洪 雷 ，王小文，姬艷梅，梁寶翠

（西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，陜西 西 安 7 10127）

垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用探討

洪 雷 ，王小文，姬艷梅，梁寶翠

（西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，陜西 西 安 7 10127）

介紹了垃圾焚燒發(fā)電的研究進(jìn)展及利用情況，分析了垃圾發(fā)電技術(shù)優(yōu)勢(shì)和由此帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，并針對(duì)性地提出了一些建議及對(duì)策。

城市垃圾；焚燒發(fā)電；二惡英

1 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)進(jìn)展

從20世紀(jì)70年代，一些發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始利用垃圾焚燒進(jìn)行發(fā)電。最先利用垃圾發(fā)電的是德國(guó)和法國(guó)，近30 a來(lái)，美國(guó)和日本在垃圾發(fā)電方面的發(fā)展也相當(dāng)迅速。1965年，聯(lián)邦德國(guó)就已建有垃圾焚燒爐7臺(tái)，垃圾焚燒量每年達(dá)78萬(wàn)t，垃圾發(fā)電受益人口為245萬(wàn)人；到1985年，垃圾焚燒爐已增至46臺(tái)，垃圾年焚燒量為800萬(wàn)t，可向2 120萬(wàn)人供電，受益人口占總?cè)丝诘?4．3%。法國(guó)共有垃圾焚燒爐約300臺(tái)，可以焚燒40%的城市垃圾。美國(guó)自20世紀(jì)80年代起投資70億美元，興建90座垃圾焚燒廠。90年代初，美國(guó)垃圾焚燒發(fā)電占總垃圾處理量的18%，2000年已達(dá)40%。在美國(guó)的底特律市擁有世界上最大的日處理垃圾4 000 t的垃圾發(fā)電廠；日本城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)發(fā)展很快，1989年焚燒處理垃圾的比例已占總量的73．9%，90年代升至84%，到2010年垃圾處理將完全采用焚燒法［1］。

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，垃圾污染日益嚴(yán)重，處理不當(dāng)會(huì)制約城市的生存與發(fā)展。為此，我國(guó)制定了《全國(guó)城市生活垃圾無(wú)害化處理設(shè)施建設(shè)“十一五”規(guī)劃》 （發(fā)改投資［2007］1760號(hào)），到“十一五”末期，規(guī)劃目標(biāo)為全國(guó)城市生活垃圾無(wú)害化處理率達(dá)到60%。其中設(shè)市城市生活垃圾無(wú)害化處理率達(dá)到70%，縣城生活垃圾無(wú)害化處理率達(dá)到30%；同時(shí)，要減少東部地區(qū)、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的原生生活垃圾的填埋量，節(jié)省土地資源，鼓勵(lì)選用先進(jìn)的垃圾焚燒處理技術(shù)。到“十一五”末期。東部地區(qū)設(shè)市城市的焚燒處理率將不低于35%。在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施垃圾處理收費(fèi)制度，并進(jìn)一步加大了對(duì)垃圾發(fā)電的政策支持力度。目前城市生活垃圾較可靠的處理方式有衛(wèi)生填埋、焚燒發(fā)電和堆肥。在我國(guó)，填埋占70%，焚燒和堆肥等占10%，剩余20%難以回收。

我國(guó)于1985年首次引用垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)，近20 a來(lái)發(fā)展很快。截至2008年底，我國(guó)已建成56座垃圾發(fā)電站，僅2010年就擬建41座垃圾發(fā)電廠。其中，河北擬建4座；天津、福建各擬建3座；重慶、江西、湖北、廣西、四川各擬建2座；山西、浙江、安徽、河南、湖南、海南、陜西各1座；而廣東居首，建設(shè)14座。地域分布以珠三角、長(zhǎng)三角、環(huán)渤海及沿海城市為主。

2 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)工藝流程

垃圾焚燒發(fā)電是把各種垃圾收集后，對(duì)熱值較高的部分進(jìn)行高溫焚燒，在高溫焚燒中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽推動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。其主要流程如圖1所示。

3 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)優(yōu)勢(shì)

3.1 環(huán)境方面［2］

1）減容效果好。垃圾焚燒處理可以使城市生活垃圾的體積減少80%～90%。

2）消毒徹底。高溫燃燒可以使垃圾中的有害成分得到完全分解，并能徹底殺滅病原菌，尤其是對(duì)于可燃性致癌物、病毒性污染物、劇毒性有機(jī)物等焚燒是比較有效的處理方法。

3）減輕或消除后續(xù)處置過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響。

圖1 垃圾焚燒發(fā)電主要工藝流程

4）有利于實(shí)現(xiàn)城市垃圾的資源化。垃圾焚燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?，其熱能被廢熱鍋爐吸收轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，可以用?lái)供熱或發(fā)電。

5）處理效率高，焚燒廠占地面積小，可以節(jié)約城市用地。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

如果處理得當(dāng)，利用1 t垃圾可發(fā)電300～400 kW·h。各地政府對(duì)垃圾焚燒發(fā)電都有一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)助。由于垃圾焚燒發(fā)電廠的服務(wù)期限一般為25 a左右，這意味者其穩(wěn)定收益期將長(zhǎng)達(dá)25 a。而且垃圾焚燒發(fā)電廠的收益穩(wěn)定、運(yùn)營(yíng)成本低廉并享有一定的稅收優(yōu)惠政策，能給投資者帶來(lái)穩(wěn)定、高額的回報(bào)。

4 垃圾焚燒發(fā)電帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題

4.1 二惡英的排放

二惡英全稱(chēng)分別是多氯二苯并二惡英（簡(jiǎn)稱(chēng)PCDDs，由2個(gè)氧原子聯(lián)結(jié)2個(gè)被氯原子取代的苯環(huán)） 和多氯二苯并呋喃（簡(jiǎn)稱(chēng)PCDFs，由1個(gè)氧原子聯(lián)結(jié)2個(gè)被氯原子取代的苯環(huán)）。其中PCDDs有75種異構(gòu)體，PCDFs有135種異構(gòu)體。

二惡英的毒性與氯原子取代的位置密切相關(guān)，尤以2、3、7、8這4個(gè)共平面取代的位置上都有氯原子的二惡英同族體具有毒性，2、3、7、8 TCDD被公認(rèn)為是最毒物。毒性約為氰化鉀的1 000倍，俗稱(chēng)世紀(jì)劇毒。二惡英對(duì)哺乳動(dòng)物的毒性和氯化芬烴相似，表現(xiàn)為：體重減輕，胸腺萎縮，免疫系統(tǒng)受損，肝損傷及卟淋病，氯痤瘡及皮膚病變；組織發(fā)育不全或過(guò)度增長(zhǎng)，及致畸、致癌、致突變。不同動(dòng)物對(duì)二惡英毒性的敏感度有明顯差異。

4.2 廢水、廢氣污染

垃圾進(jìn)入焚燒發(fā)電廠后，在卸料、堆放、加料過(guò)程中易產(chǎn)生惡臭氣體，主要污染因子為H2S、NH3等。垃圾車(chē)在卸料過(guò)程中因卸料門(mén)開(kāi)啟、垃圾遺撒等原因，會(huì)造成電廠卸料平臺(tái)存留部分垃圾臭氣。垃圾堆放、燃燒過(guò)程會(huì)產(chǎn)生滲瀝液，應(yīng)將滲瀝液收集并進(jìn)行處理。

4.3 固體廢物

焚燒后的垃圾含有重金屬鉛、鎘、汞等。如果不能妥善處理這些廢物，將會(huì)對(duì)人的身體健康構(gòu)成極大的威脅。目前在美國(guó)，垃圾發(fā)電焚化爐是汞污染的第二大罪魁禍?zhǔn)祝?］。

5 垃圾焚燒發(fā)電引起的公眾關(guān)注度日益提高

2008年10月，在江蘇吳江平望鎮(zhèn)，當(dāng)?shù)財(cái)?shù)千居民因?yàn)榉磳?duì)建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠，聚集于該廠，并擁堵了過(guò)道。2009年底，廣東番禺地區(qū)的居民因?yàn)榉磳?duì)建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠舉行了游行示威活動(dòng)。另外，北京、上海、李坑、花都等地的垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目也都受到了周?chē)用竦馁|(zhì)疑乃至反對(duì)。2010年5月，廣東東莞石新社區(qū)600多名村民因不滿(mǎn)垃圾焚燒廠選址依次到鎮(zhèn)內(nèi)4個(gè)主要路口“散步”。

垃圾焚燒發(fā)電廠涉及人數(shù)龐大以及其生命健康，因而動(dòng)員力特別強(qiáng)。因此與征地、拆遷、司法等引發(fā)的群體性事件相比，因垃圾焚燒而引起的群體性事件對(duì)社會(huì)穩(wěn)定所構(gòu)成的威脅更大。引發(fā)這些矛盾的原因：①政府的決策不夠公開(kāi)、透明，不能使更多的民意被尊重和參與；②某些垃圾焚燒發(fā)電廠的選址不夠合理，距離居民區(qū)太近，其產(chǎn)生的廢氣、廢水、噪聲等不同程度地影響了居民的身體健康；③某些垃圾發(fā)電廠的排放標(biāo)準(zhǔn)不夠嚴(yán)格，其排放的污染物大大超標(biāo)；④與居民的環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng)有一定的關(guān)系。民眾無(wú)論是出于對(duì)污染物控制的不信任還是垃圾混合燃燒產(chǎn)生更多污染的恐懼，都表現(xiàn)出強(qiáng)烈的反對(duì)態(tài)度。

6 合理利用焚燒發(fā)電技術(shù)

6.1 重新制定垃圾焚燒發(fā)電廠的排放標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)的垃圾焚燒發(fā)電廠排放標(biāo)準(zhǔn)是環(huán)保部于2001年頒布的《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》，但是此標(biāo)準(zhǔn)與歐洲國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相差較多。其中二惡英類(lèi)排放限制歐盟為0．1 TEQ-ng/m3，而我國(guó)為1 TEQ-ng/m3。由于焚燒過(guò)程不透明，存在廠家偷工減料的現(xiàn)象，焚燒質(zhì)量無(wú)從保證。盡管多數(shù)垃圾焚燒廠都聲稱(chēng)自己的焚燒質(zhì)量達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)，但中科院大連化學(xué)物理所和中科院研究生院的科研團(tuán)隊(duì)選擇國(guó)內(nèi)19家垃圾焚燒廠歷時(shí)1 a調(diào)研二惡英排放情況發(fā)現(xiàn)，16%的廠家達(dá)不到我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，幾乎70%的廠家達(dá)不到歐洲標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)分析顯示：19個(gè)樣本焚燒爐的二惡英/呋喃物質(zhì)的排放量在 0．042～2．461，平均值為 0．423 TEQ-ng/m3，遠(yuǎn)高于歐盟標(biāo)準(zhǔn)［4］。此項(xiàng)科研報(bào)告已于2009年發(fā)表于國(guó)際知名的化學(xué)科學(xué)雜志《Chemosphere》。為了垃圾焚燒發(fā)電這一產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展和人民群眾的健康考慮，有必要重新制定嚴(yán)格的新標(biāo)準(zhǔn)。

6.2 健全垃圾分類(lèi)與回收處理

垃圾分類(lèi)與回收處理不僅可以減少可利用資源的浪費(fèi)，使得垃圾焚燒的成本降低，燃燒效率更高，而且燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的污染物也會(huì)減少。90%的垃圾可以回收和重新利用，如能將垃圾分類(lèi)與回收做到極致，不僅能夠提高原料利用率，減少不必要的浪費(fèi)，而且將從根本上減少垃圾焚燒發(fā)電廠與填埋場(chǎng)的建設(shè)。應(yīng)將垃圾分類(lèi)與回收和垃圾焚燒發(fā)電更好地結(jié)合起來(lái)，垃圾焚燒發(fā)電的前提是必須做好垃圾分類(lèi)與回收工作。

6.3 項(xiàng)目全過(guò)程必須公開(kāi)透明

在項(xiàng)目立項(xiàng)、選址、環(huán)境評(píng)估等全過(guò)程中，都必須做到公開(kāi)透明。應(yīng)充分注意公眾的廣泛性與代表性。在公眾知情的情況下開(kāi)展環(huán)評(píng)工作，應(yīng)告知公眾該項(xiàng)目的有關(guān)信息，包括垃圾焚燒發(fā)電廠的概況，主要的環(huán)境影響、影響范圍和程度。

6.4 規(guī)模及工藝要嚴(yán)格要求

垃圾焚燒發(fā)電廠必須具有一定的規(guī)模，這樣才能實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)生產(chǎn)的目的，如果規(guī)模不夠，不僅不能盈利，還要財(cái)政補(bǔ)貼，也沒(méi)有足夠的資金來(lái)采用更加先進(jìn)的工藝和設(shè)備，其排放的污染物也很難達(dá)到國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)。新建焚燒發(fā)電廠應(yīng)優(yōu)先選用成熟技術(shù)，審慎采用目前尚未得到實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證的焚燒爐型。其中基本技術(shù)要求：生活垃圾在焚燒爐內(nèi)應(yīng)得到充分燃燒，二次燃燒室內(nèi)的煙氣在不低于850℃的條件下滯留時(shí)間不小于2 s，焚燒爐渣熱灼減率應(yīng)控制在5%以?xún)?nèi)。

6.5 進(jìn)一步規(guī)范生活垃圾處理企業(yè)環(huán)境管理

生活垃圾處理企業(yè)要建立污染排放日常監(jiān)測(cè)制度，每月向環(huán)境保護(hù)行政主管部門(mén)和市容環(huán)衛(wèi)行政主管部門(mén)報(bào)告運(yùn)行情況和監(jiān)測(cè)結(jié)果并向社會(huì)公開(kāi)。新建生活垃圾焚燒設(shè)施必須安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)燃燒溫度等主要運(yùn)行工況和煙塵、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等主要污染物排放情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在企業(yè)主要出入口附近等顯著位置設(shè)立顯示屏，向社會(huì)公示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；要記錄并定期公開(kāi)活性炭使用量，接受社會(huì)監(jiān)督。自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)與環(huán)境保護(hù)行政主管部門(mén)和市容環(huán)衛(wèi)行政主管部門(mén)聯(lián)網(wǎng)。

7 結(jié)論

生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目作為生活垃圾減量化、資源化、無(wú)害化的最有效手段，是垃圾處理的一個(gè)重要發(fā)展方向。然而，垃圾發(fā)電項(xiàng)目中的二次污染問(wèn)題日益引起人們的關(guān)注。垃圾發(fā)電項(xiàng)目引起的矛盾也在不斷增多，應(yīng)該采取各種措施加以解決，使得垃圾發(fā)電項(xiàng)目成為更有效，更易為群眾所接受的新型環(huán)保產(chǎn)業(yè)。

［1］張玉紅，韓陽(yáng)．關(guān)于垃圾焚燒發(fā)電的思考［J］．中國(guó)環(huán)境管理，2007（4）：21-23．

［2］時(shí)璟麗，張成．垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)［J］．可再生能源，2005（2）：63-66．

［3］張寶峰．垃圾發(fā)電的優(yōu)勢(shì)及存在問(wèn)題［J］．西北電力技術(shù)，2005（3）：42-43．

［4］徐楠．【垃圾戰(zhàn)爭(zhēng)】國(guó)內(nèi)獨(dú)家披露中科院專(zhuān)家權(quán)威科研報(bào)告：中國(guó)垃圾焚燒排放起底［N］．南方周末，2009-11-04．

Research Advances and Applications of Waste Incineration-power Generation

Hong Lei,Wang Xiaowen,Ji Yanmei,Liang Baocui
（College of Urban and Environmental Science,Northwest University,Xi’an Shaanxi 710127）

Research advances and applications of waste incineration-power generation were introduced．The superiority of waste power generation and its environmental problems were analyzed．Finally,some suggestions and countermeasures about waste incineration-power generation were put forward．

municipal waste；incineration-power generation；dioxins

X705

B

1005-8206（2011）03-0055-03

2010-12-22

洪雷（1987—），碩士在讀，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境污染與防治。E-mail：honglei_2007@163．com。

（責(zé)任編輯：張藝）