郭 劍

(中國電力工程顧問集團華東電力設(shè)計院有限公司，上海 200333)

0 引言

生活垃圾焚燒發(fā)電站由于占地面積小，實現(xiàn)生活垃圾處理的無害化、減量化和資源化，逐漸成為我國處理生活垃圾的主要技術(shù)手段。雖然生活垃圾焚燒發(fā)電站優(yōu)點眾多，但在運行中會對周邊環(huán)境產(chǎn)生二次污染，尤其是垃圾發(fā)酵后產(chǎn)生的臭氣，存在治理困難、對周邊環(huán)境危害嚴重的特點。電站的臭氣防治成為項目設(shè)計及施工過程中需重點解決的問題。

1 垃圾電廠臭氣產(chǎn)生原因及分布區(qū)域

1.1 臭氣產(chǎn)生的原因

我國生活垃圾含水率較高，入廠垃圾含水率在40%～60%之間，通常需要在垃圾庫儲存5～7 d，使垃圾進行發(fā)酵、水分瀝出，從而達到熱值提升。儲存過程中，生活垃圾在各種微生物的作用下，不斷腐爛發(fā)酵，產(chǎn)生H2S、NH3、CH3SH和揮發(fā)性有機酸等惡臭氣體[1]。以上氣體不僅氣味惡臭，且揮發(fā)性較大，易造成空氣污染，嚴重影響電廠運行人員的工作及周邊環(huán)境。

1.2 臭氣分布區(qū)域

垃圾由廠區(qū)物流路口進入，經(jīng)過上料棧橋，在卸料平臺上，卸入垃圾庫中發(fā)酵，而后進入鍋爐燃燒。垃圾滲濾液則從垃圾庫進入滲濾液收集池，而后輸送至滲濾液處理站進行處理。垃圾及滲濾液經(jīng)過的區(qū)域均為臭氣產(chǎn)生的主要區(qū)域，區(qū)域示意圖如圖1所示。

圖1 臭氣分布區(qū)域示意圖

上料棧橋是垃圾車進入垃圾庫的通道，臭氣主要是由運輸過程中散落的垃圾和滲濾液造成。卸料大廳是垃圾車傾倒垃圾進入垃圾庫的中轉(zhuǎn)平臺，臭氣主要由垃圾和滲濾液散落及垃圾庫臭氣從卸料門外逸造成。滲濾液處理站是垃圾滲濾液處理系統(tǒng)，滲濾液會散發(fā)大量惡臭氣體，此區(qū)域臭氣通過臭氣管輸送至垃圾庫內(nèi)。垃圾庫是電廠惡臭氣體最主要的產(chǎn)生區(qū)域，且垃圾庫工程量較大，一般為垃圾焚燒電廠施工的關(guān)鍵路線，存在工期緊任務(wù)重的情況。垃圾庫的臭氣防治既是重點，也是難點[2]。

2 臭氣防治設(shè)計

垃圾焚燒發(fā)電廠在實現(xiàn)垃圾處理的無害化、減量化和資源化的同時往往也肩負著環(huán)保宣傳的責(zé)任，很多垃圾焚燒發(fā)電廠設(shè)有環(huán)保教育展廳及參觀通道。因此垃圾電站的廠區(qū)環(huán)境尤為重要。其中生活垃圾發(fā)酵后產(chǎn)生的臭氣防治，更是重中之重，也是許多垃圾電廠最頭疼的問題。

臭氣防治設(shè)計主要從保持產(chǎn)生臭氣區(qū)域的密閉性，防止臭氣外逸；以及消除臭氣兩方面考慮。確保臭氣區(qū)域的密閉性，防止臭氣外逸，需要工藝、建筑、結(jié)構(gòu)及暖通等專業(yè)相互配合。在結(jié)構(gòu)和建筑專業(yè)設(shè)計時，應(yīng)充分考慮建(構(gòu))筑物本身的密閉性能，包括混凝土外加劑的選用、結(jié)構(gòu)變形縫的留設(shè)位置、門窗選型等。工藝、電儀專業(yè)應(yīng)盡量減少管道、電纜穿過臭氣區(qū)域，暖通專業(yè)通過對不同空間內(nèi)部正負壓控制，保證臭氣不外逸。

除臭的方法目前有很多種，從除臭原理上分別為燃燒法、催化燃燒法、吸收法、吸附法、冷凝法等。目前垃圾電站常用的除臭方法主要有，臭氣燃燒法、活性吸附、化學(xué)吸收和植物液噴淋除臭法等[3]。

2.1 垃圾庫的臭氣防治設(shè)計

垃圾庫是垃圾儲存的地方，是產(chǎn)生臭氣的源頭，也是廠區(qū)內(nèi)臭氣污染最嚴重的區(qū)域。垃圾庫主要通過機械排風(fēng)方式維持負壓，來防止臭氣外溢。焚燒爐正常運行時，通過設(shè)置在垃圾庫上方的一次風(fēng)進風(fēng)口，將臭氣輸送至焚燒爐內(nèi)燃燒降解，同時也保證垃圾庫負壓，防止臭氣外逸，工藝流程圖如圖2所示。根據(jù)運行經(jīng)驗，垃圾庫負壓維持在-40 Pa左右較為適宜。機械排風(fēng)量是由鍋爐運行情況決定的，無法主動調(diào)節(jié)，因此維持垃圾庫負壓主要從減少垃圾庫進風(fēng)量入手。垃圾庫的進風(fēng)主要有建(構(gòu))筑物的泄漏進風(fēng)、卸料門進風(fēng)、滲濾液溝道間的排風(fēng)，以及滲濾液處理站的臭氣輸入。

圖2 焚燒爐正常運行時垃圾庫除臭工藝流程圖

建(構(gòu))筑物的泄漏進風(fēng)方面，在設(shè)計階段應(yīng)盡量減少管道及電纜穿垃圾庫區(qū)池壁，對于存在的孔洞應(yīng)采取合理的封堵措施。考慮建設(shè)成本原因，卸料大廳通常采用磚混結(jié)構(gòu)，密閉性不是很好，因此在能夠滿足垃圾車卸料的情況下，應(yīng)盡量減少卸料門的開啟數(shù)量，防止臭氣通過卸料平臺外泄。

滲瀝液溝道間位于地下且為封閉長廊，內(nèi)有大量惡臭氣體和可燃性氣體，該區(qū)域設(shè)有機械送排風(fēng)系統(tǒng)。送風(fēng)通常采用室外新風(fēng)，也可考慮將新風(fēng)口設(shè)置在卸料大廳。排風(fēng)將滲瀝液溝道間臭氣送至垃圾坑內(nèi)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，設(shè)置2臺通風(fēng)機，平時正常情況下開啟1 臺通風(fēng)，在可燃、有毒氣體濃度探頭報警時啟動第 2 臺通風(fēng)機以滿足事故狀態(tài)下通風(fēng)量的要求。單臺通風(fēng)機風(fēng)量按換氣次數(shù)6 次/h考慮，平時運行過程中，可適當(dāng)減少機械送風(fēng)量，避免過度送風(fēng)造成垃圾庫負壓降低。

垃圾庫應(yīng)設(shè)置應(yīng)急除臭裝置，當(dāng)焚燒爐全部或部分進行檢修，造成一次風(fēng)量無法滿足垃圾庫負壓，臭氣外泄時啟動應(yīng)急除臭裝置，工藝流程圖如圖3所示。目前垃圾庫應(yīng)急除臭使用的工藝主要有活性炭吸附法和酸堿噴淋吸收法。兩種方法相比較，酸堿噴淋吸收法初始投資高、占地面積大，但運行成本較低、穩(wěn)定性較好，適宜長時間運行。如果電站只建設(shè)一臺焚燒爐，檢修期間應(yīng)急除臭系統(tǒng)需長時間運行，可選擇酸堿噴淋吸收應(yīng)急除臭系統(tǒng)。而對于建設(shè)多臺焚燒爐，尤其是汽輪發(fā)電機亦有多臺的電廠，運行方式靈活，垃圾庫始終有一次風(fēng)機抽風(fēng)，可選擇活性炭吸附應(yīng)急除臭系統(tǒng)[4]。

圖3 垃圾庫應(yīng)急除臭工藝流程圖

2.2 卸料大廳及上料棧橋的臭氣防治設(shè)計

卸料大廳及上料棧橋的臭氣來源主要是垃圾車及少量垃圾庫泄漏的臭氣，臭氣污染較輕。因此在考慮造價方面原因，卸料大廳及上料棧橋可采用彩板和磚砌封閉?？紤]臭氣較少，一般在以上兩個區(qū)域設(shè)置植物液除臭系統(tǒng)。另外在在卸料大廳和棧橋連接的大門設(shè)置空氣幕，利用強制空氣流動來阻斷卸料大廳室內(nèi)外空氣流動，并在上料棧橋入口設(shè)置感應(yīng)門，保持棧橋封閉。

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2.3 滲濾液處理站的臭氣防治設(shè)計

滲濾液處理站產(chǎn)生臭氣的場所主要為調(diào)節(jié)池、預(yù)處理設(shè)備間及厭氧泵送設(shè)備間。臭氣中含有大量揮發(fā)性有機化合物，可通過高溫焚燒處理。滲濾液處理站的臭氣通常通過風(fēng)機引至垃圾庫，再通過一次風(fēng)機送進焚燒爐內(nèi)進行焚燒處理。為減少臭氣泄漏的可能，滲濾液處理站至垃圾庫的臭氣管道路徑應(yīng)盡量短。臭氣管道中會產(chǎn)生大量的冷凝水，冷凝水也帶有惡臭物質(zhì)，不能直接排入廠區(qū)污水管網(wǎng)，可考慮回收至滲濾液處理站。臭氣管道冷凝水屬于無壓放水，因此在設(shè)計過程中要合理考慮冷凝水的排放路徑。

3 施工質(zhì)量控制

為防止臭氣外泄，施工質(zhì)量控制的直接目的是保證相關(guān)建(構(gòu))筑物及工藝管道的密閉性能。主要有混凝土澆筑質(zhì)量控制、墻體砌筑質(zhì)量及孔洞封堵等。

3.1 混凝土澆筑

生活垃圾焚燒發(fā)電站混凝土澆筑工程量相對較大，尤其是垃圾庫澆筑，通常是電站建設(shè)期間的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，普遍存在工期緊、任務(wù)重的情況。因此工程開始前，各參建方需達成統(tǒng)一意見，嚴格控制垃圾庫施工質(zhì)量。嚴格按照圖紙規(guī)定的混凝土配比及外加劑添加，考慮垃圾庫養(yǎng)護用水量較大，且隨著施工的進行，垃圾庫池壁逐漸變高，養(yǎng)護取水困難，應(yīng)提前規(guī)劃此區(qū)域施工用水源，保證養(yǎng)護用水。

垃圾庫底板一般為大體積混凝土澆筑，施工難度較大，水泥水化熱、外界氣溫變化和混凝土收縮等因素導(dǎo)致大體積混凝土產(chǎn)生裂縫。應(yīng)按規(guī)范要求埋設(shè)測溫點，按時記錄混凝土溫度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫差超過標準時，應(yīng)及時加強保溫措施，防止產(chǎn)生溫差應(yīng)力和裂縫。

垃圾庫池壁施工時需用大量的對拉螺桿固定模板，對拉螺桿的位置容易成為泄漏點。為提高垃圾庫密閉性，垃圾庫所用對拉螺桿的中間部位必須設(shè)有止水環(huán)，澆筑后，應(yīng)從根部割斷對拉螺桿頭，嚴禁齊混凝土表面截斷，用防水砂漿填塞、搗實和封堵。也可使用三段式止水螺桿，具有更好的止水效果，且澆筑后處理較為方便。

3.2 墻體砌筑

目前垃圾焚燒電廠中垃圾庫垃圾吊以上部分、卸料大廳四周及參觀走道等臭氣產(chǎn)生區(qū)域多采用框架結(jié)構(gòu)填充加氣磚墻。加氣磚墻相對于混凝土澆筑可降低項目建設(shè)成本，但磚墻存在材料強度低、干燥收縮大等缺點，易出現(xiàn)墻體開裂、不均勻沉降和滲漏等問題。因此必須嚴格控制臭氣產(chǎn)生區(qū)域的墻體砌筑質(zhì)量，確保在降低項目建設(shè)成本的同時保證臭氣控制效果。

砌筑工作開始前，應(yīng)編制砌塊排版圖，指導(dǎo)后續(xù)施工。砌塊排列時應(yīng)根據(jù)砌塊規(guī)格、錯縫要求、搭接規(guī)定、門窗洞口尺寸、過梁與圈梁或拉接帶的高度、構(gòu)造柱位置、預(yù)留洞大小、管線、開關(guān)、插座敷設(shè)部位等進行錯縫搭接排列。

砌筑工作開始后，砌筑砂漿應(yīng)隨鋪隨砌，砂漿應(yīng)飽滿。填充墻砌至接近梁、板底時，應(yīng)留一定空隙，待填充墻砌筑完并應(yīng)至少間隔7d后，再將其補砌擠緊。砌塊端與墻、柱應(yīng)用砂漿擠嚴塞實。墻體砌筑完成后充分干燥、收縮后再作抹面。凡墻體易于開裂的薄弱部位應(yīng)予以加強。通過對墻體砌筑質(zhì)量的嚴格把控，可有效避免墻體出現(xiàn)裂縫，造成臭氣外逸。

3.3 池體孔洞處理

孔洞封堵可選擇防火泥及灌漿料進行密封。穿墻的工藝管道及電纜橋架可使用防火泥進行封堵。垃圾池結(jié)構(gòu)中的孔洞可采用灌漿料進行封堵。部分大型生活垃圾焚燒發(fā)電站，通常設(shè)有兩個垃圾庫，為防止不均勻沉降，兩個垃圾庫連接位置留設(shè)變形縫，變形縫貫穿垃圾庫內(nèi)外?；炷翝仓r可在變形縫兩側(cè)預(yù)埋通長埋件，而后采用將U形不銹鋼與預(yù)埋件滿焊，使兩個垃圾庫之間形成柔性連接，保證垃圾庫的氣密性。

4 工程案例

合肥龍泉山生活垃圾焚燒發(fā)電站設(shè)有4臺750 t/d機械爐排生活垃圾焚燒爐，配2臺40 MW汽輪發(fā)電機組。

4.1 電站防臭設(shè)計

1)電站正常運行時，一次風(fēng)機從垃圾庫區(qū)吸風(fēng)，送入焚燒爐中高溫焚燒除臭，同時保證垃圾庫維持負壓；

2)設(shè)有兩套活性炭應(yīng)急除臭系統(tǒng)，互為備用；

3)垃圾庫滲瀝液溝道間設(shè)置一套機械送排風(fēng)系統(tǒng)。正常運行時送風(fēng)量要小于排風(fēng)量，保持溝道間負壓，當(dāng)溝道間危險物濃度達到爆炸下限25%時，強制開啟通風(fēng)系統(tǒng)；

4)卸料平臺及上料棧橋設(shè)有植物液除臭系統(tǒng)，定期噴灑植物液進行除臭；

5)滲濾液處理站的臭氣通常通過風(fēng)機引至垃圾庫，再通過一次風(fēng)機送進焚燒爐內(nèi)進行焚燒處理；

6)垃圾庫與其他生產(chǎn)區(qū)域相通位置，均設(shè)有氣密間，防止臭氣外溢；

7)垃圾庫垃圾吊以上建筑部分也采用混凝土結(jié)構(gòu)，保證氣密性。

4.2 施工質(zhì)量控制

重點加強垃圾庫區(qū)域混凝土澆筑質(zhì)量控制，確保庫體氣密性。對施工過程遺留及設(shè)計上預(yù)留的孔洞，進行全方位封堵。對應(yīng)急除臭機房、溝道間排風(fēng)房等易出現(xiàn)臭氣泄漏房間的墻體、垃圾吊控制室、參觀展廳觀察窗等玻璃接縫處，均采用高分子涂料進行涂刷密封。

4.3 運行效果

本工程防臭設(shè)計合理，施工質(zhì)量良好，運行期間各生產(chǎn)區(qū)無臭氣外泄，廠區(qū)防臭效果較為理想。

5 結(jié)語

生活垃圾焚燒發(fā)電站的臭氣防治，需要從設(shè)計及施工兩個方面進考慮，其中垃圾庫區(qū)域是臭氣治理的重點和難點區(qū)域。本文通過以往項目經(jīng)驗，從設(shè)計及施工兩方面進行總結(jié)，分析了除臭和防臭的主要設(shè)計理念，以及施工過程中需要重點關(guān)注的施工工序。