chǎn)品、含氯塑料，^[1]他們是二惡英的前體。生成方式主要是燃燒生成。生活垃圾中含大量的NaCl、KCl 等，而焚燒物中經(jīng)常會(huì)有S元素，從而產(chǎn)生。和含Cl元素的鹽在有氧氣存在時(shí)反應(yīng)生成HCl。HCl又和Cu被氧化生成的CuO反應(yīng)生成。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，致使二惡英產(chǎn)生的最重要的催化物就是和C元素(以CO為標(biāo)準(zhǔn))。^[2]

主要優(yōu)勢

控氣型熱解焚燒爐將焚燒過程分為二級(jí)燃燒室，^[3]一燃室進(jìn)行垃圾熱分解溫度控制為700℃以內(nèi)，讓垃圾在缺氧狀態(tài)下低溫分解，這時(shí)金屬Cu、Fe、Al等金屬元素不會(huì)被氧化，因而不會(huì)有 的產(chǎn)生，會(huì)大大減少二惡英的量；同時(shí)，由于HCl的產(chǎn)生量受殘氧濃度的影響，因而缺氧燃燒會(huì)減少HCl的產(chǎn)生；并且 自還原氣氛下也難以大量生成。由于控氣型垃圾焚燒爐是固體床，所以不會(huì)產(chǎn)生煙塵，不會(huì)有未燃盡的殘?zhí)歼M(jìn)入二燃室。垃圾中的可燃成份分解為可燃?xì)怏w，并引入氧氣充足的二燃室燃燒。二燃室溫度在1000℃左右并且煙道長度使煙氣能夠停留2s以上，保證了二惡英等有毒有機(jī)氣體在高溫下完全分解燃燒。此外使用布袋除塵器可避免使用靜電除塵時(shí)Cu，Ni，F(xiàn)e顆粒對(duì)二惡英生成的催化作用。

二惡英的排放標(biāo)準(zhǔn)

日本垃圾焚燒設(shè)施二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)（濃度單位：ng TEQ/m3，換算基準(zhǔn)O2=12%）

其他國家垃圾焚燒設(shè)施二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)

焚燒設(shè)備

某垃圾焚燒電廠的垃圾焚燒爐采用加拿大制造的順推、多級(jí)機(jī)械爐排焚燒爐。焚燒爐應(yīng)用到了世界第三代控氣型固體廢棄物熱分解處理技術(shù)(CAPS)，可有效減少焚燒產(chǎn)生的有毒氣體。

1、垃圾倉結(jié)構(gòu)

垃圾由汽車運(yùn)到處理廠后倒入垃圾倉內(nèi)。垃圾新入倉的垃圾在倉內(nèi)存放3天后就可入爐燃燒。垃圾在倉內(nèi)存放時(shí)經(jīng)過發(fā)酵、排出滲濾水后可提高進(jìn)爐垃圾的熱值，又使垃圾容易著火燃燒。在倉內(nèi)，用吊車的抓斗將垃圾送至爐前料斗。

2、爐排結(jié)構(gòu)

垃圾焚燒爐為往復(fù)式、順推、多級(jí)機(jī)械爐排焚燒爐。焚燒爐內(nèi)有一個(gè)給料器和8個(gè)燃燒爐排單元組成，包括干燥段的兩級(jí)爐排、氣化燃燒段的四級(jí)爐排和燃盡段兩級(jí)爐排。焚燒爐內(nèi)溫度控制在700℃以內(nèi)。燃盡的垃圾從最后一級(jí)爐排離開焚燒爐落入灰槽中。

給料器和防火門

給料器通過給料器(Loading Ram)將落入料斗的垃圾從防火門前推入燃燒室。給料器只負(fù)責(zé)給料，不提供燃燒空氣，并通過防火門與燃燒區(qū)隔離。防火門在給料器收回時(shí)保持關(guān)閉狀態(tài)。關(guān)閉防火門可使?fàn)t膛與外界隔開，維持爐內(nèi)負(fù)壓。同時(shí)，燃燒室的入口處有溫度測點(diǎn)，當(dāng)燃燒室入口的垃圾溫度過高時(shí)，電磁閥將控制防火門后的噴霧器噴水以防止防火門打開時(shí)給料斜槽上的垃圾將料斗中的垃圾引燃。

燃燒爐排

八級(jí)燃燒爐排分為兩級(jí)干燥爐排、四級(jí)氣化燃燒爐排和兩級(jí)燃盡段爐排。每級(jí)爐排下面都有液壓驅(qū)動(dòng)的脈沖推動(dòng)裝置。8級(jí)推動(dòng)裝置(推床)按一定順序推動(dòng)垃圾，使進(jìn)入焚燒爐的垃圾依次被與各級(jí)爐排相配合的的推床推到下一級(jí)爐排上。爐排上有均勻分布的小孔，用于噴出燃燒所需一次風(fēng)。供燃的一次風(fēng)由爐排下的一次風(fēng)管供給。垃圾在爐排推送過程中受到燃燒器和爐內(nèi)的熱輻射以及一次風(fēng)的吹烘，水分迅速蒸發(fā)，著火燃燒。

燃燒器布置

一燃室有兩個(gè)主燃燒器，如圖二17，18所示。焚燒爐內(nèi)燃燒爐排上方有溫度測點(diǎn)，當(dāng)焚燒爐啟爐時(shí)和燃燒溫度低于要求時(shí)，燃燒器17投油助燃。燃燒器18位于爐膛出口，用于補(bǔ)燃未燃盡的垃圾。燃燒器所需的空氣由四臺(tái)焚燒爐公用的一臺(tái)燃燒風(fēng)機(jī)提供，燃燒器燃燒所需空氣為由大氣吸入的潔凈空氣。當(dāng)燃燒風(fēng)機(jī)故障或供風(fēng)不足時(shí)，由旁路(圖二 6所示)取送風(fēng)機(jī)的部分送風(fēng)供給燃燒器。

3、二燃室

二燃室主要部分為圓筒形煙道，沒有管道等造成的煙氣死角。設(shè)置二燃室的目的是為了使煙氣在120~130%的理論空氣量下，1000℃左右的條件下停留>2s，使有害氣體在爐內(nèi)分解。在二燃室入口有副燃燒器，當(dāng)系統(tǒng)檢測到二燃室出口煙溫小于一定值時(shí)將點(diǎn)火補(bǔ)燃。二次風(fēng)在二燃室入口處進(jìn)入二燃室。二燃室有上下兩個(gè)出口通至余熱鍋爐，兩個(gè)出口前各有一個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)的擋板控制煙氣的進(jìn)入。

4、通風(fēng)系統(tǒng)

每臺(tái)焚燒爐都配有一臺(tái)送風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)從垃圾池吸入空氣，同時(shí)也吸入從一燃室推床下部泄露到焚燒爐外部的氣體。這樣安排送風(fēng)的來源是為了保證垃圾倉為微負(fù)壓狀態(tài)，避免垃圾倉的氣體外泄。送風(fēng)進(jìn)入余熱鍋爐，經(jīng)余熱鍋爐的兩級(jí)空氣預(yù)熱器后進(jìn)入一個(gè)大混合集箱(如圖二21)，然后分別作為一、二次風(fēng)進(jìn)入焚燒爐的一燃室、二燃室。集箱還可以接受從不經(jīng)過余熱鍋爐的送風(fēng)旁路返回的送風(fēng)。離開集箱的一次風(fēng)又分兩條管路：管路1通至三條風(fēng)管，供風(fēng)給1~3級(jí)爐排；另一條管路2通至五條風(fēng)管，供風(fēng)給4~8級(jí)爐排。供給爐排的一次風(fēng)可以烘干垃圾、冷卻爐排并供給燃燒所需的空氣。管路1上的風(fēng)量調(diào)節(jié)閥應(yīng)根據(jù)焚燒爐入口的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。管路2上的風(fēng)量調(diào)節(jié)閥則應(yīng)根據(jù)焚燒爐爐膛的溫度和氧量進(jìn)行調(diào)節(jié)。爐膛的空氣量應(yīng)該為理論空氣量的70~80%。二次風(fēng)則經(jīng)過管路進(jìn)入二燃室。二次風(fēng)供應(yīng)量為理論空氣量的120~130%。

5、排灰系統(tǒng)

由焚燒爐排出的灰渣落入灰槽中。兩條相平行的灰槽的布置方向與焚燒爐的布置方向垂直，四臺(tái)焚燒爐的灰槽橫向貫通。液壓驅(qū)動(dòng)的分灰器(圖二 23所示)選擇將灰渣落入某個(gè)灰槽中?；也鄣撞坎贾糜谢覀魉蛶?，負(fù)責(zé)運(yùn)走四臺(tái)焚燒爐排出到灰槽中的灰渣?；也壑幸蟊ＷC有一定的水位來浸沒灰渣。

6、

煙氣由余熱鍋爐排出后首先進(jìn)入半干式洗氣塔，塔中利用霧化器將熟石灰漿從塔頂噴入塔內(nèi)，與煙氣中酸性氣體中和，可有效清除HCl、HF、等氣體。在洗氣塔出口管道上有活性炭噴嘴，活性炭用于吸附煙氣中的二惡英/呋喃類物質(zhì)。煙氣之后即進(jìn)入布袋除塵器，使煙氣中的顆粒物、重金屬被吸附去除。最后將煙氣從煙囪排入大氣。

技術(shù)分類

國內(nèi)外垃圾焚燒技術(shù)主要有三大類：層狀燃燒技術(shù)、流化床燃燒技術(shù)和旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù)（也稱回轉(zhuǎn)窯式）。

（1）層狀燃燒技術(shù) 層狀燃燒技術(shù)發(fā)展較為成熟，一些國家都采用這種燃燒技術(shù)。為使垃圾燃燒過程穩(wěn)定，層狀燃燒關(guān)鍵是爐排。垃圾在爐排上通過三個(gè)區(qū)：預(yù)熱干燥區(qū)、主燃區(qū)和燃燼區(qū)。垃圾在爐排上著火，熱量不僅來自上方的輻射和煙氣的對(duì)流，還來自垃圾層內(nèi)部。在爐排上已著火的垃圾在爐排的特殊作用下，使垃圾層強(qiáng)烈地翻動(dòng)和攪動(dòng)，不斷地推動(dòng)下落，引起垃圾底部也開始著火，連續(xù)的翻轉(zhuǎn)和攪動(dòng)，使垃圾層松動(dòng)，透氣性加強(qiáng)，有助于垃圾的著火和燃燒。爐拱形狀設(shè)計(jì)要考慮煙氣流場有利于熱煙氣對(duì)新入垃圾的熱輻射預(yù)熱干燥和燃燼區(qū)垃圾的燃燼。配風(fēng)設(shè)計(jì)要確?？諝庠跔t排上垃圾層分布最佳，并合理使用一、二次風(fēng)。

（2）流化床燃燒技術(shù) 流化床燃燒技術(shù)已發(fā)展成熟，由于其熱強(qiáng)度高，更適宜燃燒發(fā)熱值低、含水分高的燃料。同時(shí)，由于其爐內(nèi)蓄熱量大，在燃燒垃圾時(shí)基本上可以不用助燃。為了保證入爐垃圾的充分流化，對(duì)入爐垃圾的尺寸要求較為嚴(yán)格，要求垃圾進(jìn)行一系列篩選及粉碎等處理，使其尺寸、狀況均一化。一般破碎到《15cm，然后送入流化床內(nèi)燃燒，床層物料為石英砂，布風(fēng)板通常設(shè)計(jì)成倒錐體結(jié)構(gòu)，風(fēng)帽為L型。床內(nèi)燃燒溫度控制在800-900℃，冷態(tài)氣流斷面流速為2m/s，熱態(tài)為3～4m/s。一次風(fēng)經(jīng)由風(fēng)帽通過布風(fēng)板送入流化層，二次風(fēng)由流化層上部送入。采用燃油預(yù)熱料層，當(dāng)料層溫度達(dá)到600℃左右時(shí)投入垃圾焚燒。該爐啟動(dòng)、燃燒過程特性與普通流化床鍋爐相似。

（3）旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù) 旋轉(zhuǎn)焚燒爐燃燒設(shè)備主要是一個(gè)緩慢旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)窯，其內(nèi)壁可采用耐火磚砌筑，也可采用管式水冷壁，用以保護(hù)滾筒，回轉(zhuǎn)窯直徑為4-6m，長度10-20m，根據(jù)焚燒的垃圾量確定，傾斜放置。每臺(tái)垃圾處理量可達(dá)到300t/d（直徑4m，長14m）。回轉(zhuǎn)窯過去主要用于處理有毒有害的醫(yī)院垃圾和化工廢料。它是通過爐本體滾筒緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，利用內(nèi)壁耐高溫抄板將垃圾由筒體下部在筒體滾動(dòng)時(shí)帶到筒體上部，然后靠垃圾自重落下。由于垃圾在筒內(nèi)翻滾，可與空氣得到充分接觸，進(jìn)行較完全的燃燒。垃圾由滾筒一端送入，熱煙氣對(duì)其進(jìn)行干燥，在達(dá)到著火溫度后燃燒，隨著筒體滾動(dòng)，垃圾得到翻滾并下滑，一直到筒體出口排出灰渣。當(dāng)垃圾含水量過大時(shí)，可在筒體尾部增加一級(jí)爐排，用來滿足燃燼，滾筒中排出的煙氣，通過一垂直的燃燼室（二次燃燒室）。燃燼室內(nèi)送入二次風(fēng)，煙氣中的可燃成分在此得到充分燃燒。二次燃燒室溫度普遍為1000-1200℃?；剞D(zhuǎn)窯式垃圾燃燒裝置費(fèi)用低，廠用電耗與其他燃燒方式相比也較少，但對(duì)熱值低于5000kJ/kg含水分高的垃圾燃燒有一定的難度。

四大原則

健全的垃圾分類是垃圾焚燒發(fā)電的前置條件，是不可超越的歷史階段，這早就是社會(huì)共識(shí)。問題是垃圾分類需要強(qiáng)大的基礎(chǔ)設(shè)施，只有政府才有能力提供垃圾分類所需的強(qiáng)大基礎(chǔ)設(shè)施。不論公眾的分類沖動(dòng)多么強(qiáng)烈，如果沒有政府提供的強(qiáng)大基礎(chǔ)設(shè)施來配合，就絕無落地的可能。

巨大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)注定，把垃圾焚燒發(fā)電這種高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)交給市場、交給企業(yè)去主導(dǎo)，后果極其嚴(yán)重。如果城市垃圾危機(jī)確實(shí)嚴(yán)重到非燒不可，那么這種事關(guān)公共安全的高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)，就完全屬于公共服務(wù)的范疇，就應(yīng)該主要由城市政府買單，應(yīng)該屬于財(cái)政全額保障的公益行業(yè)。惟有財(cái)政全額保障，不計(jì)成本，才可能杜絕偷工減料的行業(yè)黑洞。

能否做到垃圾焚燒全程公開透明，也應(yīng)是決定垃圾焚燒發(fā)電是否上馬的重要指標(biāo)。垃圾焚燒發(fā)電必須做到向整個(gè)社會(huì)，尤其向作為潛在受害者的所在社區(qū)的居民全方位開放，接受整個(gè)社會(huì)尤其是所在社區(qū)居民全方位的監(jiān)督，才能真正取信于人，真正讓人放心。

垃圾焚燒發(fā)電不可避免的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，顯然要對(duì)周邊居民的物業(yè)帶來一定損失，既有損失就該賠償。利益只能置換，不能被犧牲，無論當(dāng)事的是多數(shù)人還是少數(shù)人。這個(gè)原則必須是剛性的，否則，借著所謂整體利益、多數(shù)人利益，今天被犧牲的可能是他，但明天就可能是你。