李春雨

（大唐科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，北京 100097）

我國生活垃圾處理及污染物排放控制現(xiàn)狀

李春雨

（大唐科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，北京 100097）

生活垃圾已經(jīng)成為城市環(huán)境的主要污染源之一，并成為制約和限制城市發(fā)展的重大問題。與其他處理方式相比較，垃圾焚燒處理具有明顯的優(yōu)勢，通過采用煙氣凈化工藝，可將垃圾焚燒煙氣污染物排放降至最低。通過對我國垃圾處理現(xiàn)狀及垃圾焚燒煙氣處理工藝的分析，為進(jìn)一步提高我國垃圾處理水平及降低污染物排放提供了參考。

垃圾焚燒；污染排放控制；氮氧化物；二英

引言

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快及居民生活水平的提高，我國城鎮(zhèn)生活垃圾的產(chǎn)生量快速增加，城市生活垃圾已經(jīng)成為城市環(huán)境的主要污染源之一，并成為制約和限制城市發(fā)展的重大問題之一。截至2011年，我國的城鎮(zhèn)生活垃圾堆存量已超過80億噸，占地80多萬畝，2011年當(dāng)年的城鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生量為2.77億噸。在實(shí)現(xiàn)垃圾資源循環(huán)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的同時(shí)，更要強(qiáng)化對垃圾進(jìn)行無害化處理。生活垃圾無害化處理是指用衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒等工藝方法對生活垃圾進(jìn)行處理，2011年我國的城市生活垃圾無害化處理率達(dá)到79.8%[1]。

1 生活垃圾處理現(xiàn)狀

1.1 我國生活垃圾特點(diǎn)及處置

城市生活垃圾組分受居民生活水平變化影響明顯，隨著生活水平的提高，我國城市生活垃圾中的有機(jī)組分含量明顯增加，目前我國城市生活垃圾的平均熱值為4.18MJ/kg，大城市生活垃圾中的有機(jī)組分要比中小城市高。我國城市生活垃圾產(chǎn)生量相對集中，約60%的城市生活垃圾集中產(chǎn)生于52個(gè)大中城市[2]。

2011年，全國城市生活垃圾清運(yùn)量為1.64億噸，其中無害化處理量約為1.31億噸。填埋和焚燒是我國生活垃圾無害化處理的主要途徑，截至2011年，全國有各類生活垃圾處理設(shè)施677座，其中生活垃圾填埋場547座，處理能力30萬噸/日，城市生活垃圾焚燒廠109座，處理能力9.4萬噸/日，生活垃圾填埋和焚燒處理比例分別占61.4%、15.9%[1]。

垃圾填埋處理方式需占用大量寶貴的土地資源，垃圾產(chǎn)生的惡臭氣體也會(huì)對填埋場周邊居民的生活環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響。此外，垃圾中的水分以及進(jìn)入填埋場的雨水等會(huì)在填埋周期中滲出，形成高濃度滲濾液。垃圾滲濾液一般含有高濃度有機(jī)物、重金屬鹽、含硫物質(zhì)及氨氮，不僅污染土壤及地表水源，還會(huì)對地下水造成污染。由于垃圾中的有機(jī)組分在填埋狀態(tài)下將發(fā)生厭氧分解，產(chǎn)生甲烷并排放到大氣中，因而也是大氣溫室氣體的重要來源之一。隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，城市不斷發(fā)展，垃圾填埋和城市發(fā)展形成尖銳矛盾，城市生活垃圾填埋處理已經(jīng)難以為繼。

1.2 生活垃圾焚燒處置

垃圾焚燒后的重量會(huì)減少到1/10，體積可以減少到1/20。與直接填埋生鮮垃圾相比，填埋場可以有效提高利用10～20倍。由于可以實(shí)現(xiàn)對垃圾的減量化、無害化、資源化處理，焚燒被認(rèn)為是目前最有效的垃圾處理方法。焚燒處置在發(fā)達(dá)國家的垃圾管理中占有重要地位，垃圾經(jīng)過焚燒處理以后產(chǎn)生的灰渣可以進(jìn)行安全填埋處理，還可以實(shí)現(xiàn)綜合利用，用于道路建設(shè)或金屬回收。通過對垃圾處置設(shè)施進(jìn)行改造和升級，可以實(shí)現(xiàn)在垃圾處理能力提高的情況下，減少二英等污染物的排放總量。

隨著公眾環(huán)保意識和維權(quán)意識的增強(qiáng)，我國目前對垃圾焚燒的討論集中于其造成的二英排放。實(shí)際上，在科學(xué)的燃燒條件下，完全可以將二英排放控制在較低水平，有學(xué)者通過持續(xù)多年的研究表明，采用先進(jìn)的焚燒處理方式，完全可以做到對周邊環(huán)境的“近零污染”。由于在垃圾焚燒技術(shù)應(yīng)用早期，尚不掌握焚燒工況對二英類（PCDD/Fs）等含氯有機(jī)污染物生成的影響機(jī)理，缺少必要的污染物排放控制裝置和較好的燃燒組織，導(dǎo)致早期垃圾焚燒爐的二英類（PCDD/Fs）等含氯有機(jī)污染物排放量要遠(yuǎn)高于現(xiàn)在的垃圾焚燒爐。經(jīng)過多年的研究，現(xiàn)在的垃圾焚燒技術(shù)和污染物控制手段已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)二英類（PCDD/Fs）的較低排放。焚燒法處理廢棄物在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)得到廣泛地應(yīng)用，在土地面積緊張的日本，超過70%的固體垃圾通過焚燒方式進(jìn)行處理。

2003年，我國生活垃圾焚燒處置比例僅為2.5%，到2009年，這一比例已達(dá)到12.9%，2011年達(dá)到15.9%。按照規(guī)劃，到2015年全國城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒處理設(shè)施能力達(dá)到無害化處理總能力的35%以上，其中東部地區(qū)達(dá)到48%以上。東部地區(qū)、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和土地資源短缺、人口基數(shù)大的城市，要減少原生生活垃圾填埋量，優(yōu)先采用焚燒處理技術(shù)，其他具備條件的地區(qū)，可通過區(qū)域共建共享等方式采用焚燒處理技術(shù)。

2012年3月，國家發(fā)展改革委下發(fā)了《關(guān)于完善垃圾焚燒發(fā)電價(jià)格政策的通知》，規(guī)定折算上網(wǎng)電量后的垃圾發(fā)電標(biāo)桿電價(jià)按照0.65元/kW·h執(zhí)行，為垃圾焚燒以及垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力保障。截至2012年年底，我國已投運(yùn)的生活垃圾焚燒發(fā)電廠有142座[1]，總處理能力為15.4萬t/d，總裝機(jī)約為2600MW。其中采用爐排爐的焚燒發(fā)電廠有77座，合計(jì)處理能力達(dá)到7.0萬t/d，裝機(jī)達(dá)到1250MW；采用流化床的焚燒發(fā)電廠有59座，合計(jì)處理能力為5.0萬t/d，裝機(jī)達(dá)到1300MW；其余少部分為熱解爐和回轉(zhuǎn)窯爐。

2 垃圾焚燒技術(shù)

垃圾焚燒爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與垃圾的種類、性質(zhì)和燃燒特性等因素有關(guān)，不同的焚燒方式有相應(yīng)的焚燒爐與之相配合。目前國內(nèi)外采用的垃圾焚燒爐主要有爐排焚燒爐、爐床焚燒爐、流化床焚燒爐、多層爐，以及回轉(zhuǎn)窯焚燒爐。近年來，部分學(xué)者開展了利用水泥窯協(xié)同處置城市生活垃圾方面的應(yīng)用研究[3]。

回轉(zhuǎn)窯焚燒技術(shù)具有對物料適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以處理任何形態(tài)的固體、液體廢棄物，在焚燒處理時(shí)對入爐燃料的形狀要求也不高，不需要復(fù)雜的預(yù)處理過程等，是我國推薦使用的危險(xiǎn)廢物焚燒技術(shù)。世界范圍內(nèi)，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐在處理工業(yè)固體廢棄物領(lǐng)域內(nèi)占有85%的市場份額，同時(shí)也是美國環(huán)保署推薦使用的焚燒設(shè)備。根據(jù)窯內(nèi)的運(yùn)行溫度，以及窯尾出渣的狀態(tài)，回轉(zhuǎn)窯可分為熔渣式焚燒和灰渣式焚燒兩種，灰渣式焚燒爐的運(yùn)行溫度通常在850℃～1000℃，低于灰熔點(diǎn)，熔渣式回轉(zhuǎn)窯焚燒爐正常運(yùn)行溫度在1200℃～1450℃，在垃圾完全焚燒的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對底渣的熔融，有效降低了焚燒灰渣的重金屬淋出率。

機(jī)械爐排焚燒爐對垃圾的適應(yīng)性較強(qiáng)，運(yùn)行可靠，技術(shù)成熟，物料送入爐排爐以后，通過爐排的運(yùn)動(dòng)，先后完成垃圾的干燥和燃燒過程。在運(yùn)行中，可以根據(jù)不同垃圾的特性，通過調(diào)整爐排運(yùn)轉(zhuǎn)速度，實(shí)現(xiàn)垃圾的較好燃燒效果[4]。爐排爐具有不需要對垃圾進(jìn)行預(yù)處理、燃料適應(yīng)性好的優(yōu)點(diǎn)。但是對于成分復(fù)雜、水分含量較高、水分含量變化范圍較大的垃圾，爐排爐焚燒方式實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒處理難以達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的效果，需要加入燃油、燃煤輔助燃燒，運(yùn)行成本較高。此外爐排焚燒爐的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，投資較大。

流化床焚燒爐具有燃燒效率高、污染物排放低、對垃圾種類適應(yīng)范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，并且可以加煤助燃，是綜合性能優(yōu)越的焚燒爐[5]。流化床焚燒爐的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是燃燒速度快、燃盡效果好。即使高水分、低熱值、高灰分的垃圾，也可以在床內(nèi)實(shí)現(xiàn)均勻混合，達(dá)到較高的燃盡度，流化床焚燒爐的灰渣在綜合利用方面具有較好的效果。流化床焚燒爐爐內(nèi)溫度較低，使流化床垃圾焚燒爐的NOx排放水平明顯低于爐排爐。由于流化床垃圾焚燒爐可以實(shí)現(xiàn)大型化，所以在垃圾焚燒發(fā)電站技術(shù)的推廣應(yīng)用方面具有一定的優(yōu)勢，但在廢物熱值非常低的情況下，需要部分摻燒燃煤，而且進(jìn)入流化床焚燒爐的廢物物料需要進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理，否則會(huì)威脅焚燒爐的安全運(yùn)行。

3 垃圾焚燒主要污染物控制現(xiàn)狀

3.2 NOx排放及控制

我國規(guī)定，垃圾焚燒爐煙氣中的NOx排放水平應(yīng)不超過400mg/Nm3（小時(shí)均值），其中上海市擬對新建垃圾焚燒項(xiàng)目的NOx排放水平要求為250mg/Nm3（小時(shí)均值）。垃圾焚燒發(fā)電廠的NOx控制技術(shù)主要有控制燃燒階段NOx生成和脫除尾部煙氣中的NOx。前者包括低NOx燃燒（如降低焚燒爐過量空氣系數(shù)、調(diào)整一次風(fēng)布風(fēng)位置、分級燃燒、煙氣再循環(huán)等），后者包括選擇性非催化還原（SNCR）技術(shù)和選擇性催化還原（SCR）技術(shù)。

在國內(nèi)，原有垃圾焚燒大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)對NOx限值要求較為寬松，早期建成的垃圾焚燒發(fā)電廠基本沒有設(shè)置煙氣脫硝裝置，垃圾焚燒發(fā)電廠采用低NOx燃燒控制技術(shù)即可達(dá)到國家現(xiàn)有NOx控制標(biāo)準(zhǔn)，如果配合采用成本較低的SNCR技術(shù)即可將NOx排放水平降至200mg/Nm3。目前，歐盟垃圾焚燒發(fā)電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（EN2000/76/EC）中NOx限值為200mg/Nm3，所以SNCR煙氣脫硝技術(shù)在歐盟垃圾焚燒發(fā)電廠中已被廣泛應(yīng)用。近幾年，我國新建成的垃圾焚燒發(fā)電廠逐漸開始設(shè)置SNCR煙氣脫硝裝置[11]。

2012年建成的大連垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，在傳統(tǒng)“半干法＋活性炭吸附＋袋式除塵”之前，增設(shè)SNCR脫硝系統(tǒng)，使煙氣中NOx濃度由原來的275～400mg/Nm3降至不超過200mg/Nm3水平[12]。深圳平湖垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目2010年增設(shè)SNCR煙氣脫硝系統(tǒng)后，煙氣排放中NOx濃度水平由338～400mg/Nm3降至180mg/Nm3[13]。此外，垃圾焚燒過程中NOx排放水平還受到焚燒工藝的影響，2002年建成的哈爾濱垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目采用流化床焚燒爐，焚燒爐出口溫度被控制在850℃～950℃，在不采用任何脫硝工藝的條件下，NOx的排放水平不超過150mg/Nm3[14]。

4 小結(jié)

通過焚燒處理對我國城市生活垃圾實(shí)現(xiàn)無害化、減量化和資源化，對解決我國城鎮(zhèn)化水平提高過程中面臨的垃圾圍城問題具有重要意義。與其他焚燒方式相比，流化床垃圾焚燒爐可以在較低的爐內(nèi)溫度條件下，降低垃圾焚燒過程中NOx的排放水平，在不斷大型化的垃圾焚燒爐應(yīng)用中將發(fā)揮更大的作用。通過采用“SNCR +（半）干法＋活性炭吸附＋袋式除塵”煙氣凈化工藝，完全可以滿足我國垃圾焚燒過程中煙氣污染物的較低排放水平。

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Presentation of Domestic Refuse Treatment and Pollutant Discharge Control in China

LI Chun-yu

X799.3

A

1006-5377（2015）01-0039-04