垃圾焚烧技术发展现状及其在泰安市的应用研究

周 民

（泰安市环境卫生管理处，山东 泰安 271000）

垃圾焚烧技术发展现状及其在泰安市的应用研究

周 民

（泰安市环境卫生管理处，山东 泰安 271000）

结合目前城市生活垃圾焚烧处理技术及国内应用现状，对泰安市发展垃圾焚烧技术的可行性进行了探讨。

生活垃圾；处理方法；焚烧技术

采取焚烧的方法处理城市垃圾，是当今发达国家最广泛应用的手段之一［1］。山东省泰安市引进、吸收和发展垃圾焚烧技术，优化处理工艺，从根本上实现了垃圾处理减量化、资源化、无害化。笔者从国内外垃圾焚烧技术的现状、发展及在泰安市应用方面加以探讨，为其他城市发展垃圾焚烧提供参考。

1 垃圾焚烧技术发展现状

1.1 垃圾焚烧技术进展

国外在1870年开始应用焚烧技术处理城市生活垃圾。经过140 a的发展，垃圾焚烧技术日益成熟，垃圾焚烧已成为发达国家处理生活垃圾的主要方式，且处于上升趋势。

我国城市垃圾焚烧技术的研究起步于20世纪80年代中期。“八五”期间对引进的马丁炉炉型进行了国产化研究。20世纪八九十年代，垃圾焚烧技术进入研究试用阶段。自90年代末起，垃圾焚烧技术在引进国外技术的基础上得以广泛应用，深圳、珠海、广州、上海、北京等100多个城市相继建起了垃圾焚烧发电厂。目前，我国常用的垃圾焚烧处理技术有炉排炉焚烧处理技术、回转炉焚烧处理技术和流化床焚烧处理技术3种。

1）炉排炉焚烧处理技术。机械炉排式焚烧炉的品种繁多，使用历史长，具有较高的可靠度，是适于处理大容量垃圾的成熟焚烧设备。主要分为往复运动炉排焚烧炉、滚动炉排焚烧炉2种类型。其应用实例见表1。

2）回转炉焚烧处理技术。回转炉焚烧系统衍生于水泥工业中耐火砖衬里回转锻烧窑。目前，该技术主要用于危险废物的焚烧处理，在我国尚未大规模用于生活垃圾的处理。

表1 我国炉排炉焚烧技术应用实例分析

3）流化床焚烧处理技术。流化床焚烧技术是20世纪60年代初发展起来的一种新型清洁燃烧技术，其应用实例见表2。

表2 我国流化床焚烧技术应用实例分析

1.2 常用垃圾焚烧处理技术比较

3种垃圾焚烧技术综合比较见表3。

在垃圾焚烧技术应用的同时，应重视其产生的二次污染问题，尤其是废气的污染防治。垃圾焚烧时会产生大量的飞灰（约占垃圾焚烧灰渣总量的20%），因其中含有大量可溶性重金属和二恶英而不能直接填埋处理［2］。目前，处理垃圾焚烧飞灰的方法主要有水泥固化、熔融固化、化学稳定性、酸或其他溶剂洗提等，而熔融固化是目前公认的较稳定、较安全的方法［3-6］。我国早先建设的几个垃圾焚烧厂，废气处理技术水平低，达不到无害化和资源化要求。

表3 3种常用垃圾焚烧技术的综合比较

总体来看，流化床和炉排炉技术有各自的优势和适应性，而回转炉技术在现有技术水平下尚不宜用于城市垃圾焚烧。我国垃圾焚烧总体技术水平与国外焚烧炉及其烟气净化、监测设备相比还有相当的差距，焚烧厂主体设备仍以进口为主，但国产化率逐年提高。

1.3 垃圾焚烧技术发展趋势

目前，垃圾焚烧技术正处于快速发展时期。垃圾焚烧技术的发展吸引了大量高新技术的融入，如高效垃圾发电技术、焚烧残渣处理和利用技术、废气处理的新技术、自动化控制技术以及焚烧炉的电脑设计等。

随着垃圾焚烧技术的进一步发展，垃圾焚烧技术逐渐向主体设备专业化生产、资源化利用、二次污染防治［7-8］、高科技融入和综合性处理等方向发展。而且垃圾焚烧炉的设计制造规模已逐步由小型规模向大型规模、由单一功能（焚烧处理垃圾）向多功能（资源化回收和循环利用）、由机械型向机电一体化（自动化）方向发展。

2 垃圾焚烧技术在泰安市的应用

2.1 应用垃圾焚烧技术项目必要性分析

目前泰安市区日产生垃圾700 t，很多垃圾露天堆积，大量占用农田，造成环境污染，危害人体健康。相对于城市垃圾产生量持续增长，垃圾处理能力却严重不足，市区小堰堤填埋场已远远不能满足每天700 t生活垃圾的处理需求。在城郊新建填埋场的择址遇到征地困难、居民反对、场地条件不适宜等诸多问题。因此，泰安市发展垃圾焚烧技术势在必行。

2.2 应用垃圾焚烧技术项目可行性分析

2.2.1 工艺可行性

城市生活垃圾的处理方法与垃圾成分有很大关系，而垃圾的成分则与燃料结构、消费水平、收集方式、地域和季节等多种因素有关。随着泰安市经济的快速发展和人们生活水平的提高，生活垃圾成分已发生了质的变化，有机物含量已大大高于无机物含量。垃圾成分由“多灰、多水、低热值”向“较少灰、较高热值”的方向发展，有利于实施垃圾焚烧处理。一般当垃圾热值高于5 000 kJ/kg且土地资源有限时，应优先采用焚烧处理工艺。泰安市生活垃圾的低位热值超过6 000 kJ/kg，完全符合垃圾焚烧工艺的要求。

2.2.2 焚烧处理规模可行性

垃圾焚烧发电的可行性除与电力上网因素相关外，主要考虑垃圾热值和处理量2个方面。泰安市的垃圾热值满足焚烧并发电的要求（＞6 000 kJ/kg）；在处理量方面，一般日处理小于300 t的焚烧厂发电上网在经济上不划算，泰安市规划建设的垃圾焚烧发电项目设计规模为日焚烧生活垃圾800 t，达到了规模经济，上网发电可行。

2.2.3 场址可行性

应用垃圾焚烧处理工艺建设生物质能发电项目包括垃圾焚烧发电厂和垃圾无害化填埋场。根据有关的国家标准和规范要求，有2处场址可以作为备选场地。一处是原有的小堰堤垃圾填埋场，其位于国家重点工程项目京沪高速铁路沿线附近，若获得国家对于原垃圾场扩容的批准将极其困难。另一处是蛤蟆山填埋场，位于青春创业园内，土地的性质是城建开发用地，在此建设填埋场符合规划要求，同时与已规划准备建设的垃圾焚烧发电厂仅一墙之隔，焚烧炉渣可近距离运输到填埋场。经过比较，优先选择蛤蟆山填埋场，因其占地面积达20余hm2，距市区10 km，且整个填埋区地处蛤蟆山山谷，处于主导风向的下风向侧，对周围大气和居民生活影响较小。

2.2.4 经济可行性

该项目各项主要经济指标见表4。

表4 泰安市垃圾焚烧项目主要经济指标

由表4可知，该项目的内部收益率、投资回收期等指标较好，总体风险较小。

2.2.5 投资市场可行性

泰安市采取特许经营办法，在垃圾焚烧项目投资市场招标过程中，采用竞争性谈判方式，综合比较确定最佳合作伙伴。政府通过垃圾处理收费保证建设投资的回收和企业的可持续发展。

2.2.6 环评可行性

拟建泰安垃圾焚烧项目，属于《产业结构调整指导目录（2005年）》、《资源综合利用目录》中鼓励类项目，符合《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》等国家相关产业政策及指导意见，符合我国垃圾处理减量化、资源化、无害化的政策，符合清洁生产的有关要求，在建立与之配套的运行机制的前提下，具有一定的清洁生产示范作用。

按照原国家环保总局《关于加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》，依据项目报建程序，通过了由原国家环保总局对该垃圾焚烧发电项目进行的环境影响评估和严格评审：拟建项目属公益性环保项目，具有良好的环境效益和社会效益，有一定的经济效益，本项目是可行的。

2.3 焚烧炉选择分析

炉排炉焚烧技术较成熟，炉体较大，但设备投资昂贵；流化床焚烧炉技术在国内正在发展中，有一定的应用前景，炉体较小，投资较低。经过综合分析，泰安市优先采用中国科学院具有自主知识产权的循环流化床垃圾焚烧发电技术，尾气排放达到欧盟标准。

2.4 项目保障措施分析

2.4.1 垃圾预处理

垃圾的含水率、热值、块体大小对于垃圾焚烧发电项目的运行稳定性、发电量、电力质量影响很大，因此应对原生垃圾进行预处理，预处理方式包括以下3种。

1）源头分类收集。收运方式对垃圾成分可产生较大影响，若实现分类或分区收集，则可提高进入焚烧厂的垃圾质量，从而提高焚烧热效率，降低成本。

2）场内分选。一是拣出大块物体，避免对炉体的损坏，减少停机时间；二是拣出可回收物，增加经济效益和环境效益；三是拣出有害物质，减少二次污染。

3）简易堆肥后焚烧。泰安市垃圾的含水率较高，超过40%，若采用垃圾焚烧技术，必须降低垃圾含水率以提高垃圾的热值。采用垃圾简易堆肥技术可在5～7 d内去除垃圾中的29%～40%水分，并能改善垃圾的颗粒形状，提高垃圾的可燃性及热值、增加垃圾持续燃烧的稳定性。

2.4.2 焚烧电厂垃圾保障供应

泰安市出台了《泰安市生活垃圾城乡一体化作业规范和质量标准》，对于村镇垃圾收集、设施管理及村镇环境卫生质量标准作出了具体规定，所有生活垃圾全部送至焚烧发电厂，不再自行填埋，泰安中心城区及周边19个乡（镇、街道）按城乡环卫规划合理建设垃圾收集点或垃圾中转站，配置足够数量的专用垃圾压缩车，每天按时将生活垃圾运送至焚烧发电厂，既改善了城乡生活环境，又确保了焚烧发电厂垃圾供应。

2.4.3 渗沥液处理达标排放

污水处理站建于垃圾填埋场东南侧，占地0.18 hm2，处理对象为垃圾填埋场渗沥液及垃圾焚烧发电厂渗沥液，采用MBR+NF+RO工艺，处理规模为120 m3/d，处理后的出水水质达到GB 16889—2008生活垃圾填埋场污染控制标准的一级排放标准和GB/T 18920—2002城市污水再生利用 城市杂用水水质中“城市绿化”水质标准。

2.4.4 配套政策

1）垃圾焚烧项目电力上网政策。要从政策上保证垃圾焚烧发电能顺利上网，核心问题是确定上网电价。根据国家政策及全国其他城市的范例及垃圾焚烧发电厂的处理成本，确定泰安市的垃圾焚烧发电上网电价为0.647元/（kW·h）。

2）垃圾处理收费政策。实行垃圾处理收费是垃圾焚烧发电厂能顺利运行的重要保证，在垃圾处理收费政策出台之前，应由政府给予垃圾处理补贴。目前，泰安市的垃圾焚烧补贴标准为40元/t。

3）集中供热政策。政府组织引导由垃圾焚烧发电厂向岱岳区青春创业园、岱岳区委区政府、居民区、企事业单位供热，并制定收费标准，以发挥垃圾焚烧的综合效益，提高垃圾处理的资源化利用水平。

3 垃圾焚烧项目在泰安市的运行效果

泰安市应用垃圾焚烧处理工艺的项目是指生物质能发电项目——泰安市生活垃圾综合处理场，其包括垃圾焚烧发电厂和垃圾无害化填埋场。现从立项运作、建设管理、运营绩效3个方面加以分析。

3.1 从项目立项运作分析

该生活垃圾焚烧发电厂是国家环保新政策实施后，原国家环保总局审核批准的第1个垃圾发电项目；在山东省内率先引进中国科学院具有独立知识产权的循环流化床垃圾焚烧发电技术，采取政府扶持、引入外资、市场化运作的BOO模式；由山东省发改委批准，是中马绿能国际集团投资有限公司与北京中科战略合作的第1个项目成果，项目终期规模可日处理垃圾1 500 t，满足泰安市未来25 a生活垃圾处理减量化、资源化、无害化的需要。

3.2 从项目建设管理分析

泰安市生活垃圾综合处理场占地24.53 hm2，总投资3.5亿元。该场分为2部分：一部分是由泰安中科环保电力有限公司利用外资承建并运营的生活垃圾焚烧发电厂；另一部分是由市财政投资和利用部分国债建成的垃圾无害化填埋场，由泰安市环境卫生管理处负责管理。

垃圾焚烧发电厂占地6.73 hm2，设计日焚烧生活垃圾800 t，年发电量1.2亿kW·h；建设规模为2炉2机，即2台500 t/d循环流化床垃圾焚烧炉，配1×12 MW+1×6 MW凝气式汽轮发电机组，采用中国科学院具有自主知识产权的循环流化床垃圾焚烧发电技术，尾气排放达到欧盟标准。垃圾焚烧发电厂于2007年11月8日开工建设，2009年10月1日正式投入运营。垃圾无害化填埋场占地17.8 hm2，有效容积101万m3，设计使用年限29 a，可日均填埋垃圾焚烧炉渣100 t；填埋场还包括渗沥液收集处理设施和辅助配套设施。该填埋场随着生活垃圾焚烧发电厂的运营即投入使用。

3.3 从项目运营绩效分析

3.3.1 环境效益

1）资源得到再利用。垃圾填埋场内占地9.8 hm2的草木绿化、道路冲洗、场区降尘所用水，均采用垃圾渗沥液处理后的中水，废水复用率为100%，极大地节约了水资源。在固体废物利用及处置上，焚烧灰渣作为建材原料、飞灰（危险废物）作为水泥生产用生料分别进行综合利用。

2）减少了污染物排放。焚烧炉废气经“半干法脱酸+活性炭吸附+布袋除尘器”的综合烟气净化系统处理，确保焚烧烟气的达标排放。项目最终排放量为二氧化硫210.24 t/a，符合污染物排放总量指标要求。该项目渗沥液日均产生量为82.5 m3/d，经过处理规模120 m3/d的污水处理站处理达标后，全部回用于绿化、道路及作业区浇洒降尘。

3.3.2 经济效益

从泰安市现状来看，日焚烧处理生活垃圾700 t，年焚烧处理生活垃圾25.5万t，实际年发电量为6 384.9万kW·h，掺煤比为6%～8%（质量比），可以得知泰安市1 t生活垃圾的发电量约为250 kW·h。经济指标财务内部收益率为4.02%，高于行业基准收益率4%水平；投资回收期为18 a，满足行业基准回收期18 a的标准。

3.3.3 社会效益

垃圾发电厂正式运营后，不仅处理了泰城和肥城市每日产生的700 t生活垃圾，每年还能生产6 384.9万kW·h的绿色电能，并用约5 a的时间，将积存16 a的小堰堤垃圾填埋场的150万t垃圾逐步处理完毕，使泰安市垃圾处理无害化步入循环经济、生态文明的新阶段。焚烧项目有效解决了泰安市城乡生活垃圾消纳出路难题，真正实现了垃圾减量化、资源化、无害化，从根本上有效减少了城乡垃圾污染，改善了城乡生活环境，对提高人民生活质量、减少垃圾占地、改善旅游环境、缓解当地供电紧张局面、解决就业问题、推动当地社会经济发展等起到了重要作用。

4 结束语

1）利用垃圾焚烧发电，既有利于促进环境保护和资源综合利用，又符合国家产业政策，同时能够取得良好的经济效益和社会效益。

2）垃圾焚烧不仅能够实现垃圾的无害化和垃圾最大限度的减容，而且随着焚烧技术的发展，焚烧产生的热源和能源利用已相当广泛，垃圾焚烧厂与供热网络和电网系统联网，成为城市能源供输的重要组成部分，同时也产生了比较理想的经济效益。

3） 焚烧技术是发展迅速的垃圾处理方法之一，国内生活垃圾焚烧处理的比例将逐年提高，泰安市的实践证明，采用合理的电力上网价格与垃圾处理收费标准、先进的焚烧和尾气净化技术、适当的能源回收利用系统，是保证泰安市垃圾焚烧项目立项以及良好运行的重要保证。

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Developmental Status of Waste Incineration Technology and Its Application Research in Taian City

Zhou Min
（Environmental Sanitation Management Office of Taian,Taian Shandong 271000）

Combining status of municipal domestic waste incineration technology and its application situation in China,feasibility of waste incineration technology applied in Taian city wasdiscussed.

domestic waste；treatment method；incineration technology

X705

B

1005－8206（2011） 03－0020－05

2010-09-21

周民（1972—），工程师，主要从事环卫工程技术的研究。E-mail：zhoumin72@163.com。

（责任编辑：刘冬梅）