生活垃圾分類和焚燒是生活垃圾管理的兩個重要方面。垃圾分類是一項生態(tài)文明工程,是一件利國利民的大好事。垃圾焚燒是一種可以大規(guī)模處置生活垃圾的有效方式,是世界上最主要的垃圾處理技術(shù)之一。當前我國環(huán)保維權(quán)運動盛行,一些反對垃圾焚燒的人士認為,垃圾分類可以替代垃圾焚燒,搞垃圾分類就不用建垃圾焚燒廠,搞垃圾焚燒就是否認垃圾分類。如何認識兩者之間的關(guān)系,影響到垃圾處理行業(yè)的發(fā)展方向,事關(guān)城市的安全運行和社會的和諧穩(wěn)定。
一、垃圾分類與垃圾焚燒的概念
(一)垃圾分類的概念
《市容環(huán)境衛(wèi)生術(shù)語標準》(CJJ/T65-2004)把垃圾分類收集定義為“將垃圾中的各類物質(zhì)按一定要求分類投棄和收集的行為。”我國行業(yè)標準《生活垃圾分類及其評價標準》(修訂送審稿)把垃圾分類定義為“按垃圾的不同成分、屬性、回收利用價值以及對環(huán)境的影響,并根據(jù)不同處理方式的要求,分成屬性不同的若干種類?!?/p>
正確理解垃圾分類的概念,要把握以下幾個方面:
1.垃圾分類是垃圾產(chǎn)生之后的歸類、收集、投遞行為,不包括垃圾分類之后的分類處理過程,否則垃圾分類與垃圾分類處理就沒有界限了。垃圾分類處理是另一個概念,包括重復(fù)利用、再生利用、能量利用(焚燒處理)、安全填埋等方面,這里的每個方面又都是一個十分復(fù)雜和龐大的處理技術(shù)體系。
2.垃圾分類的主體是城市公民。垃圾分類是公民在家庭私環(huán)境下自覺的、重復(fù)的、持續(xù)性的微行為。政府和機械設(shè)備無法替代主體。政府是推動者,機械設(shè)備是輔助手段。垃圾分類是一項社會性的工作。
3.垃圾分類是因地制宜的分類行為。垃圾分類沒有絕對固定的標準,可以搞多種分法,關(guān)鍵是要有利于后續(xù)的“減量化、資源化、無害化”處理。
4.垃圾分類不等同于垃圾減量。垃圾分類本身并不直接減量(有些人把可回收物部分視作是垃圾分類的減量成效),而是為垃圾減量創(chuàng)造一定的條件。垃圾減量的途徑只有兩種,一是預(yù)防產(chǎn)生。二是分類處理。
(二)垃圾焚燒的概念
目前,《生活垃圾焚燒污染控制標準》等國家標準沒有明確垃圾焚燒的概念。垃圾處理行業(yè)所指的垃圾焚燒是一種廢物處理的方法,通過焚燒廢物中的有機物質(zhì),使垃圾變成穩(wěn)定的、無害的灰渣類物質(zhì)。焚燒與其他高溫垃圾處理系統(tǒng),皆被稱為“熱處理”。
1.垃圾焚燒是一種古老的垃圾處理方式,并非當前應(yīng)對“垃圾圍城”而出現(xiàn)的新事物。早在1876年,世界上就建成了第一個城市垃圾焚燒爐,位于英國的曼徹斯特市。德國第一個城市生活垃圾焚燒爐建于1892年的漢堡市。經(jīng)過100多年的發(fā)展,現(xiàn)代化的垃圾焚燒技術(shù)非常先進。
2.垃圾焚燒是一種可以同時實現(xiàn)生活垃圾“減量化、資源化、無害化”目標的處理技術(shù)。通過焚燒處理,一般生活垃圾的體積和重量可分別縮減90%和80%。垃圾焚燒是一種能源回收技術(shù),可以發(fā)電,也可以提供熱能。焚燒時的高溫可以消滅各種病原體。
3.垃圾焚燒與垃圾減量、垃圾分類、垃圾填埋是多元互補關(guān)系,不是替代和對立關(guān)系。垃圾焚燒不是作為一個孤立事物而存在。垃圾減量和垃圾分類側(cè)重于管理,是垃圾管理的前端環(huán)節(jié);垃圾焚燒側(cè)重于技術(shù),是垃圾管理的后端環(huán)節(jié)。垃圾焚燒和垃圾填埋都是垃圾處置的必要方面。
目前世界上使用較廣的垃圾焚燒處理技術(shù)主要有機械爐排式、回轉(zhuǎn)式、流化床、熱解氣化等4種。焚化垃圾時會將垃圾轉(zhuǎn)化為灰燼、廢氣和熱力?;覡a大多由廢物中的無機物質(zhì)組成,通常以固體和廢氣中的微粒等形式呈現(xiàn)。廢氣在排放到大氣之前,需要去除其中的污染氣體和微粒。其余殘余物則用于堆填或資源化利用。
二、垃圾分類對垃圾焚燒的重要性分析
(一)垃圾分類有利于提高垃圾熱值
生活垃圾的低位熱值決定了生活垃圾是否適宜焚燒。垃圾焚燒設(shè)計熱值的確定,關(guān)系到整個焚燒廠壽命期間的運行效率與成本。若設(shè)計點定得過低,當垃圾熱值較高時,為滿足焚燒爐的熱負荷要求,垃圾處理量將下降;若設(shè)計點定得過高,導(dǎo)致爐膛容積熱負荷長期處于低水平運行,將會造成運行困難,運行成本提高。
我國《城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策》規(guī)定焚燒適用于進爐垃圾平均熱值高于5000kJ/kg。一般認為,低位發(fā)熱量小于3300kJ/kg的垃圾不易采用焚燒處理,介于3300~5000kJ/kg的垃圾可以采用焚燒處理,大于5000kJ/kg的垃圾適宜焚燒處理。為了確保垃圾的徹底燃燒和控制二噁英的產(chǎn)生,《生活垃圾焚燒污染控制標準》要求生活垃圾的焚燒溫度要大于850℃,停留時間要大于2S。根據(jù)熱量衡算,垃圾進爐低位發(fā)熱量應(yīng)達到6280kJ/kg,考慮到整個焚燒工藝系統(tǒng)的經(jīng)濟性,業(yè)內(nèi)人士提出7000kJ/kg經(jīng)濟熱值的觀點。
我國生活垃圾含水量大、熱值低,加強垃圾分類,分離生物質(zhì)垃圾,對于降低剩余垃圾的水分、提高其低位熱值的效果是非常明顯的。以杭州為例,在推行生活垃圾分類之前,生活垃圾的含水率約為55%,平均低位熱值約為5020kJ/kg(1200kcal/kg)。在推行垃圾分類3年之后,剩余垃圾的含水量比分類前下降了20%以上,熱值提高近1倍,垃圾焚燒效率和發(fā)電量顯著提升。
李愛民等研究表明:剩余垃圾的水分含量會隨著生物質(zhì)垃圾分類率的提高而降低,當生物質(zhì)垃圾分類率為20%時,剩余垃圾的低位熱值將由4419kJ/kg升高到5465kJ/kg,當生物質(zhì)垃圾分類率為28.6%時,剩余垃圾的低位熱值將達到6002kJ/kg。如果生物質(zhì)垃圾分類率達到39%,剩余垃圾的低位熱值將達到7000kJ/kg,這一熱值可以很經(jīng)濟地實現(xiàn)自行焚燒。可以看出,垃圾分類是提高垃圾熱值的有效途徑。政府部門應(yīng)當堅定不移地推行垃圾分類,市民更應(yīng)當積極參與垃圾分類,仔細分離出生物質(zhì)垃圾(廚余垃圾),提高垃圾熱值。
(二)垃圾分類有利于改善垃圾焚燒的穩(wěn)定性和安全性,提高發(fā)電效益
在城市生活垃圾焚燒熱能資源回收過程中,既要努力提高焚燒廠的發(fā)電效益,又要保證設(shè)施的穩(wěn)定性和安全性。垃圾所含的鹽分、塑料成分較高,與其他燃料相比,焚燒所產(chǎn)生的煙氣中含有大量的氯化氫等腐蝕性氣體和灰分,是嚴重腐蝕余熱鍋爐系統(tǒng)中各換熱部件的主要因素,也是制約焚燒發(fā)電效益的主要因素。
余熱鍋爐過熱蒸汽參數(shù)是影響焚燒發(fā)電效益的主要因素。在國際上,較多應(yīng)用的生活垃圾焚燒廠主蒸汽參數(shù)有兩種,一種是中溫中壓蒸汽參數(shù),溫度400℃,壓力4.0MPa;另一種為中溫次高壓參數(shù),溫度450℃,壓力6.5MPa。這兩種技術(shù)均已成熟,在國內(nèi)進行制造和設(shè)計不存在問題,這兩種參數(shù)的主要區(qū)別在于過熱器的材質(zhì)。中溫次高壓的發(fā)電效益高于中溫中壓,但制造成本大大高于中溫中壓,增加了鍋爐設(shè)備的投資。
過熱器的工作煙溫較高,管內(nèi)工質(zhì)為蒸汽,它是最容易發(fā)生高溫腐蝕的部件。而且過熱器的腐蝕是一個連續(xù)進行的過程,致腐質(zhì)源源不斷地補充到腐蝕前沿進行化學反應(yīng)。主蒸汽參數(shù)的提高,必將帶來鍋爐煙氣側(cè)受熱面溫度增加,從而使鍋爐受熱面受到來自HCl和SOX等腐蝕性化學成分的威脅,其結(jié)果是加速過熱器的腐蝕,帶來管道的安全問題。2010年李坑垃圾廠發(fā)生的管道爆炸事故,就是因為長期進行垃圾混燒,沒有去除其中的有害物質(zhì),特別是廢塑料。塑料燃燒后產(chǎn)生的HCl,腐蝕損壞管道,導(dǎo)致事故發(fā)生。
垃圾中的塑料和廚余垃圾中的鹽分是煙氣中氯及其化合物的主要來源。在現(xiàn)有的經(jīng)濟技術(shù)條件下,想要更好地維護垃圾焚燒的安全性和穩(wěn)定性,提高焚燒發(fā)電效益,最好的辦法就是堅定不移推行垃圾分類,減少垃圾中的氯、硫源。垃圾分類是提高垃圾焚燒安全性和資源化利用效率的最好的預(yù)處理措施。
(三)垃圾分類有利于煙氣污染控制,減少二噁英產(chǎn)生
垃圾焚燒廠周邊居民反對垃圾焚燒的一個主要原因在于擔憂垃圾焚燒產(chǎn)生的二噁英等污染物影響身體健康和生命安全。雖然現(xiàn)代化的煙氣污染控制技術(shù)完全可以防控二噁英、重金屬等污染物,但是我們不能否認煙氣污染控制的復(fù)雜性。
生活垃圾在焚燒過程中,二噁英的生成機理相當復(fù)雜,主要有以下幾個方面:
1.生活垃圾中本身含有微量的二噁英,由于二噁英具有熱穩(wěn)定性,盡管大部分在高溫燃燒時得以分解,但仍會有一部分在燃燒以后排放出來。
2.含氯前體物在燃燒中生成二噁英,前體物包括聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等,在燃燒中前體物分子通過重排、自由基縮合、脫氯或其他分子反應(yīng)等過程生成二噁英,這部分二噁英在高溫燃燒條件下大部分也會被分解。
3.當燃燒不充分時,煙氣中產(chǎn)生過多的未燃燼物質(zhì),在300-500℃的溫度條件下遇到適量的觸媒物質(zhì)(主要為重金屬,特別是銅等),那么在高溫燃燒中已經(jīng)分解的二噁英將重新生成。
針對以上二噁英的生成條件,加強垃圾分類,較大程度上能控制二噁英的排放:垃圾分類提高了垃圾熱值,使垃圾焚燒更加充分,有利于二噁英的高溫分解;垃圾分類減少了塑料和廚余垃圾等氯源,阻止二噁英前體物的合成;垃圾分類去除了電池、油漆、燈管等有害垃圾,減少了垃圾重金屬來源,如銅等觸媒物質(zhì);垃圾分類去除了玻璃等熔融物質(zhì),爐排不會發(fā)生粘結(jié)飛灰的問題,使垃圾焚燒更加充分,從而控制煙氣中的一氧化碳的含量及二噁英的生成量。
三、垃圾焚燒對于垃圾分類的重要性分析
垃圾焚燒是世界上最主要的分類處理方式之一?,F(xiàn)今被廣泛采用的生活垃圾處理方法主要有三種,即填埋、堆肥和焚燒,其中填埋處理作為傳統(tǒng)垃圾處理方法占了較大比例。自20世紀70年代中期以來,人們逐漸認識到垃圾也是一種可利用的能源,尤其是認識到能源終將枯竭,土地資源越來越寶貴以后,許多發(fā)達國家都十分重視城市生活垃圾的資源化和能源化,大力推行垃圾分類收集,成功運用了垃圾焚燒發(fā)電技術(shù),逐步形成了城市生活垃圾資源化這門新興產(chǎn)業(yè),并取得了可觀的社會和經(jīng)濟效益。
歐洲可謂垃圾焚燒處理技術(shù)的發(fā)源地。目前歐洲共有19個國家采用焚燒方式處理生活垃圾,共有470多座垃圾焚燒利用設(shè)施。
美國和日本也是垃圾焚燒大國。上個世紀九十年代以來,美國垃圾處理以衛(wèi)生填埋為主(約占一半),生活垃圾管理以可再生資源回收為主,在垃圾焚燒廠方面注重運營,而不是建設(shè)新的設(shè)施。但近幾年,美國又重新開始認識到垃圾焚燒建設(shè)的必要性。2012年,美國共有85座垃圾焚燒利用設(shè)施,其中77座由私有企業(yè)運營,8座由公共部門運營。此外,美國有20個新建和擴建項目。
日本是世界上使用焚燒處理生活垃圾比例最高的國家。不但大城市的生活垃圾采用焚燒進行處理,市、町、村的生活垃圾也基本上采用此方法。日本全國現(xiàn)有1200多座垃圾焚燒廠,平均規(guī)模從10噸/日到300噸/日不等。另外,日本是世界上推行垃圾分類做得最好的國家之一,很多人認為日本的垃圾焚燒能力在減小,其實這是一種誤解。盡管日本垃圾焚燒廠的總數(shù)在減少,但是連續(xù)式垃圾焚燒廠的數(shù)量仍然呈增加趨勢,與2000年相比,2009年日本連續(xù)式焚燒廠數(shù)量增加了20%,總的焚燒處理能力并沒有減少。
日本、德國是世界上垃圾分類管理水平最先進的國家,也是采用垃圾焚燒為主的處理方式。兩國在循環(huán)經(jīng)濟立法中確定了固體廢物處理的技術(shù)等級順序:首先是預(yù)防產(chǎn)生,少產(chǎn)生;其次是重復(fù)利用;再次是回收利用(包括堆肥);第四是焚燒回收能源;最終是填埋處置。垃圾分類包含于前三個技術(shù)等級之中,垃圾焚燒是垃圾分類后的第四個技術(shù)等級,垃圾分類與垃圾焚燒相輔相成,缺一不可。
根據(jù)《城市建設(shè)統(tǒng)計年報(2011年)》,我國垃圾焚燒廠數(shù)量為109座,焚燒處理能力規(guī)模達到9萬噸/日,焚燒處理能力所占比例達到23%,是2001年焚燒處理能力6520噸/日的13.8倍。這說明焚燒技術(shù)在我國垃圾處理中分量越來越重。從地區(qū)分布來看,2/3以上垃圾焚燒廠集中在東部地區(qū),其中,廣東、浙江、江蘇位居前三。但我國生活垃圾含水率高、熱值低、成分復(fù)雜,其原料品質(zhì)沒有西方國家的好,生活垃圾的資源化利用和無害化處理的難度更大,更加需要依靠垃圾焚燒方式。
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(責任編輯:趙靜)