隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化步伐的加快以及城市居住人口的不斷增長，部分城市出現(xiàn)了“垃圾圍城”的窘迫現(xiàn)象。垃圾焚燒發(fā)電一方面可以明顯的減少城市垃圾的容量，另外一方面處理過程中還有有效解決地下水源、土壤的污染問題，更重要的是垃圾焚燒所產(chǎn)生的熱量，還可用于發(fā)電、供熱。實現(xiàn)垃圾處理的“減量化、資源化、無害化”要求，該技術已逐漸成為生活垃圾處理的主要方式，對解決“垃圾圍城”等突出環(huán)境問題具有重要作用。

 

對于垃圾焚燒發(fā)電技術自身而言，由于社會是在不斷的發(fā)展和進步的，因此人們生活品質(zhì)和習性也隨之改變改變，最終影響著生活垃圾的特性，導致生活垃圾的熱值在逐漸提高。另外，更重要的是環(huán)保理念的深入人心，從而推動著垃圾焚燒發(fā)電的技術的不斷優(yōu)化和推廣。

 

PART.01垃圾焚燒發(fā)電的起源

 

1.1 國外垃圾焚燒發(fā)電的起源

 

自從十九世紀工業(yè)革命以來，西方國家走上了發(fā)展的快車道，讓人類文明得到了質(zhì)的飛躍。但是隨之而來的城市人口激增，數(shù)量龐大的居民在臟亂不堪的城市環(huán)境中艱難生存，而造成這一現(xiàn)象的源頭正是由于當?shù)卮罅烤用袢粘Ｉa(chǎn)生活所產(chǎn)生的垃圾、污水和糞便等問題沒有得到有效的解決，以至于最終導致各種傳染病的爆發(fā)，影響居民的生命健康。

 

1890年誕生了細菌學，隨著該學科的誕生和發(fā)展，人們逐漸了解了許多傳染病的病源和傳播途徑，并找到了對應的解決方法，同樣，在此過程中垃圾焚燒技術也應運而生。在1896年德國漢堡建立了人類歷史上的第一座垃圾焚燒廠。再到20世紀初期至70年代，全球的垃圾處理主流方式主要有三種：填埋、焚燒以及堆肥。20世紀90年代，發(fā)達國家用法律形式確定了循環(huán)經(jīng)濟的優(yōu)先順序，垃圾焚燒工藝流程變成垃圾“收集-運輸-焚燒(中間處理)-填埋”的系統(tǒng)方式。

 

1.2 國外焚燒技術發(fā)展歷程

 

國外垃圾焚燒技術的發(fā)展歷程可大致包括三個階段即：萌芽階段、發(fā)展階段和成熟階段。開始，處理生活垃圾的焚燒爐在英國和美國建立。緊接著，生活垃圾焚燒廠就在德國和法國建立起來了。這也意味著垃圾焚燒發(fā)電技術的萌芽。后續(xù)隨著西方發(fā)達國家原來的垃圾填埋場已經(jīng)飽和，垃圾焚燒技術由于減量化的優(yōu)勢，該技術又迎來了一次發(fā)展。再到近半個世紀以來，煙氣凈化技術和焚燒設備技術的發(fā)展，垃圾焚燒技術日漸成熟。并成為許多國家處理城市生活垃圾的首選方式。

 

1.3 國內(nèi)焚燒技術的發(fā)展歷程

 

萌芽階段：1929年上海市公共租界工部局派人赴歐洲考察生活垃圾焚燒處理新技術。1930年在上海的檳榔路(現(xiàn)安遠路)和茂海路(現(xiàn)海門路)各建設了一座生活垃圾焚燒處理廠，后續(xù)由于生活垃圾可燃物比例較低含水量高，焚燒困難運行費用高等缺點而停運。

 

發(fā)展階段：1985年，深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠—我國第一代現(xiàn)代化的城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠開始建設，1988年一期工程投產(chǎn)，采用了從日本三菱重工引進的兩臺150噸/日馬丁垃圾焚燒設備和一臺500千瓦發(fā)電機組。二期工程與1996年投產(chǎn)，增建了一臺150噸/日馬丁垃圾焚燒設備和一臺3000千瓦發(fā)電機組。

 

1.4 我國早期垃圾焚燒發(fā)電的主要問題

 

我國早期垃圾焚燒發(fā)電的主要存在以下幾點問題：第一，我國早期城市生活垃圾的熱值普遍偏低，還需要添加輔助燃料才能運轉(zhuǎn)；第二，生活垃圾在焚燒后會產(chǎn)生大量的灰渣，未能達到垃圾減量化的要求；第三，由于我國垃圾焚燒研究起步晚、投入少，導致技術相對落后，缺乏相關的技術指導，發(fā)展水平也相對滯后。

 

20世紀80年代末，深圳市首家引進了日本三菱重工生產(chǎn)的2臺處理能力150 t/d的馬丁式焚燒爐，并于1988年建成投產(chǎn)。隨后全國各地相繼建起了各種形式的垃圾焚燒廠，初期的垃圾焚燒不僅有余熱發(fā)電、供熱，還伴隨著一批不能滿足環(huán)保要求的簡易焚燒設施。

 

PART.02垃圾焚燒發(fā)電的現(xiàn)狀

 

2.1 垃圾清運體系的完善和處理率的提高

 

現(xiàn)如今，我國生活垃圾普遍使用的收集方法主要有：普通垃圾集裝箱、垃圾收集車和中轉(zhuǎn)站相結(jié)合、壓縮式垃圾集裝箱。再根據(jù)地方實際情況選擇適合的收運方法，而且垃圾收運體系的建設逐步由城鎮(zhèn)下沉到農(nóng)村，不僅有效的補齊農(nóng)村生活垃圾隨意丟棄的短板，更重要的是促進了建設美麗鄉(xiāng)村的步伐，進一步完善了我國垃圾清運體系建設。

 

隨著我國改革開放的不斷發(fā)展，經(jīng)濟水平和物質(zhì)條件都大幅度提升，“綠水青山就是金山銀山”的環(huán)保政策也不斷推進且深入人心。雖然國內(nèi)生活垃圾清運量在增長，但是無害化處理率同樣也在持續(xù)增長。近十年，我國垃圾清運量平均增速約3%，截止2020年，生活垃圾清運量已超2.35億噸，其中無害化處理量超2.34億噸，我國生活垃圾無害化處理率達99.7%。

 

 

 

在無害化處理中，衛(wèi)生填埋由于存在各種問題，衛(wèi)生填埋處理占比正在逐漸下降，而垃圾焚燒占比卻在逐漸的增加，焚燒處理在無害化處理中的占比由2010年的不到20%，到2020年已增加到超過60%。

 

2.2 垃圾熱值的提高

 

物理組成會影響生活垃圾熱值，其中熱值較高成分主要包括：紡織物、塑料、橡膠、紙張、竹木、廚余等。

 

據(jù)調(diào)查，在20世紀90年代，我國大多數(shù)城市產(chǎn)生的生活垃圾其熱值均不超過5000 k J/kg。自從進入21世紀，隨著居民的生活習慣、飲食結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟水平、消費習慣的改變，垃圾熱值在不斷升高。

 

2.3 主要處理技術

 

垃圾焚燒發(fā)電技術是利用垃圾焚燒所產(chǎn)生的熱量進行發(fā)電的一項綜合技術，該技術的關鍵設備是焚燒爐。按燃燒方式的不同，焚燒爐的型式可分為機械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐和熱解氣化焚燒爐。根據(jù)國家建設部、國家環(huán)保總局、科技部發(fā)布的《城市生活垃圾處理及污染防治技術政策》要求，并指出：“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”。它主要由垃圾焚燒爐/余熱鍋爐，煙氣凈化系統(tǒng)和汽輪發(fā)電機組組成。

 

在滲濾液的處理方法中，在焚燒廠內(nèi)建設污水處理廠是將滲濾液徹底處理的最有效的方法。另外，在焚燒廠內(nèi)建設完全獨立的處理系統(tǒng)，能夠完全地消除滲濾液，將滲濾液的危害全部消除，是最徹底的滲濾液處理方法。現(xiàn)常規(guī)且成熟的滲濾液處理工藝流程是：“調(diào)節(jié)池+預處理+厭氧反應器UASB+MBR生化處理系統(tǒng)+NF納濾膜處理系統(tǒng)+RO反滲透膜”的處理工藝。

 

20世紀90年代以來，發(fā)達國家越來越重視焚燒煙氣的污染控制，垃圾焚燒排放標準日益嚴格，用于煙氣凈化的一次性工程投資和運行費用也越來越高。要使煙氣凈化效果達到國家或地級規(guī)定排放指標，垃圾焚燒發(fā)電廠焚燒煙氣凈化系統(tǒng)必須優(yōu)化設計和強化運行管理，防止垃圾焚燒廠由于煙氣排放問題導致二次污染。

 

生活垃圾焚燒煙氣凈化系統(tǒng)主要包括：除塵、除酸、除二噁英和重金屬等。通過這幾個單元的優(yōu)化組合，從而使整個煙氣凈化系統(tǒng)不僅有效的、最大化處理去除存在于煙氣中的各種污染物，保障煙氣達標排放，而且在運行成本上經(jīng)濟可行。

 

現(xiàn)常規(guī)且成熟的煙氣凈化方式推薦采用“SNCR爐內(nèi)脫硝+半干法脫酸+干法噴射+活性炭吸附+布袋除塵”組合方案，并設置煙氣再循環(huán)。確保煙氣污染物達到環(huán)保排放要求，工藝流程如下圖所示。

 

 

爐渣：爐渣由焚燒熔渣、陶瓷、磚石碎片、鐵、其他金屬和微量殘留可燃物(約占垃圾量0.5%)組成。根據(jù)《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2014)，焚燒爐渣與煙氣處理系統(tǒng)收集的飛灰分別收集、貯存和運輸。

 

飛灰：飛灰主要產(chǎn)生的地方包括：反應塔底部收集的脫酸反應生成物和煙氣中粗煙塵的混合物，以及布袋除塵器捕集的煙氣中的灰塵。飛灰主要通過加入螯合劑的方式進行穩(wěn)定化處理，經(jīng)無害化處理達標后運至填埋場進行衛(wèi)生填埋處置。同時垃圾焚燒發(fā)電過程中所產(chǎn)生的飛灰還可能富集汞、鎘、鉛等重金屬，此時需要按照《國家危險廢物名錄》中所提及的相關規(guī)范和標準，來對飛灰中富集汞、鎘、鉛等重金屬進行處理。再按照《危險廢物貯存污染物控制標準》貯存好焚燒發(fā)電后生成飛灰。

 

2.4 相關政策法規(guī)的規(guī)范和支持

 

“十四五”城鎮(zhèn)生活垃圾分類和處理設施發(fā)展規(guī)劃提出的關于垃圾焚燒處理方面的目標要求是：到2025年底，全國城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒處理能力達到80萬噸/日左右，城市生活垃圾焚燒處理能力占比65%左右。

 

“十四五”時期是全面建成小康社會決勝階段，住房城鄉(xiāng)建設事業(yè)部面臨著更大的挑戰(zhàn)，改革發(fā)展的任務艱巨繁重，今后五年的主要發(fā)展目標之一是：城鎮(zhèn)市政基礎設施更加完善，建設和運營水平進一步提高，城市生態(tài)空間格局持續(xù)優(yōu)化，城市生活垃圾無害化處理率達到95%，力爭將城市生活垃圾回收利用率提高到35%以上，城市道路機械化清掃率達到60%。另外，農(nóng)村人居環(huán)境明顯改善，小城鎮(zhèn)建設加快發(fā)展，深入推進農(nóng)村生活垃圾治理，基本實現(xiàn)全面治理的目標，統(tǒng)籌開展農(nóng)村工業(yè)垃圾、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)垃圾治理工作。

 

住房城鄉(xiāng)建設事業(yè)“十四五”規(guī)劃提出努力營造城市宜居環(huán)境，加強城市垃圾綜合治理：因地制宜全面開展垃圾分類，完善生活垃圾統(tǒng)計指標體系，促進生活垃圾分類回收與再生資源回收體系的有效銜接，提高回收利用率。加快城市生活垃圾處理設施建設，在土地緊缺、人口密度高的城市優(yōu)先推廣焚燒處理技術。力爭到2025年，城市生活垃圾焚燒處理能力比“十三五”時期增長22萬噸/日，設市城市生活垃圾得到有效處理，縣縣具備生活垃圾無害化處理能力。

 

另外，各省市也陸續(xù)出臺針對本省的生活垃圾焚燒發(fā)電中長期專項規(guī)劃。旨在加強生活垃圾焚燒處理能力建設，著力破解設施“鄰避”難題，提高垃圾焚燒發(fā)電及其配套設施的建設標準和運行管理水平，實現(xiàn)垃圾無害化處理設施能力、布局等與實際需求相配套，推進生活垃圾無害化處理與資源化利用的全面提檔升級。

 

PART.03垃圾焚燒發(fā)電的前景

 

3.1 市場發(fā)展重點轉(zhuǎn)向中西部地區(qū)

 

 

 

垃圾焚燒發(fā)電技術由于無害化處理效果好，逐漸成為我國大中型城市垃圾處理的主要方式。該技術推廣使用至今，在我國廣東、山東、江蘇及浙江等沿海省份垃圾發(fā)電項目接近飽和，并逐漸向?qū)幭摹㈥兾骷案拭C等中西部內(nèi)陸省份拓展。由于技術的不斷改進與優(yōu)化，垃圾焚燒發(fā)電項目的推廣將更加有利于當?shù)氐陌l(fā)展，而且還可提升我國生活垃圾無害化處理率。

 

3.2 獨立焚燒發(fā)電項目轉(zhuǎn)向靜脈產(chǎn)業(yè)園(環(huán)保產(chǎn)業(yè)園)

 

靜脈產(chǎn)業(yè)園是以生活垃圾焚燒發(fā)電為依托，綜合治理城市生活垃圾、餐廚、廚余、污泥、糞便、危險廢棄物、建筑垃圾、大件垃圾、園林垃圾等固廢的綜合工業(yè)園區(qū)。生活垃圾焚燒發(fā)電廠作為靜脈產(chǎn)業(yè)園核心，是綠色能源輸出中心，不僅可以處理城市生活垃圾與陳腐垃圾，同時還能為園內(nèi)其他餐廚及污泥等項目提供協(xié)同焚燒能力，焚燒產(chǎn)生的蒸汽可以為餐廚、污泥等項目供熱。焚燒發(fā)電項目供給全園清潔電源，餐廚等項目產(chǎn)生的廢渣、沼氣等又能反哺作為焚燒項目發(fā)電原材料，達到能源梯級利用，實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)能量循環(huán)。

 

3.3 參與碳交易市場

 

垃圾焚燒發(fā)電項目由于其自身的優(yōu)勢，不僅可以避免因垃圾填埋而產(chǎn)生的溫室氣體，而且燃燒過程產(chǎn)生的熱能還可以轉(zhuǎn)化成清潔的電能，這就使得垃圾焚燒發(fā)電可以歸屬于自愿減排項目。這樣垃圾焚燒發(fā)電項目就可獲得碳減排的補貼，參與到碳排放交易市場，承擔起一份社會責任。

 

PART.04結(jié)論與展望

 

焚燒發(fā)電現(xiàn)作為我國生活垃圾處理的一種主要手段，通過該技術不僅可以有效解決“垃圾圍城”問題，而且還實現(xiàn)垃圾的資源化利用。推廣垃圾焚燒發(fā)電技術是優(yōu)化我國現(xiàn)有生活垃圾處理的重要手段、是實現(xiàn)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”的關鍵戰(zhàn)略。我們有理由相信，垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)會繼續(xù)向前發(fā)展，技術水平不斷優(yōu)化提升，垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)在我國將擁有廣闊的發(fā)展空間。

 

（文章來源 ： 廣東化工）