生活垃圾分類和焚燒是生活垃圾管理的兩個(gè)重要方面。垃圾分類是一項(xiàng)生態(tài)文明工程,是一件利國(guó)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(dāng)前我國(guó)環(huán)保維權(quán)運(yùn)動(dòng)盛行,一些反對(duì)垃圾焚燒的人士認(rèn)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(rèn)垃圾分類。如何認(rèn)識(shí)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(yùn)行和社會(huì)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(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)》(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?!蔽覈?guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾分類及其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(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(jià)值以及對(duì)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。”
正確理解垃圾分類的概念,要把握以下幾個(gè)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(guò)程,否則垃圾分類與垃圾分類處理就沒(méi)有界限了。垃圾分類處理是另一個(gè)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(gè)方面又都是一個(gè)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(jué)的、重復(fù)的、持續(xù)性的微行為。政府和機(jī)械設(shè)備無(wú)法替代主體。政府是推動(dòng)者,機(jī)械設(shè)備是輔助手段。垃圾分類是一項(xiàng)社會(huì)性的工作。
3.垃圾分類是因地制宜的分類行為。垃圾分類沒(méi)有絕對(duì)固定的標(biāo)準(zhǔn),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(wú)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(biāo)準(zhǔn)》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)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(guò)焚燒廢物中的有機(jī)物質(zhì),使垃圾變成穩(wěn)定的、無(wú)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(dāng)前應(yīng)對(duì)“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(gè)城市垃圾焚燒爐,位于英國(guó)的曼徹斯特市。德國(guó)第一個(gè)城市生活垃圾焚燒爐建于1892年的漢堡市。經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展,現(xiàn)代化的垃圾焚燒技術(shù)非常先進(jìn)。
2.垃圾焚燒是一種可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)生活垃圾“減量化、資源化、無(wú)害化”目標(biāo)的處理技術(shù)。通過(guò)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(shí)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(bǔ)關(guān)系,不是替代和對(duì)立關(guān)系。垃圾焚燒不是作為一個(gè)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(jī)械爐排式、回轉(zhuǎn)式、流化床、熱解氣化等4種。焚化垃圾時(shí)會(huì)將垃圾轉(zhuǎn)化為灰燼、廢氣和熱力。灰燼大多由廢物中的無(wú)機(jī)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(duì)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(jì)熱值的確定,關(guān)系到整個(gè)焚燒廠壽命期間的運(yùn)行效率與成本。若設(shè)計(jì)點(diǎn)定得過(guò)低,當(dāng)垃圾熱值較高時(shí),為滿足焚燒爐的熱負(fù)荷要求,垃圾處理量將下降;若設(shè)計(jì)點(diǎn)定得過(guò)高,導(dǎo)致爐膛容積熱負(fù)荷長(zhǎng)期處于低水平運(yùn)行,將會(huì)造成運(yùn)行困難,運(yùn)行成本提高。
我國(guó)《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(jìn)爐垃圾平均熱值高于5000kJ/kg。一般認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)》要求生活垃圾的焚燒溫度要大于850℃,停留時(shí)間要大于2S。根據(jù)熱量衡算,垃圾進(jìn)爐低位發(fā)熱量應(yīng)達(dá)到6280kJ/kg,考慮到整個(gè)焚燒工藝系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性,業(yè)內(nèi)人士提出7000kJ/kg經(jīng)濟(jì)熱值的觀點(diǎn)。
我國(guó)生活垃圾含水量大、熱值低,加強(qiáng)垃圾分類,分離生物質(zhì)垃圾,對(duì)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(ài)民等研究表明:剩余垃圾的水分含量會(huì)隨著生物質(zhì)垃圾分類率的提高而降低,當(dāng)生物質(zhì)垃圾分類率為20%時(shí),剩余垃圾的低位熱值將由4419kJ/kg升高到5465kJ/kg,當(dāng)生物質(zhì)垃圾分類率為28.6%時(shí),剩余垃圾的低位熱值將達(dá)到6002kJ/kg。如果生物質(zhì)垃圾分類率達(dá)到39%,剩余垃圾的低位熱值將達(dá)到7000kJ/kg,這一熱值可以很經(jīng)濟(jì)地實(shí)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(dāng)堅(jiān)定不移地推行垃圾分類,市民更應(yīng)當(dāng)積極參與垃圾分類,仔細(xì)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(guò)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(yán)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(guò)熱蒸汽參數(shù)是影響焚燒發(fā)電效益的主要因素。在國(guó)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(guó)內(nèi)進(jìn)行制造和設(shè)計(jì)不存在問(wèn)題,這兩種參數(shù)的主要區(qū)別在于過(guò)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(guò)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(guò)熱器的腐蝕是一個(gè)連續(xù)進(jìn)行的過(guò)程,致腐質(zhì)源源不斷地補(bǔ)充到腐蝕前沿進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。主蒸汽參數(shù)的提高,必將帶來(lái)鍋爐煙氣側(cè)受熱面溫度增加,從而使鍋爐受熱面受到來(lái)自HCl和SOX等腐蝕性化學(xué)成分的威脅,其結(jié)果是加速過(guò)熱器的腐蝕,帶來(lái)管道的安全問(wèn)題。2010年李坑垃圾廠發(fā)生的管道爆炸事故,就是因?yàn)殚L(zhǎng)期進(jìn)行垃圾混燒,沒(méi)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(lái)源。在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下,想要更好地維護(hù)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(jiān)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(duì)垃圾焚燒的一個(gè)主要原因在于擔(dān)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(rèn)煙氣污染控制的復(fù)雜性。
生活垃圾在焚燒過(guò)程中,二噁英的生成機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜,主要有以下幾個(gè)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(shí)得以分解,但仍會(huì)有一部分在燃燒以后排放出來(lái)。
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(guò)重排、自由基縮合、脫氯或其他分子反應(yīng)等過(guò)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(huì)被分解。
3.當(dāng)燃燒不充分時(shí),煙氣中產(chǎn)生過(guò)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(duì)以上二噁英的生成條件,加強(qiáng)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(lái)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(huì)發(fā)生粘結(jié)飛灰的問(wèn)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(duì)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。現(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(jì)70年代中期以來(lái),人們逐漸認(rèn)識(shí)到垃圾也是一種可利用的能源,尤其是認(rèn)識(shí)到能源終將枯竭,土地資源越來(lái)越寶貴以后,許多發(fā)達(dá)國(guó)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(yùn)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(huì)和經(jīng)濟(jì)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(gè)國(guó)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(guó)和日本也是垃圾焚燒大國(guó)。上個(gè)世紀(jì)九十年代以來(lái),美國(guó)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(yùn)營(yíng),而不是建設(shè)新的設(shè)施。但近幾年,美國(guó)又重新開始認(rèn)識(shí)到垃圾焚燒建設(shè)的必要性。2012年,美國(guó)共有85座垃圾焚燒利用設(shè)施,其中77座由私有企業(yè)運(yùn)營(yíng),8座由公共部門運(yùn)營(yíng)。此外,美國(guó)有20個(gè)新建和擴(kuò)建項(xiàng)目。
日本是世界上使用焚燒處理生活垃圾比例最高的國(guó)家。不但大城市的生活垃圾采用焚燒進(jìn)行處理,市、町、村的生活垃圾也基本上采用此方法。日本全國(guó)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(guó)家之一,很多人認(rèn)為日本的垃圾焚燒能力在減小,其實(shí)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(shì),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(méi)有減少。
日本、德國(guó)是世界上垃圾分類管理水平最先進(jìn)的國(guó)家,也是采用垃圾焚燒為主的處理方式。兩國(guó)在循環(huán)經(jīng)濟(jì)立法中確定了固體廢物處理的技術(shù)等級(jí)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(gè)技術(shù)等級(jí)之中,垃圾焚燒是垃圾分類后的第四個(gè)技術(shù)等級(jí),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(jì)年報(bào)(2011年)》,我國(guó)垃圾焚燒廠數(shù)量為109座,焚燒處理能力規(guī)模達(dá)到9萬(wàn)噸/日,焚燒處理能力所占比例達(dá)到23%,是2001年焚燒處理能力6520噸/日的13.8倍。這說(shuō)明焚燒技術(shù)在我國(guó)垃圾處理中分量越來(lái)越重。從地區(qū)分布來(lái)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(guó)生活垃圾含水率高、熱值低、成分復(fù)雜,其原料品質(zhì)沒(méi)有西方國(guó)家的好,生活垃圾的資源化利用和無(wú)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(zé)任編輯:趙靜)