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垃圾焚燒廠探秘:生活垃圾變身綠色電力
發布日期:2016-03-16 10:09:14    瀏覽次數:1999

隨著中國城市化進程的推進,許多城市面臨垃圾圍城的困境。據統計,我國每年生活垃圾產量近5億噸,堆存量已達80億噸,占地80多萬畝,城市生活垃圾清運量1.72億噸。

目前,垃圾處理的方式主要有兩類,一是焚燒發電,二是填埋。但填埋顯然已不符合“減量化、無害化、資源化”的要求,不僅占用已十分稀缺的土地,嚴重污染周邊土壤、空氣以及地下水,更是高懸在子孫后代頭頂上的一把“達摩克利斯”之劍。也因此,垃圾焚燒發電正逐漸成為主流處理方式。

然而,中國的垃圾焚燒在建廠推廣的過程中卻遭遇了重重阻礙,原因是垃圾焚燒過程中產生的二噁英。二噁英是很強的致癌物質,由碳氫化合物燃燒時有氯元素存在的情況下產生。由于垃圾中有大量的聚氯乙烯塑料,因此垃圾焚燒的二噁英問題一直是技術攻關的重點。

那么,垃圾焚燒的過程如何?令公眾“談燒色變”的二噁英排放又有著怎樣的真相?2015年8月,記者實探了中國節能環保集團下屬合肥城市生活垃圾焚燒發電項目,親眼見證了生活垃圾變身綠色電力的全過程。


1垃圾發電全解析

每個人每天都會生產大量垃圾,對于人們來說,從家里把垃圾放進小區的垃圾桶,似乎一切都解決了。但對于垃圾來說,它們的旅程才剛剛開始。

走進中節能的合肥城市生活垃圾焚燒發電項目園區,如果不是門口的標示,根本想象不到這里是處理生活垃圾的地方——園區綠化做得井井有條,潺潺流水穿行整個園區,空中沒有任何異味。

來到位于5樓的垃圾吊控制室,從透明玻璃往下看,有一個巨大的垃圾倉,堆滿了垃圾。負責人介紹說,整個垃圾倉長106米、寬28米、高30米,最高存放量達到2萬噸垃圾,目前每天垃圾倉至少保證有1萬噸垃圾。而整個垃圾倉做了負壓設計,保證異味不會外散。

每天,生活垃圾由運輸車運入廠區,經過計量后駛入密閉的垃圾卸料平臺,卸料門自動開啟后,垃圾就進入了這個倉內進行厭氧發酵。

“垃圾在焚燒前需要經過厭氧發酵,通常夏天需要發酵3天以上,冬天則需7天以上,倉內的垃圾最早是一周以前的,也有近兩三天的。”工作人員介紹說。

在垃圾倉頂部,有一個六爪垃圾吊。在控制室工作人員的操作下,垃圾吊前后左右上下運動。它對準一個垃圾堆,抓起了一“把”垃圾,投進焚燒爐中。可別小看了這一“把”,在垃圾倉底部,設有垃圾滲濾液收集系統,通過管道送至場內的污水處理站進行處理,處理達標后排入市政污水管網。而園區里的流水,也正是經過處理后的污水。

“剛剛抓起的垃圾都是最早運來的,已經完全發酵好了。垃圾經過厭氧發酵,瀝出水分后已經變得相對干燥,這樣的垃圾才能送進焚燒爐。”現場工作人員介紹說。

在二樓的中控室內,大屏幕上顯示焚燒爐各個環節的相關數據。正中間是焚燒爐中烈火熊熊燃燒的畫面。據介紹,焚燒爐長近30米,焚燒爐出口溫度不得低于850℃,最高可達1050℃,不需要添加其他燃料,完全靠垃圾自身燃燒。在900℃的高溫下,一塊磚頭兩秒就能燒成灰渣。

爐內垃圾燃燒后會釋放高溫煙氣,高溫煙氣進入余熱鍋爐,經與鍋爐受熱面熱交換產生過熱蒸汽,過熱蒸汽進入汽輪發電機組做功后產生電力,扣除場內自用電后,經輸電站進入國家電網。

垃圾充分燃燒后,爐渣和高溫煙氣是直接生成物。“這些廢渣可以用于制磚,”工作人員介紹說,“與余熱鍋爐換熱后的煙氣,經煙氣凈化設施的脫氮、脫酸、除重金屬和二噁英處理后,進入布袋除塵器進行除塵。被布袋除塵器分離出的飛灰需與水泥和螯合劑固化穩定成型后,才能送往就近灰渣填埋場分區填埋。脫酸凈化后的煙氣在達到歐盟2000標準后經引風機進煙囪排入大氣。”

據介紹,城市生活垃圾焚燒發電項目總投資11.5億元、年處理生活垃圾66萬噸的合肥市首個垃圾焚燒發電項目,不僅可消化合肥市近70%的生活垃圾,每年還可并網發電近2億度,相當于合肥市城區居民27天的用電量。

2二噁英排放不再是問題

一直以來,導致公眾反對的關鍵是垃圾焚燒過程中產生的二噁英問題。

為了保護公眾安全,被稱為“史上最嚴”新國標的《生活垃圾焚燒污染控制標準》已于去年7月1日起正式分階段實施,其中二噁英的排放標準為0.1ngTEQ/m3,僅為原有標準的十分之一。

中節能合肥公司總經理黃智在采訪中告訴記者,二噁英的檢測與其他指標不同,并沒有辦法顯示實時數據,只能通過取樣的方法進行檢測。“但通過三個指標可以基本判定沒有問題。”

黃智所說的三個指標一是燃燒溫度,二是一氧化碳含量,三是煙塵量,即通稱的3T。雖然目前沒有有效的在線監測或者快速檢測的儀器,但這并不等于在垃圾焚燒過程中不能預知和控制二噁英的產生量,一般可以通過監測一氧化碳的產生量,實時預知和控制二噁英的產生,因為垃圾低溫燃燒的同時,因不完全燃燒而產生一氧化碳氣體,而一氧化碳是可以顯示在表計上的,故只要監測和控制一氧化碳的生成量,能預知和控制二噁英的產生。黃智介紹說:“中國節能為保證二噁英達標排放,采用‘3T+E’設計原則,對垃圾焚燒實行全過程控制。即保證較高的燃燒溫度(>850℃),保持燃燒氣體的充分滯留時間(>2s),并從爐頂部吹入二次燃燒用空氣,使燃燒氣體形成湍流,達到氣體充分混合,實現完全燃燒。”

據了解,自建成運營以來,合肥項目二噁英的檢測數據在0.0029~0.054ngTEQ/m3范圍內,優于歐盟2000標準,遠低于新國標。與此同時,煙氣排放數據還實現了與當地環保局監控中心聯網,煙氣監測數據處于全天候雙在線監管之中。

為了保證燃燒溫度,實現完全燃燒,合肥市生活垃圾焚燒發電項目采用了來自德國先進的機械爐排爐焚燒技術和來自美國的煙氣凈化處理技術,從設備到技術都是根據中國垃圾特點研究改進的進口貨,適合于中國城市生活垃圾含水量高、熱值低的特點。

3關鍵問題在管理

垃圾焚燒和垃圾焚燒發電在國外經歷了100多年發展,技術非常成熟,已經成為處置垃圾的主要方式。據歐盟統計局數據,截至2006年,全世界共有生活垃圾焚燒廠近2100座,這些焚燒設施絕大部分分布于發達國家和地區。日本東京市正在運行的垃圾焚燒發電廠高達21座,日處理量1.1萬噸,發電裝機26.2萬千瓦。丹麥、盧森堡、葡萄牙、瑞士等國家,生活垃圾焚燒的比例都超過了70%。

中國科學院大連化學物理研究所研究員陳吉平告訴記者,其實以現有技術來講,可以做到對二噁英可知、可控、可防,關鍵問題是管理。中國環境保護公司副總經理、合肥公司董事長肖蘭也在采訪中表示,環保產業作為熱門行業之一,市場競爭激烈,為了擴大利潤額,一些垃圾焚燒廠排放不達標的情況的確偶有發生,但污染的發生的確已經不是一個技術問題,而是管理問題。

以英國為例,作為老牌工業國家,1870年,世界上第一臺垃圾焚燒爐正式在英國投入運營。20世紀五六十年代,垃圾焚燒技術的應用進一步推廣。不過,從20世紀八九十年代開始,垃圾焚燒產生的環境問題日益凸顯,民間的反對呼聲也越來越高,因此這種處理方法逐漸受到限制。

但因條件限制,垃圾焚燒這種處理方式在短期內仍很難完全被替代。對此,英國政府對垃圾焚燒廠的態度是標準嚴格、監控嚴密、謹慎新建,其完善的法律法規以及歐盟的相關規定也使得有關垃圾焚燒的所有行為都在嚴格框架內進行。而垃圾焚燒企業在來自政府和民間的持續壓力下,也只能通過提高技術來達到相應標準,并且通過公開透明的處理方式贏得周邊地區民眾信任。

隨著焚燒技術的不斷改進,英國垃圾焚燒所產生的有害物質已經變得更加可控,目前英國普遍采用的焚燒爐會將煙氣溫度控制在850攝氏度以上,能夠盡量抑制二噁英的產生并保證已合成的二噁英充分分解。

4干濕問題亟待實施

雖然是德國原裝進口的焚燒爐,在燃燒溫度等方面的處理能力可謂無可挑剔,但來到中國,未分類的垃圾仍然造成了不少困難。肖蘭介紹說,已經投入運營的一期項目中已經作了不少改進,未來的二期項目正在調整,力圖達到更好的效果。

垃圾分類是目前輿論呼聲非常高的一種方式,這的確在先進國家有跡可循。以德國為例,如果不按照正確方式認真進行垃圾分類,很可能會被環衛工人拒收。日本也是如此,在收集階段除了要求市民分類外,在清掃工廠內還會進一步進行細分類。

但對目前國內情況來說,垃圾分類做到如此細致確實是一件過于龐大的工程。“小區內的垃圾分類只是一個開始,這涉及到后面的運輸、時間規劃、不同的處理方式等很多問題,對于已經垃圾圍城的中國來說,有點來不及。”肖蘭指出,其實只要能夠做到干濕分離,在垃圾處理廠的角度來看,很多問題就會變簡單。

陳吉平對此也持有同樣的觀點。他指出,干濕分離目前來看是最簡單高效的方式,處理成本降低、效率提升。“其實中國的垃圾分類很大一部分已經由拾荒人群做好了。”

事實上,除了垃圾分類之外,現在占先機的垃圾處理方式是“零廢棄”。北京師范大學環境史博士、磐石環境與能源研究所副主任毛達是“零廢棄”的忠實擁躉者,日前他在一篇文章中對零廢棄作了如下概述:這條道路把垃圾焚燒放在垃圾管理優先序列的底端,必須讓路給產生預防、重復使用、循環利用和堆肥;它將干濕分類作為管理底線,要通過廚余的單獨投放、清運和處理,不斷減少這類垃圾進入焚燒和填埋場的量;它把垃圾產生和末端處理減量,以及循環利用率的提高作為規劃重點,通過設置量化目標,倒逼政府和公眾真心實意地推動和實踐垃圾分類,從而減少對焚燒廠的依賴。

2013年,聯合國環境署(UNEP)和聯合國訓研所(UNITAR)兩大機構聯合發布了《國家廢棄物管理戰略指南:將挑戰化作機遇》,其中指出,“許多國家的人都已經將‘零廢棄’設為該國(或某些地區)在某一時間點前要完成的任務。盡管至今尚未有一個國家,甚至一座城市達到這樣的目標,但沒有一個國家或一座城市已經滿足于它們目前的垃圾減量狀態,并停下自己向前努力的腳步。每一點成功都會孕育出繼續自我完善的雄心壯志。這樣的雄心壯志正是廢棄物管理持續發展進步的原動力。”


延伸閱讀

法國“兩大法寶”助推垃圾焚燒

城市化帶來的生活垃圾越來越讓全世界的管理者頭疼。如何減輕污染、變廢為寶,法國自有“兩大法寶”,這就是垃圾回收和低污染處理。

與歐盟很多國家一樣,垃圾分類已成為法國人的日常習慣,幾乎每家每戶都有不同顏色的垃圾桶,每家超市都有電池回收處。

對于不可回收的垃圾,法國則采取低污染處理。如位于巴黎郊區伊夫里的垃圾焚燒中心,每年可處理73萬噸垃圾,但它的過人之處還不僅在于它的規模,更在于它降低污染的能力和變廢為寶的“本領”。為減少污染,焚燒過程中產生的煙霧需經層層凈化才能排放到空氣中,而在這一過程中產生的熱量則不僅可為附近家庭供暖,而且可轉換成電力,在保證焚燒中心用電“自給自足”的前提下,還可將多余電力賣給法國電力公司。至于焚燒后的廢鐵和爐渣,它們也會被運到回收中心“廢物利用”。

位于巴黎西南的依賽納垃圾處理中心是歐洲最大的地下垃圾處理廠。它的污染指標,包括廢氣、廢水、噪音等均大大低于歐盟標準。如廢氣中的粉塵處理率達到99%,二噁英的排放幾乎為零,排入塞納河的廢水也完全符合各項排污標準。此外,由于所有設備都深藏地下,公眾在地上幾乎聽不到任何噪音。

意大利餐廚垃圾循環利用

世博會舉辦地意大利米蘭市在餐廚垃圾的分類和循環利用方面走在歐洲的前列。2012年,在民間力量的推動下,米蘭市政府決定在一些區域開始嘗試將餐廚垃圾單獨收運;此后,這項服務逐步拓展至其他區域,到2014年底實現了100%全覆蓋。

據負責米蘭市餐廚垃圾清運和堆肥處理的公司介紹,經過兩三年的努力,該市包括廚余和綠化垃圾在內的有機垃圾的分類收集率已高達84.7%,這也使該市整體的垃圾分類收集率從2011年的34.5%提高到51%。而且,市政部門的持續監測顯示,廚余垃圾中污染物(主要是不可降解物質)的含量僅為4.54%。如此高純度的有機垃圾經過轉運和簡單預處理,便送往堆肥廠堆肥,產出的高質量有機肥最終還會回饋給市民。如此運行良好的分類體系也被帶到了世博會現場,讓世界各國的游客有機會學習和體驗。

美國挑戰“零廢棄”

美國舊金山是全球“零廢棄”運動的先驅。早在1989年,加州就立法要求全州各市縣要通過管理改革,用10年的時間,將垃圾填埋分流率從10%提高至50%。至2002年,舊金山市順利完成州政府設定的垃圾末端處理減量目標,又進而挑戰2020年徹底實現“零廢棄”,即垃圾零填埋和零焚燒。截至去年,舊金山垃圾填埋分流率達到了72%,而且沒有一座焚燒廠在建設或運行。

便捷、高效的垃圾分類和循環再利用系統是保證舊金山市不斷逼近其“零廢棄”目標的保證。目前,舊金山市通過立法強制要求市民或社會單位,將生活垃圾按“可回收物”“可堆肥物”和“填埋垃圾”進行分類投放。

可堆肥物是整個分類體系成功運轉的關鍵。連續監測顯示,舊金山目前可堆肥垃圾的守法投放率已經達到95%以上,可堆肥垃圾的污染率則控制在1%~2%以內,全市每天收集到的高品質可堆肥物總量達700噸以上。如果北京市也達到這樣的管理水平,一天可資源化處理的餐廚垃圾量應該在1萬噸左右,即占垃圾清運總量的一半,相當于擺脫對3座大型焚燒廠的建設需求。

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