垃圾焚燒究竟會不會污染環(huán)境？

作者 | 一安電流，電力從業(yè)人員

　　今年下半年，中國從上海開始正在全國46個重點城市逐步推行生活垃圾分類工作，最近也即將輪到北京。垃圾分類后究竟能用來干什么？其中很重要的一個方面就是用來發(fā)電。

　　所有的垃圾能都用來焚燒發(fā)電嗎？會不會有污染？垃圾分類對發(fā)電有什么好處？

　　就在今年6月28日，上海老港再生能源利用中心二期項目整套啟動，這個名字聽起來高大上的項目正是一個“垃圾焚燒發(fā)電廠”，而且是世界上最大的垃圾焚燒發(fā)電廠，投入運(yùn)行后，它每年可處理生活垃圾300萬噸，約占上海市居民年產(chǎn)生垃圾總量的1/3，焚燒發(fā)電每年將可達(dá)近15億度。

　　下面讓我們通過它來了解下垃圾焚燒發(fā)電的那些事兒。

（一）什么樣的垃圾可以燒，什么樣的垃圾更好燒？

　　談垃圾焚燒前，我們首先要了解什么樣的垃圾可以焚燒。

　　有人說這還用分類嗎，只要溫度夠高什么都能燒成灰，好了那我們的成本也基本是天價了。

　　其實，一般工業(yè)有機(jī)物850～1100°C（按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，生活垃圾焚燒溫度為850-950°C，醫(yī)療垃圾、危險固體的焚燒溫度需達(dá)1100°C）就會徹底分解成無害氣體和殘渣。所以，達(dá)到上述焚燒溫度就統(tǒng)統(tǒng)扔進(jìn)爐子里燒了？

　　當(dāng)然不行，還是成本問題。有的廢棄物生產(chǎn)時融入的能量更高，專業(yè)的說法是熱量值高，廢棄物能靠自身的能量維持自燃，而不用提供輔助燃料。很顯然，不需要輔助燃料將大大降低焚燒成本，目前國外焚燒的垃圾基本都是高熱量值的，因此經(jīng)濟(jì)效益也比較好。

　　說了這么多，讓我們一起來認(rèn)識生活中的一些比較“熱”（熱量高）的朋友吧。

　　1、工業(yè)高分子垃圾：塑料PE、橡膠（輪胎）、纖維、人造棉布、樹脂、皮革、菜瓜布、錄音帶、針筒、手套、紗布、輸血管等。

　　2、一般生活垃圾：紙板、紙屑、木屑、樹葉、動物臟器等。

　　3、特殊有機(jī)物：廢油、廢溶劑、污泥、油漆、模具濾網(wǎng)殘渣等。

　　anyway，個人覺得紙什么的還是重新打成紙漿造紙更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保，所以說垃圾分類的確很有必要，分類準(zhǔn)確才能便于后續(xù)的利用。

　　7月1日，《上海市生活垃圾管理條例》正式實施，上海人民為了搞好垃圾分類，也是煞費(fèi)苦心，隨時隨地都要接受“你是什么垃圾”的靈魂拷問。目前上海市把垃圾分為4類：可回收物、有害垃圾、濕垃圾和干垃圾。

　　前兩種大家基本可以辨別出來，后面兩個就有些麻煩了，濕垃圾一般認(rèn)為是易腐垃圾，包括剩菜剩飯、過期食品、瓜皮果核、花卉綠植、中藥藥渣等易腐的生物質(zhì)廢棄物，與此相對的干垃圾指的就是人工合成的、自然界很難分解的物質(zhì)。

　　按照這四種分類哪一種可以燒？燒起來夠“熱”嗎？

　　首先可回收物直接排除，有害垃圾需要專門處理，也排除。剩下的干垃圾是不是和上面列舉的比較“熱”（熱量高）的東西很類似？沒錯，大部分干垃圾是“優(yōu)質(zhì)燃料”。至于濕垃圾，濕的當(dāng)然不好燒，其實還是因為熱量低了，但是可以對它們進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，最后干燥脫硫，產(chǎn)生一種氣體——沼氣（主成分甲烷），這就可以燒了。

　　據(jù)央視財經(jīng)《國際財經(jīng)報道》，浦東一家生活垃圾處理廠，每天處理干垃圾2300噸左右，通過焚燒的方式進(jìn)行無害化處理。濕垃圾分揀去除塑料袋等雜質(zhì)后，經(jīng)過粉碎、提油等步驟，通過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，每天沼氣產(chǎn)量約2.8萬立方米，可用于發(fā)電。按照甲烷55%濃度計算，國產(chǎn)機(jī)組每立方沼氣可以發(fā)電1.6度左右，可滿足千人社區(qū)一天用電量。

　　最后，我們得出結(jié)論：干垃圾、濕垃圾都可以燒，但是干垃圾更好燒，濕垃圾得轉(zhuǎn)化一下再燒，評判垃圾焚燒的總體原則，就是選擇優(yōu)質(zhì)的、高熱量的燃料。

（二）垃圾焚燒發(fā)電比之一般火力發(fā)電如何？

　　下面官方劃重點，垃圾焚燒發(fā)電是一種對城市垃圾進(jìn)行高溫?zé)峄瘜W(xué)處理的技術(shù)，過程是將垃圾作為固體燃料送入爐膛內(nèi)燃燒，在850～1100℃的高溫條件下，垃圾中的可燃成分與空氣中的氧進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng)，釋放出熱能并轉(zhuǎn)化為高溫?zé)o害氣體和少量性質(zhì)穩(wěn)定的固定殘渣。

　　在高溫焚燒中產(chǎn)生的熱能由熱力系統(tǒng)帶出，熱力蒸汽推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動，并帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能。性質(zhì)穩(wěn)定的殘渣因為毒性問題一般填埋處置或無毒化處理后作他用。

　　垃圾焚燒發(fā)電的核心發(fā)電環(huán)節(jié)與火電是基本一致的，如果非要說不同，那就是燃料不一樣。

　　國際上通常認(rèn)為，垃圾的平均低位熱值能達(dá)到3000千卡/千克（中國的城市垃圾以生活垃圾為主，比較“水”，熱值不足1000千卡/千克），標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值是7000千卡/千克，而且標(biāo)準(zhǔn)煤煙氣的處理技術(shù)十分成熟，排放氣體符合相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)。我們要考察垃圾焚燒發(fā)電的情況，就必須從焚燒工藝、煙氣凈化工藝兩大方面“打分”。

　　先來看看發(fā)電廠的“胃”——焚燒爐。

　　目前主流的焚燒爐有五大類，包括機(jī)械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、回轉(zhuǎn)式焚燒爐、CAO(Controlled Air Oxidation)式焚燒爐、脈沖拋式焚燒爐。

　　上海老港二期項目采用的就是機(jī)械爐排焚燒爐，垃圾通過進(jìn)料斗進(jìn)入傾斜向下的爐排（爐排分為干燥區(qū)、燃燒區(qū)、燃盡區(qū)），爐排之間的交錯運(yùn)動將垃圾向下方推動，使垃圾依次通過爐排上的各個區(qū)域（在換區(qū)時還會一個大翻身），直至燃盡排出爐膛。空氣從爐排下部進(jìn)入與垃圾混合，高溫?zé)煔馔ㄟ^鍋爐的受熱面將熱量傳遞給熱蒸汽，同時煙氣得到冷卻，最后經(jīng)煙氣處理裝置排出。

　　機(jī)械爐排焚燒技術(shù)運(yùn)行穩(wěn)定，處理能力徹底，適宜連續(xù)運(yùn)行，但是爐排的材質(zhì)和加工精度要求高，爐排與爐排之間的接觸面要相當(dāng)光滑、排與排之間的間隙要相當(dāng)小，損壞率高，維護(hù)量大。

　　另外流化床焚燒爐用得也較多，它的原理是在爐膛內(nèi)加入大量的石英砂，將石英砂加熱到600℃以上，并在爐底鼓入200℃以上的熱風(fēng)，就像炒制干果一樣把垃圾“炒”了。

　　不過，流化床對燃料粒度均勻性要求較高，需大功率的破碎裝置，且煙氣中灰塵量大。

　　說完了常用的垃圾焚燒爐，再來看看發(fā)電廠的“肺”——排氣處理裝置。

　　廢氣方面，垃圾焚燒發(fā)電廠需要采取措施嚴(yán)格控制二噁英等的產(chǎn)生與排放，將單位二噁英濃度控制在0.1（ng TEQ/m3）以內(nèi)（TEQ為國際毒性當(dāng)量），達(dá)到國際上最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，包括控制燃燒室內(nèi)溫度、停留時間與氣流擾動工況，減少在200℃～500℃溫度區(qū)的滯留時間，設(shè)置活性炭粉等吸附劑噴入裝置。經(jīng)處理的煙氣指標(biāo)達(dá)到環(huán)保要求，再由引風(fēng)機(jī)送入煙囪排出。

　　廢固方面，最終形成的飛灰殘渣輸送到固化車間經(jīng)水泥固化后，運(yùn)輸至填埋場安全填埋。

　　寬泛地說，這套處理裝置還應(yīng)該包括垃圾運(yùn)入焚燒爐前的預(yù)處理裝置，包括垃圾滲濾液處理裝置、臭氣處理裝置等。垃圾大量堆放后互相反應(yīng)，經(jīng)過生物降解、酸化、發(fā)酵等若干環(huán)節(jié)，最終滲出高濃度的有機(jī)廢水及臭氣，具有極高的污染性，經(jīng)厭氧、好氧生物處理后，才可以達(dá)標(biāo)排放。

　　總的來說，垃圾焚燒發(fā)電廠技術(shù)密集程度比一般火電廠要高很多，尤其是體現(xiàn)在焚燒工藝、煙氣凈化工藝兩大方面。

（三）既然垃圾焚燒會產(chǎn)生污染，為何還要建焚燒電站？

　　在大多數(shù)人的印象中，燒垃圾就是下面這樣濃煙滾滾的場景，伴隨著聲光電爆炸，產(chǎn)生劇毒氣體……

　　現(xiàn)在這種露天焚燒的情況已經(jīng)不多見了，因為會產(chǎn)生大量有毒物質(zhì)，其中最臭名昭著的莫過于二噁英了。二噁英通常指具有相似結(jié)構(gòu)和理化特性的一組多氯取代的平面芳烴類化合物，略寫為PCDDs，注意它是多種物質(zhì)，其中毒性最大的2，3，7，8-四氯二苯并對二噁英只要一盎司（28.35克），就可以殺死100萬人，相當(dāng)于氰化鉀的1000倍，被稱為“地球上最強(qiáng)毒物”。

　　二噁英不是自然界產(chǎn)物，全部都來源于人類生產(chǎn)生活，如金屬冶煉、汽車尾氣、垃圾不完全燃燒。

　　據(jù)研究，二噁英在705°C開始分解，800°C時2秒即可完全分解，因此，如果能讓垃圾快速升溫到800℃以上，就基本不會產(chǎn)生二噁英了。

　　露天焚燒顯然不行，而垃圾焚燒發(fā)電廠用的專業(yè)焚燒爐可以利用燃油輔助燃燒器將溫度控制在850～1100℃，只產(chǎn)生少量二噁英。經(jīng)研究，通過焚燒爐產(chǎn)生的二噁英僅為原垃圾中二噁英含量的百分之一，污染性可以說是天壤之別了。毫不夸張地說，垃圾焚燒發(fā)電實際上降低了二噁英等有害物質(zhì)的排放量！

（四）為什么要大力推進(jìn)垃圾焚燒相關(guān)產(chǎn)業(yè)？

　　回到上面的爭論，人類社會的發(fā)展是一個不斷利用自然資源創(chuàng)造物質(zhì)文明的過程，“垃圾圍城”的情況是無法避免的。根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署預(yù)測，隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展，到2025年，全球城市廢物的數(shù)量將從目前的每年約13億噸上升至22億噸，屆時中國每年城市垃圾產(chǎn)量將會接近6億噸。

　　對此，我們當(dāng)然不能限于填埋和堆肥這些被動“防守”的方法，有一句話說得很好，垃圾只是放錯了位置的資源，垃圾焚燒發(fā)電就是一種資源再利用的方式。

　　作為發(fā)達(dá)國家廣泛采用的城市生活垃圾處理方式，垃圾焚燒發(fā)電符合“無害化、減量化、資源化”三原則。

無害化：高溫焚燒后可消除垃圾中大量有害病菌和有毒物質(zhì)，控制二次污染。

減量化：垃圾焚燒后，體積可減少50～90％，重量減輕80％以上。

資源化：垃圾焚燒后產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電、供熱，節(jié)約化石能源。

　　但是垃圾焚燒發(fā)電也有很多問題，第一大問題就是費(fèi)錢。垃圾焚燒對設(shè)備要求很高，焚燒爐和煙氣裝置造價高昂、維護(hù)復(fù)雜，投資回收周期長。另外，盡管配有那么多處理設(shè)施，但依然存在少量有害物質(zhì)的長期排放和積淀，仍然可對自然生態(tài)造成慢性傷害，不過，總體上，焚燒發(fā)電還是要比直接填埋好得多，既減輕了垃圾的體積和重量，還能用來發(fā)電滿足人類的能源需求。

結(jié)語

　　無論多么高效的垃圾處理方法總不能避免排放有害物質(zhì)，人類文明的進(jìn)程也不會因為垃圾的問題就此止步，我們能做的只有不斷學(xué)習(xí)、不斷進(jìn)步，不斷用更友好的方式與自然和諧共處。如果說有一種最舒適的共處方式，那就是人類像愛護(hù)自己一樣愛護(hù)自然。