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垃圾焚烧

发布时间:2020-07-04 23:06 作者:ag手机网页版

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  垃圾焚烧即通过适当的热分解、燃烧、熔融等反应,使垃圾经过高温下的氧化进行减容,成为残渣或者熔融固体物质的过程。

  垃圾焚烧设施必须配有烟气处理设施,防止重金属、有机类污染物等再次排入环境介质中。回收垃圾焚烧产生的热量,可达到废物资源化的目的。

  垃圾焚烧是一种较古老的传统的处理垃圾的方法,由于垃圾用焚烧法处理后,减量化效果显著,节省用地,还可消灭各种病原体,将有毒有害物质转化为无害物,故垃圾焚烧法已成为城市垃圾处理的主要方法之一。现代的垃圾焚烧炉皆配有良好的烟尘净化装置,减轻对大气的污染。

  2020年1月1日起,《生活垃圾焚烧发电厂自动监测数据应用管理规定》将正式实施。

  垃圾焚烧,一般炉内温度控制在高于850℃,焚烧后体积比原来可缩小50-80%,分类收集的可燃性垃圾经焚烧处理后甚至可缩小90%。焚烧处理与高温(1650-1800℃)热分解、融熔处理结合,可进一步减小体积。

  垃圾焚烧已成为循环经济的重要组成部分。另外,在废弃资源和废旧材料回收利用加工过程中,不但解决了资源短缺问题,同时降低了垃圾排放,正可谓“一举两得”。典型的城市垃圾焚烧系统的工艺单元包括:1进场垃圾计量系统;2垃圾卸料及贮存系统;3垃圾进料系统;4垃圾焚烧系统;5焚烧余热利用系统;6烟气净化和排放系统;7灰渣处理或利用系统;8污水处理或回用系统;9烟气排放在线垃圾焚烧自动控制系统。其流程图如下:

  在城市化进程中,垃圾作为城市代谢的产物曾经是城市发展的负担,世界上许多城市均有过垃圾围城的局面。而如今,垃圾被认为是最具开发潜力的、永不枯竭的“城市矿藏”,是“放错地方的资源”。这既是对垃圾认识的深入和深化,也是城市发展的必然要求。中国垃圾处理行业起步晚,但我国垃圾处理产业初具规模,垃圾处理市场容量有了显著增加,市场渗透率迅速提高,进入环卫行业的企业数量也在迅猛增加。我国的垃圾处理市场已经从导入期进入到成长期,并正向成熟期迈进。随着环境问题逐渐被重视,节能、环保成为各国的发展主题,已经开始为垃圾处理提供产业发展的机会。全世界垃圾年均增长速度为8.42%,而中国垃圾增长率达到10%以上。全世界每年产生4.9亿吨垃圾,仅中国每年就产生近1.5亿吨城市垃圾。中国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨。在如此巨大的垃圾压力下,有理由相信,垃圾处理产业会成为未来国内的明星产业。

  垃圾焚烧法确实是一种实践多年的垃圾处理方法。它比起填埋法占地面积小,效率高,曾一度被视为一种“减量快”的好方法,吸引日本和德国等发达国家大力发展。在日本就建起了6000多座垃圾焚烧炉,占据世界垃圾焚烧炉数量的首位,其垃圾焚烧企业也随之发展起来。与此同时,也吸引了一些发达国家进行效仿。就这样把垃圾焚烧推向了高潮。

  但建设一座大中型焚烧炉动辄要10亿元人民币,建成投产后的环保的处理成本大约需300元/吨,目前国内一些城市那种几十元焚烧处置一吨生活垃圾的操作方法,是否真是按环保程序处理其本身都是值得怀疑的。环保的焚烧处理方法一般城市是难以承受的。其运行中需要频繁更换过滤吸附材料,也花费大量开支,往往会造成操作随意简化的漏洞。

  美国第一个焚化炉于1885年建于纽约的总督岛(GovernorsIsland)。到了1949年,RobertC.Ross在美国成立了第一间有害废物管理公司——RobertRossIndustrialDisposal。公司的成立源于他在俄亥俄州看到了市场对有害废物处理的需求。1958年,公司建成了全美第一座处理有害垃圾的焚烧炉。而美国第一座全面的,由政府运作的焚化设施是ArnoldO.Chantland资源回收厂(ArnoldO.ChantlandResourceRecoveryPlant),该厂于1975年建于艾奥瓦州的恩慈(Ames),并一直运作至今,和生产垃圾衍生燃料(refuse-derivedfuel),然后将其送往当地的发电厂作为发电的燃料。美国第一个在商业取得成功的焚烧厂是于1975年10月建于马萨诸塞州索格斯(Saugus)的WheelabratorTechnologies,该厂也是一直运作到今天。

  RobertRossIndustrialDisposal公司将废物处理最后的残渣运送到焚化炉或水泥窑处理中心的。2009年,主要经营焚烧垃圾三个业务:CleanHarbours,WTI-Heritage,andRossIncinerationServices。CleanHarbours购买了很多较小的独立运行的设施,渐渐在全美累计有5-7个焚烧炉。WTI-Heritage有一个位于俄亥俄州东南角的一个焚化炉。(横跨Ohio河的WestVirginia西弗吉尼亚州)。

  在美国和加拿大,对焚烧垃圾和其它垃圾转换为能源的技术又燃起了新的兴趣。2004年,垃圾焚烧在美国获得可再生能源生产的税收抵免资格。增加现有工厂容量的项目正在进行中,并且,市政再一次评估建设焚烧厂,而不是选择继续采用堆填区的方式处理城市垃圾。但是,许多这些项目继续面临着政治上的反对,尽管关于焚烧减少温室气体排放、加强空气污染控制和焚烧灰烬的循环使用等论据已得到了更新。

  美国一些老一代的焚化炉已经关闭,其中186个MSW焚化炉关闭于90年代,到2007年只剩下89个,另外,在1998年仍有6200个医疗废物焚化炉,到2003年只剩下115个。在1996年至2007年,没有建造新的焚化炉,其主要原因主要有:1.)经济因素:随着大型的低成本的地区性垃圾堆填区的增加,并且现今电力的价格相对较低,焚化炉无法在美国提供燃料(即垃圾)竞争。2.)税收政策:美国在1990年至2004年废除了对由废物发电的发电厂的税收抵免。

  由于其有大量堆填区可供使用,英国废物管理行业内的技术已经大大落后于欧洲其余国家。由欧盟订立的垃圾填满法令(TheLandfillDirective)令英国政府实施了对垃圾管理的法例,其中包括垃圾填埋税和垃圾填埋补助交易计划(LandfillAllowanceTradingScheme)。该法例的目的是通过使用其它垃圾处理方式而减少因垃圾填满而产生的温室气体排放。英国政府的立场是,垃圾焚烧将逐渐在处理城市垃圾和能源供应中扮演更重要的角色。2008年,在英国,有接近100多处地方成为未来可建设垃圾焚烧场的地点。这些地点也已被英国的非政府组织标识在地图上。

  城市固体垃圾(MSW)焚烧(焚化)的历史是和垃圾填埋和其它垃圾处理方式的历史紧密联系在一起的。在判断垃圾焚烧的好处时不可避免的与其它垃圾处理方式做比较。自1970年代起,垃圾回收和其它垃圾处理手段的变化改变了对垃圾焚烧的优缺点的判断。自1990年代起,其它垃圾处理技术也逐渐成熟并可应用到实际中。

  中国的垃圾焚烧工程正在迅速扩展。事实上,不仅仅是北京、广州、南京、苏州,在中国,几乎每个省都在建设或准备建设垃圾焚烧发电厂。但也有部分城市明确表态不采用垃圾焚烧方法处理垃圾。

  生活垃圾焚烧烟气中的二噁英是近几年来世界各国所普遍关心的问题。二噁英类剧毒物质对环境造成很大危害,有效控制二噁英类物质的产生与扩散,直接关系到垃圾焚烧及垃圾发电技术的推广和应用。

  控气型热解焚烧炉将焚烧过程分为二级燃烧室,一燃室进行垃圾热分解温度控制为700℃以内,让垃圾在缺氧状态下低温分解,这时金属Cu、Fe、Al等金属元素不会被氧化,会大大减少二噁英的量;同时,由于HCl的产生量因缺氧燃烧会减少;并且在还原气氛下也难以大量生成。由于控气型垃圾焚烧炉是固体床,所以不会产生烟尘,不会有未燃尽的残碳进入二燃室。垃圾中的可燃成份分解为可燃气体,并引入氧气充足的二燃室燃烧。二燃室温度在1000℃左右并且烟道长度使烟气能够停留2s以上,保证了二噁英等有毒有机气体在高温下完全分解燃烧。此外使用布袋除尘器避免了使用静电除尘时Cu,Ni,Fe颗粒对二噁英生成的催化作用。

  二噁英在焚烧炉内的生成来源是石油产品、含氯塑料等。生活垃圾中含大量的氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)等化学物质,而当这些垃圾中的有机物质在含有氯的环境下燃烧,就会产生二噁英。

  二噁英和呋喃被许多人视为健康危害。老式的焚化炉,因没有配备足够的气体净化技术确实是二噁英排放的重要来源。然而,如今由于气体排放控制设计的提高以及政府新的管制的加强,焚化炉的排放事实上已经没有二噁英了。在2005年,针对当时全国的66座焚化炉,德国环境部估计“...在1990年德国有三分之一的二噁英排放来自垃圾焚化工厂,到2000年,它们只占到全部二噁英排放的1%。其它烟囱和家庭燃气灶合计向环境排放的二噁英是垃圾焚烧工厂的20倍。”据美国环保署,焚烧厂不再是二噁英和呋喃排放的重要来源。在1987年,在政府法例规定要求排放控制之前,总计有10000克(350盎司)的二噁英排放源自美国的垃圾焚烧炉。全美87座焚烧炉仅仅年排放10克(0.35盎司)二噁英,减少达到了99.9%。家庭后院焚烧家居和园林垃圾,在一些农村地区仍然是被允许的,它们每年能产生580克(20盎司)的二噁英。美国环保署1997年的研究表明,一个家庭使用一个大桶焚烧垃圾的的排放比一个垃圾焚烧工厂每天处理200吨垃圾的排放更多。

  垃圾焚烧电厂的余热锅炉为烟道式余热锅炉,烟气流动方向在锅炉中进行5次转折。锅炉压力4MPa,蒸发量15t/h。余热锅炉的结构如图所示,在炉膛、烟道以及高温烟气入口布置有水冷壁。

  A.送风入口管道B.送风出口管道C.上部高温烟道D.下部烟道E.第二级过热器F.第一级过热器G.第二级空气预热器H.第一级空气预热器I.第二级省煤器J.第一级省煤器K.水冷壁L.汽包M.集箱

  烟气从焚烧炉的二燃室通过上部或下部烟道(烟气从下部经过时不经过水冷壁K)进入余热锅炉。先经过第二级过热器E、第一级过热器F、第二级空气预热器G,然后从下部进入主炉膛与水冷壁换热。之后在炉膛上部出口改变角度后向下依次通过第一级省煤器I、第一级空气预热器H、第二级省煤器J,之后的烟气由烟道N离开余热锅炉。

  送风机来的风经过管路A进入余热锅炉,在炉内经过两级空气预热器H、G换热,之后由管路离开锅炉。

  145℃的给水经过两级省煤器J、I(省煤器设置有给水旁路),进入锅炉汽包L、汽包中过冷水由下降管进入下集箱,经炉内水冷壁在4MPa下定压加热,蒸汽进入两级过热器F、E后达到400℃,离开锅炉进入蒸汽总管。

  垃圾焚烧肯定是需要的,关键不在要不要烧,而在怎样烧。对垃圾焚烧发电不能过于理想化和浪漫化,而应持以最大限度的审慎。这种最大限度的审慎,应体现为至少如下四条基本原则:

  健全的垃圾分类是垃圾焚烧发电的前置条件,是不可超越的历史阶段,这早就是社会共识。问题是,不是有没有这样的社会共识,不是公众的素养够不够,而是城市政府到底有没有决心。垃圾分类需要强大的基础设施,正如媒体已经指出的,日本人垃圾分类做得细,首要原因是他们垃圾分类运输设施做得好;台北20世纪90年代后垃圾总量锐减,也因为垃圾分类设施服务周到;美国人垃圾分类意识强,同样因为他们的垃圾分类运输排班表容易一目了然。只有政府才有能力提供垃圾分类所需的强大基础设施。不论公众的分类冲动多么强烈,如果没有政府提供的强大基础设施来配合,就绝无落地的可能。

  毋庸讳言,市场化已是中国垃圾焚烧发电的明显趋势。但巨大的环境风险却注定,在国情特殊的中国,垃圾焚烧发电并不适合市场化。发达国家可市场化,因为无论权力还是资本,在发达国家都受到严厉制约,而我们并不具备这样的制度环境。跟权力结盟的垃圾处理巨头如果不承担社会责任,社会只能无可奈何,最终的恶果则是社会买单,用公众的生命、健康和财产来买单

  这不是单纯的逻辑推导,而有铁的事实支撑。国家发改委之所以考虑要调整垃圾焚烧发电的发电补贴政策,皆出于焚烧发电企业普遍的弄虚作假。为骗取发电补贴,他们大量使用煤和油来发电,焚烧发电厂因此很大程度上蜕变为火电厂。这从一个侧面反映了监管的失灵。

  这种背景下,把垃圾焚烧发电这种高风险产业交给市场、交给企业去主导,后果极其严重,垃圾焚烧发电极有异化为打着环保旗号的环境公害产业的可能。如果城市垃圾危机确实严重到非烧不可,那么这种事关公共安全的高风险产业,就完全属于公共服务的范畴,就应该主要由城市政府买单,应该属于财政全额保障的公益行业。惟有财政全额保障,不计成本,才可能杜绝偷工减料的行业黑洞。这方面也并不是没有先例。同在深圳的宝安垃圾焚烧厂,安全系数就大得多,据媒体报道,它的烟囱几乎没有任何可视烟雾排出。政府测试也表明,该厂几乎没有二噁英及其他污染物排放,原因就在于该厂全系政府投入。只不过,其投入比私营垃圾焚烧厂高得多——宝安厂每吨垃圾燃烧所耗费成本是龙岗厂的10倍。但财政本应取之于民用于民,要烧就应该不惜血本,以绝对保障公众生命、健康和财产为最大追求。

  台北市民及环保团体常常半夜出击去垃圾焚烧厂“抓现行”,监督有无违法垃圾焚烧,那种境界我们差了十万八千里。原因很简单,谁敢出击去垃圾焚烧厂“抓现行”?看工厂保安不一棍子把你打出来。围墙一入深似海,天知道里面咋个烧?

  所以,能否做到垃圾焚烧全程公开透明,也应是决定垃圾焚烧发电是否上马的重要指标。这方面,台北的经验足资借鉴。据报道,台北的焚烧厂所在地,都会成立民间的监督委员会;焚烧厂每隔两月发布一次运行指标,方便市民质询。焚烧炉与民营业者之间的经营合约也在台湾环保署网站上公开。台北市环保局还在垃圾倾泻平台上设置录像设备,并连接网络,市民可随时上网检查进炉烧的是什么。

  对环境风险的监控没有谁比潜在受害者的监控冲动更强,也没有什么监控比潜在受害者亲力亲为的监控更有信用。垃圾焚烧发电在信用严重缺失之当下中国,必须做到向整个社会,尤其向作为潜在受害者的所在社区的居民全方位开放,接受整个社会尤其是所在社区居民全方位的监督,才能真正取信于人,真正让人放心。

  垃圾焚烧发电不可避免的环境风险,显然要对周边居民的物业带来一定损失,既有损失就该赔偿,不能说为了所谓整体利益、多数人利益,少数人损失了就损失了。私有财产不可侵犯,不仅是指不被私人侵犯,不被民间侵犯,更包括不被所谓整体利益、多数人利益所侵犯。利益只能置换,不能被牺牲,无论当事的是多数人还是少数人。这个原则必须是刚性的

  以上四条,是垃圾焚烧发电基础性的社会配套条件。垃圾焚烧发电在学术上是有争议的,在技术上是有分歧的。当务之急不是讨论该不该烧,以及该在哪里烧,而只能是基于社会学视野,基于特殊国情,重点考察垃圾焚烧该怎样烧,即应该在怎样的社会条件下烧。这种态度才是真正对生命负责、对历史负责的态度。

  2020年1月1日起,《生活垃圾焚烧发电厂自动监测数据应用管理规定》(简称《管理规定》)将正式实施。按照规定,垃圾焚烧厂应安装使用自动监测设备,并与生态环境主管部门联网。自动监测数据可以作为判定垃圾焚烧厂是否存在环境违法行为的证据。新规实施后,全国400余家生活垃圾焚烧发电厂,将全部向社会公开5项常规污染物排放数据。

  统计数据表明,地球上的人类正在以100万支/分钟的速度购买着塑料瓶。到2050年,科学家预计海洋中塑料垃圾的数量将超过鱼类。陆地上的垃圾造成空气、土地和水资源的污染,海洋中的垃圾也正在快速扼杀海洋生物。地球变成了名副其实的“垃圾星球”!


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