隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化步伐的加快以及城市居住人口的不斷增長，部分城市出現(xiàn)了“垃圾圍城”的窘迫現(xiàn)象。垃圾焚燒發(fā)電一方面可以明顯的減少城市垃圾的容量，另外一方面處理過程中還有有效解決地下水源、土壤的污染問題，更重要的是垃圾焚燒所產(chǎn)生的熱量，還可用于發(fā)電、供熱。實現(xiàn)垃圾處理的“減量化、資源化、無害化”要求，該技術(shù)已逐漸成為生活垃圾處理的主要方式，對解決“垃圾圍城”等突出環(huán)境問題具有重要作用。
對于垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)自身而言，由于社會是在不斷的發(fā)展和進(jìn)步的，因此人們生活品質(zhì)和習(xí)性也隨之改變改變，最終影響著生活垃圾的特性，導(dǎo)致生活垃圾的熱值在逐漸提高。另外，更重要的是環(huán)保理念的深入人心，從而推動著垃圾焚燒發(fā)電的技術(shù)的不斷優(yōu)化和推廣。
PART.01垃圾焚燒發(fā)電的起源
1.1 國外垃圾焚燒發(fā)電的起源
自從十九世紀(jì)工業(yè)革命以來，西方國家走上了發(fā)展的快車道，讓人類文明得到了質(zhì)的飛躍。但是隨之而來的城市人口激增，數(shù)量龐大的居民在臟亂不堪的城市環(huán)境中艱難生存，而造成這一現(xiàn)象的源頭正是由于當(dāng)?shù)卮罅烤用袢粘Ｉa(chǎn)生活所產(chǎn)生的垃圾、污水和糞便等問題沒有得到有效的解決，以至于最終導(dǎo)致各種傳染病的爆發(fā)，影響居民的生命健康。
1890年誕生了細(xì)菌學(xué)，隨著該學(xué)科的誕生和發(fā)展，人們逐漸了解了許多傳染病的病源和傳播途徑，并找到了對應(yīng)的解決方法，同樣，在此過程中垃圾焚燒技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。在1896年德國漢堡建立了人類歷史上的第一座垃圾焚燒廠。再到20世紀(jì)初期至70年代，全球的垃圾處理主流方式主要有三種：填埋、焚燒以及堆肥。20世紀(jì)90年代，發(fā)達(dá)國家用法律形式確定了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)先順序，垃圾焚燒工藝流程變成垃圾“收集-運(yùn)輸-焚燒(中間處理)-填埋”的系統(tǒng)方式。
1.2 國外焚燒技術(shù)發(fā)展歷程
國外垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展歷程可大致包括三個階段即：萌芽階段、發(fā)展階段和成熟階段。開始，處理生活垃圾的焚燒爐在英國和美國建立。緊接著，生活垃圾焚燒廠就在德國和法國建立起來了。這也意味著垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的萌芽。后續(xù)隨著西方發(fā)達(dá)國家原來的垃圾填埋場已經(jīng)飽和，垃圾焚燒技術(shù)由于減量化的優(yōu)勢，該技術(shù)又迎來了一次發(fā)展。再到近半個世紀(jì)以來，煙氣凈化技術(shù)和焚燒設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，垃圾焚燒技術(shù)日漸成熟。并成為許多國家處理城市生活垃圾的首選方式。
1.3 國內(nèi)焚燒技術(shù)的發(fā)展歷程
萌芽階段：1929年上海市公共租界工部局派人赴歐洲考察生活垃圾焚燒處理新技術(shù)。1930年在上海的檳榔路(現(xiàn)安遠(yuǎn)路)和茂海路(現(xiàn)海門路)各建設(shè)了一座生活垃圾焚燒處理廠，后續(xù)由于生活垃圾可燃物比例較低含水量高，焚燒困難運(yùn)行費用高等缺點而停運(yùn)。
發(fā)展階段：1985年，深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠—我國第一代現(xiàn)代化的城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠開始建設(shè)，1988年一期工程投產(chǎn)，采用了從日本三菱重工引進(jìn)的兩臺150噸/日馬丁垃圾焚燒設(shè)備和一臺500千瓦發(fā)電機(jī)組。二期工程與1996年投產(chǎn)，增建了一臺150噸/日馬丁垃圾焚燒設(shè)備和一臺3000千瓦發(fā)電機(jī)組。
1.4 我國早期垃圾焚燒發(fā)電的主要問題
我國早期垃圾焚燒發(fā)電的主要存在以下幾點問題：第一，我國早期城市生活垃圾的熱值普遍偏低，還需要添加輔助燃料才能運(yùn)轉(zhuǎn)；第二，生活垃圾在焚燒后會產(chǎn)生大量的灰渣，未能達(dá)到垃圾減量化的要求；第三，由于我國垃圾焚燒研究起步晚、投入少，導(dǎo)致技術(shù)相對落后，缺乏相關(guān)的技術(shù)指導(dǎo)，發(fā)展水平也相對滯后。
20世紀(jì)80年代末，深圳市首家引進(jìn)了日本三菱重工生產(chǎn)的2臺處理能力150 t/d的馬丁式焚燒爐，并于1988年建成投產(chǎn)。隨后全國各地相繼建起了各種形式的垃圾焚燒廠，初期的垃圾焚燒不僅有余熱發(fā)電、供熱，還伴隨著一批不能滿足環(huán)保要求的簡易焚燒設(shè)施。
PART.02垃圾焚燒發(fā)電的現(xiàn)狀
2.1 垃圾清運(yùn)體系的完善和處理率的提高
現(xiàn)如今，我國生活垃圾普遍使用的收集方法主要有：普通垃圾集裝箱、垃圾收集車和中轉(zhuǎn)站相結(jié)合、壓縮式垃圾集裝箱。再根據(jù)地方實際情況選擇適合的收運(yùn)方法，而且垃圾收運(yùn)體系的建設(shè)逐步由城鎮(zhèn)下沉到農(nóng)村，不僅有效的補(bǔ)齊農(nóng)村生活垃圾隨意丟棄的短板，更重要的是促進(jìn)了建設(shè)美麗鄉(xiāng)村的步伐，進(jìn)一步完善了我國垃圾清運(yùn)體系建設(shè)。
隨著我國改革開放的不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平和物質(zhì)條件都大幅度提升，“綠水青山就是金山銀山”的環(huán)保政策也不斷推進(jìn)且深入人心。雖然國內(nèi)生活垃圾清運(yùn)量在增長，但是無害化處理率同樣也在持續(xù)增長。近十年，我國垃圾清運(yùn)量平均增速約3%，截止2020年，生活垃圾清運(yùn)量已超2.35億噸，其中無害化處理量超2.34億噸，我國生活垃圾無害化處理率達(dá)99.7%。
在無害化處理中，衛(wèi)生填埋由于存在各種問題，衛(wèi)生填埋處理占比正在逐漸下降，而垃圾焚燒占比卻在逐漸的增加，焚燒處理在無害化處理中的占比由2010年的不到20%，到2020年已增加到超過60%。
2.2 垃圾熱值的提高
物理組成會影響生活垃圾熱值，其中熱值較高成分主要包括：紡織物、塑料、橡膠、紙張、竹木、廚余等。
據(jù)調(diào)查，在20世紀(jì)90年代，我國大多數(shù)城市產(chǎn)生的生活垃圾其熱值均不超過5000 k J/kg。自從進(jìn)入21世紀(jì)，隨著居民的生活習(xí)慣、飲食結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)水平、消費習(xí)慣的改變，垃圾熱值在不斷升高。
2.3 主要處理技術(shù)
垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)是利用垃圾焚燒所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行發(fā)電的一項綜合技術(shù)，該技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備是焚燒爐。按燃燒方式的不同，焚燒爐的型式可分為機(jī)械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐和熱解氣化焚燒爐。根據(jù)國家建設(shè)部、國家環(huán)?？偩帧⒖萍疾堪l(fā)布的《城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策》要求，并指出：“目前垃圾焚燒宜采用以爐排爐為基礎(chǔ)的成熟技術(shù)，審慎采用其它爐型的焚燒爐”。它主要由垃圾焚燒爐/余熱鍋爐，煙氣凈化系統(tǒng)和汽輪發(fā)電機(jī)組組成。
在滲濾液的處理方法中，在焚燒廠內(nèi)建設(shè)污水處理廠是將滲濾液徹底處理的最有效的方法。另外，在焚燒廠內(nèi)建設(shè)完全獨立的處理系統(tǒng)，能夠完全地消除滲濾液，將滲濾液的危害全部消除，是最徹底的滲濾液處理方法?，F(xiàn)常規(guī)且成熟的滲濾液處理工藝流程是：“調(diào)節(jié)池+預(yù)處理+厭氧反應(yīng)器UASB+MBR生化處理系統(tǒng)+NF納濾膜處理系統(tǒng)+RO反滲透膜”的處理工藝。
20世紀(jì)90年代以來，發(fā)達(dá)國家越來越重視焚燒煙氣的污染控制，垃圾焚燒排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，用于煙氣凈化的一次性工程投資和運(yùn)行費用也越來越高。要使煙氣凈化效果達(dá)到國家或地級規(guī)定排放指標(biāo)，垃圾焚燒發(fā)電廠焚燒煙氣凈化系統(tǒng)必須優(yōu)化設(shè)計和強(qiáng)化運(yùn)行管理，防止垃圾焚燒廠由于煙氣排放問題導(dǎo)致二次污染。
生活垃圾焚燒煙氣凈化系統(tǒng)主要包括：除塵、除酸、除二噁英和重金屬等。通過這幾個單元的優(yōu)化組合，從而使整個煙氣凈化系統(tǒng)不僅有效的、最大化處理去除存在于煙氣中的各種污染物，保障煙氣達(dá)標(biāo)排放，而且在運(yùn)行成本上經(jīng)濟(jì)可行。
現(xiàn)常規(guī)且成熟的煙氣凈化方式推薦采用“SNCR爐內(nèi)脫硝+半干法脫酸+干法噴射+活性炭吸附+布袋除塵”組合方案，并設(shè)置煙氣再循環(huán)。確保煙氣污染物達(dá)到環(huán)保排放要求，工藝流程如下圖所示。
爐渣：爐渣由焚燒熔渣、陶瓷、磚石碎片、鐵、其他金屬和微量殘留可燃物(約占垃圾量0.5%)組成。根據(jù)《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485-2014)，焚燒爐渣與煙氣處理系統(tǒng)收集的飛灰分別收集、貯存和運(yùn)輸。
飛灰：飛灰主要產(chǎn)生的地方包括：反應(yīng)塔底部收集的脫酸反應(yīng)生成物和煙氣中粗煙塵的混合物，以及布袋除塵器捕集的煙氣中的灰塵。飛灰主要通過加入螯合劑的方式進(jìn)行穩(wěn)定化處理，經(jīng)無害化處理達(dá)標(biāo)后運(yùn)至填埋場進(jìn)行衛(wèi)生填埋處置。同時垃圾焚燒發(fā)電過程中所產(chǎn)生的飛灰還可能富集汞、鎘、鉛等重金屬，此時需要按照《國家危險廢物名錄》中所提及的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，來對飛灰中富集汞、鎘、鉛等重金屬進(jìn)行處理。再按照《危險廢物貯存污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》貯存好焚燒發(fā)電后生成飛灰。
2.4 相關(guān)政策法規(guī)的規(guī)范和支持
“十四五”城鎮(zhèn)生活垃圾分類和處理設(shè)施發(fā)展規(guī)劃提出的關(guān)于垃圾焚燒處理方面的目標(biāo)要求是：到2025年底，全國城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒處理能力達(dá)到80萬噸/日左右，城市生活垃圾焚燒處理能力占比65%左右。
“十四五”時期是全面建成小康社會決勝階段，住房城鄉(xiāng)建設(shè)事業(yè)部面臨著更大的挑戰(zhàn)，改革發(fā)展的任務(wù)艱巨繁重，今后五年的主要發(fā)展目標(biāo)之一是：城鎮(zhèn)市政基礎(chǔ)設(shè)施更加完善，建設(shè)和運(yùn)營水平進(jìn)一步提高，城市生態(tài)空間格局持續(xù)優(yōu)化，城市生活垃圾無害化處理率達(dá)到95%，力爭將城市生活垃圾回收利用率提高到35%以上，城市道路機(jī)械化清掃率達(dá)到60%。另外，農(nóng)村人居環(huán)境明顯改善，小城鎮(zhèn)建設(shè)加快發(fā)展，深入推進(jìn)農(nóng)村生活垃圾治理，基本實現(xiàn)全面治理的目標(biāo)，統(tǒng)籌開展農(nóng)村工業(yè)垃圾、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)垃圾治理工作。
住房城鄉(xiāng)建設(shè)事業(yè)“十四五”規(guī)劃提出努力營造城市宜居環(huán)境，加強(qiáng)城市垃圾綜合治理：因地制宜全面開展垃圾分類，完善生活垃圾統(tǒng)計指標(biāo)體系，促進(jìn)生活垃圾分類回收與再生資源回收體系的有效銜接，提高回收利用率。加快城市生活垃圾處理設(shè)施建設(shè)，在土地緊缺、人口密度高的城市優(yōu)先推廣焚燒處理技術(shù)。力爭到2025年，城市生活垃圾焚燒處理能力比“十三五”時期增長22萬噸/日，設(shè)市城市生活垃圾得到有效處理，縣縣具備生活垃圾無害化處理能力。
另外，各省市也陸續(xù)出臺針對本省的生活垃圾焚燒發(fā)電中長期專項規(guī)劃。旨在加強(qiáng)生活垃圾焚燒處理能力建設(shè)，著力破解設(shè)施“鄰避”難題，提高垃圾焚燒發(fā)電及其配套設(shè)施的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行管理水平，實現(xiàn)垃圾無害化處理設(shè)施能力、布局等與實際需求相配套，推進(jìn)生活垃圾無害化處理與資源化利用的全面提檔升級。
PART.03垃圾焚燒發(fā)電的前景
3.1 市場發(fā)展重點轉(zhuǎn)向中西部地區(qū)
垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)由于無害化處理效果好，逐漸成為我國大中型城市垃圾處理的主要方式。該技術(shù)推廣使用至今，在我國廣東、山東、江蘇及浙江等沿海省份垃圾發(fā)電項目接近飽和，并逐漸向?qū)幭?、陜西及甘肅等中西部內(nèi)陸省份拓展。由于技術(shù)的不斷改進(jìn)與優(yōu)化，垃圾焚燒發(fā)電項目的推廣將更加有利于當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展，而且還可提升我國生活垃圾無害化處理率。
3.2 獨立焚燒發(fā)電項目轉(zhuǎn)向靜脈產(chǎn)業(yè)園(環(huán)保產(chǎn)業(yè)園)
靜脈產(chǎn)業(yè)園是以生活垃圾焚燒發(fā)電為依托，綜合治理城市生活垃圾、餐廚、廚余、污泥、糞便、危險廢棄物、建筑垃圾、大件垃圾、園林垃圾等固廢的綜合工業(yè)園區(qū)。生活垃圾焚燒發(fā)電廠作為靜脈產(chǎn)業(yè)園核心，是綠色能源輸出中心，不僅可以處理城市生活垃圾與陳腐垃圾，同時還能為園內(nèi)其他餐廚及污泥等項目提供協(xié)同焚燒能力，焚燒產(chǎn)生的蒸汽可以為餐廚、污泥等項目供熱。焚燒發(fā)電項目供給全園清潔電源，餐廚等項目產(chǎn)生的廢渣、沼氣等又能反哺作為焚燒項目發(fā)電原材料，達(dá)到能源梯級利用，實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)能量循環(huán)。
3.3 參與碳交易市場
垃圾焚燒發(fā)電項目由于其自身的優(yōu)勢，不僅可以避免因垃圾填埋而產(chǎn)生的溫室氣體，而且燃燒過程產(chǎn)生的熱能還可以轉(zhuǎn)化成清潔的電能，這就使得垃圾焚燒發(fā)電可以歸屬于自愿減排項目。這樣垃圾焚燒發(fā)電項目就可獲得碳減排的補(bǔ)貼，參與到碳排放交易市場，承擔(dān)起一份社會責(zé)任。
PART.04結(jié)論與展望
焚燒發(fā)電現(xiàn)作為我國生活垃圾處理的一種主要手段，通過該技術(shù)不僅可以有效解決“垃圾圍城”問題，而且還實現(xiàn)垃圾的資源化利用。推廣垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)是優(yōu)化我國現(xiàn)有生活垃圾處理的重要手段、是實現(xiàn)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”的關(guān)鍵戰(zhàn)略。我們有理由相信，垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)會繼續(xù)向前發(fā)展，技術(shù)水平不斷優(yōu)化提升，垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)在我國將擁有廣闊的發(fā)展空間。
（文章來源 ： 廣東化工）
