垃圾焚烧发电技术进展与应用探讨

洪 雷 ，王小文，姬艳梅，梁宝翠

（西北大学城市与环境学院，陕西 西 安 7 10127）

垃圾焚烧发电技术进展与应用探讨

洪 雷 ，王小文，姬艳梅，梁宝翠

（西北大学城市与环境学院，陕西 西 安 7 10127）

介绍了垃圾焚烧发电的研究进展及利用情况，分析了垃圾发电技术优势和由此带来的环境问题，并针对性地提出了一些建议及对策。

城市垃圾；焚烧发电；二恶英

1 垃圾焚烧发电技术进展

从20世纪70年代，一些发达国家就开始利用垃圾焚烧进行发电。最先利用垃圾发电的是德国和法国，近30 a来，美国和日本在垃圾发电方面的发展也相当迅速。1965年，联邦德国就已建有垃圾焚烧炉7台，垃圾焚烧量每年达78万t，垃圾发电受益人口为245万人；到1985年，垃圾焚烧炉已增至46台，垃圾年焚烧量为800万t，可向2 120万人供电，受益人口占总人口的34．3%。法国共有垃圾焚烧炉约300台，可以焚烧40%的城市垃圾。美国自20世纪80年代起投资70亿美元，兴建90座垃圾焚烧厂。90年代初，美国垃圾焚烧发电占总垃圾处理量的18%，2000年已达40%。在美国的底特律市拥有世界上最大的日处理垃圾4 000 t的垃圾发电厂；日本城市垃圾焚烧发电技术发展很快，1989年焚烧处理垃圾的比例已占总量的73．9%，90年代升至84%，到2010年垃圾处理将完全采用焚烧法［1］。

随着我国城市化进程的加快，垃圾污染日益严重，处理不当会制约城市的生存与发展。为此，我国制定了《全国城市生活垃圾无害化处理设施建设“十一五”规划》 （发改投资［2007］1760号），到“十一五”末期，规划目标为全国城市生活垃圾无害化处理率达到60%。其中设市城市生活垃圾无害化处理率达到70%，县城生活垃圾无害化处理率达到30%；同时，要减少东部地区、经济发达地区的原生生活垃圾的填埋量，节省土地资源，鼓励选用先进的垃圾焚烧处理技术。到“十一五”末期。东部地区设市城市的焚烧处理率将不低于35%。在全国范围内实施垃圾处理收费制度，并进一步加大了对垃圾发电的政策支持力度。目前城市生活垃圾较可靠的处理方式有卫生填埋、焚烧发电和堆肥。在我国，填埋占70%，焚烧和堆肥等占10%，剩余20%难以回收。

我国于1985年首次引用垃圾焚烧发电技术，近20 a来发展很快。截至2008年底，我国已建成56座垃圾发电站，仅2010年就拟建41座垃圾发电厂。其中，河北拟建4座；天津、福建各拟建3座；重庆、江西、湖北、广西、四川各拟建2座；山西、浙江、安徽、河南、湖南、海南、陕西各1座；而广东居首，建设14座。地域分布以珠三角、长三角、环渤海及沿海城市为主。

2 垃圾焚烧发电技术工艺流程

垃圾焚烧发电是把各种垃圾收集后，对热值较高的部分进行高温焚烧，在高温焚烧中产生的热能转化为高温蒸汽推动涡轮机转动，使发电机产生电能。其主要流程如图1所示。

3 垃圾焚烧发电技术优势

3.1 环境方面［2］

1）减容效果好。垃圾焚烧处理可以使城市生活垃圾的体积减少80%～90%。

2）消毒彻底。高温燃烧可以使垃圾中的有害成分得到完全分解，并能彻底杀灭病原菌，尤其是对于可燃性致癌物、病毒性污染物、剧毒性有机物等焚烧是比较有效的处理方法。

3）减轻或消除后续处置过程对环境的影响。

图1 垃圾焚烧发电主要工艺流程

4）有利于实现城市垃圾的资源化。垃圾焚烧产生高温烟气，其热能被废热锅炉吸收转变为蒸汽，可以用来供热或发电。

5）处理效率高，焚烧厂占地面积小，可以节约城市用地。

3.2 经济效益

如果处理得当，利用1 t垃圾可发电300～400 kW·h。各地政府对垃圾焚烧发电都有一定的经济补助。由于垃圾焚烧发电厂的服务期限一般为25 a左右，这意味者其稳定收益期将长达25 a。而且垃圾焚烧发电厂的收益稳定、运营成本低廉并享有一定的税收优惠政策，能给投资者带来稳定、高额的回报。

4 垃圾焚烧发电带来的环境问题

4.1 二恶英的排放

二恶英全称分别是多氯二苯并二恶英（简称PCDDs，由2个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环） 和多氯二苯并呋喃（简称PCDFs，由1个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环）。其中PCDDs有75种异构体，PCDFs有135种异构体。

二恶英的毒性与氯原子取代的位置密切相关，尤以2、3、7、8这4个共平面取代的位置上都有氯原子的二恶英同族体具有毒性，2、3、7、8 TCDD被公认为是最毒物。毒性约为氰化钾的1 000倍，俗称世纪剧毒。二恶英对哺乳动物的毒性和氯化芬烃相似，表现为：体重减轻，胸腺萎缩，免疫系统受损，肝损伤及卟淋病，氯痤疮及皮肤病变；组织发育不全或过度增长，及致畸、致癌、致突变。不同动物对二恶英毒性的敏感度有明显差异。

4.2 废水、废气污染

垃圾进入焚烧发电厂后，在卸料、堆放、加料过程中易产生恶臭气体，主要污染因子为H2S、NH3等。垃圾车在卸料过程中因卸料门开启、垃圾遗撒等原因，会造成电厂卸料平台存留部分垃圾臭气。垃圾堆放、燃烧过程会产生渗沥液，应将渗沥液收集并进行处理。

4.3 固体废物

焚烧后的垃圾含有重金属铅、镉、汞等。如果不能妥善处理这些废物，将会对人的身体健康构成极大的威胁。目前在美国，垃圾发电焚化炉是汞污染的第二大罪魁祸首［3］。

5 垃圾焚烧发电引起的公众关注度日益提高

2008年10月，在江苏吴江平望镇，当地数千居民因为反对建设垃圾焚烧发电厂，聚集于该厂，并拥堵了过道。2009年底，广东番禺地区的居民因为反对建设垃圾焚烧发电厂举行了游行示威活动。另外，北京、上海、李坑、花都等地的垃圾焚烧发电项目也都受到了周围居民的质疑乃至反对。2010年5月，广东东莞石新社区600多名村民因不满垃圾焚烧厂选址依次到镇内4个主要路口“散步”。

垃圾焚烧发电厂涉及人数庞大以及其生命健康，因而动员力特别强。因此与征地、拆迁、司法等引发的群体性事件相比，因垃圾焚烧而引起的群体性事件对社会稳定所构成的威胁更大。引发这些矛盾的原因：①政府的决策不够公开、透明，不能使更多的民意被尊重和参与；②某些垃圾焚烧发电厂的选址不够合理，距离居民区太近，其产生的废气、废水、噪声等不同程度地影响了居民的身体健康；③某些垃圾发电厂的排放标准不够严格，其排放的污染物大大超标；④与居民的环保意识不断加强有一定的关系。民众无论是出于对污染物控制的不信任还是垃圾混合燃烧产生更多污染的恐惧，都表现出强烈的反对态度。

6 合理利用焚烧发电技术

6.1 重新制定垃圾焚烧发电厂的排放标准

我国的垃圾焚烧发电厂排放标准是环保部于2001年颁布的《生活垃圾焚烧污染控制标准》，但是此标准与欧洲国家标准相差较多。其中二恶英类排放限制欧盟为0．1 TEQ-ng/m3，而我国为1 TEQ-ng/m3。由于焚烧过程不透明，存在厂家偷工减料的现象，焚烧质量无从保证。尽管多数垃圾焚烧厂都声称自己的焚烧质量达到欧洲标准，但中科院大连化学物理所和中科院研究生院的科研团队选择国内19家垃圾焚烧厂历时1 a调研二恶英排放情况发现，16%的厂家达不到我国标准，几乎70%的厂家达不到欧洲标准。检测分析显示：19个样本焚烧炉的二恶英/呋喃物质的排放量在 0．042～2．461，平均值为 0．423 TEQ-ng/m3，远高于欧盟标准［4］。此项科研报告已于2009年发表于国际知名的化学科学杂志《Chemosphere》。为了垃圾焚烧发电这一产业的健康发展和人民群众的健康考虑，有必要重新制定严格的新标准。

6.2 健全垃圾分类与回收处理

垃圾分类与回收处理不仅可以减少可利用资源的浪费，使得垃圾焚烧的成本降低，燃烧效率更高，而且燃烧过程中产生的污染物也会减少。90%的垃圾可以回收和重新利用，如能将垃圾分类与回收做到极致，不仅能够提高原料利用率，减少不必要的浪费，而且将从根本上减少垃圾焚烧发电厂与填埋场的建设。应将垃圾分类与回收和垃圾焚烧发电更好地结合起来，垃圾焚烧发电的前提是必须做好垃圾分类与回收工作。

6.3 项目全过程必须公开透明

在项目立项、选址、环境评估等全过程中，都必须做到公开透明。应充分注意公众的广泛性与代表性。在公众知情的情况下开展环评工作，应告知公众该项目的有关信息，包括垃圾焚烧发电厂的概况，主要的环境影响、影响范围和程度。

6.4 规模及工艺要严格要求

垃圾焚烧发电厂必须具有一定的规模，这样才能实现其可持续生产的目的，如果规模不够，不仅不能盈利，还要财政补贴，也没有足够的资金来采用更加先进的工艺和设备，其排放的污染物也很难达到国家的排放标准。新建焚烧发电厂应优先选用成熟技术，审慎采用目前尚未得到实际应用验证的焚烧炉型。其中基本技术要求：生活垃圾在焚烧炉内应得到充分燃烧，二次燃烧室内的烟气在不低于850℃的条件下滞留时间不小于2 s，焚烧炉渣热灼减率应控制在5%以内。

6.5 进一步规范生活垃圾处理企业环境管理

生活垃圾处理企业要建立污染排放日常监测制度，每月向环境保护行政主管部门和市容环卫行政主管部门报告运行情况和监测结果并向社会公开。新建生活垃圾焚烧设施必须安装自动监测系统，对燃烧温度等主要运行工况和烟尘、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等主要污染物排放情况进行实时监测，并在企业主要出入口附近等显著位置设立显示屏，向社会公示监测数据；要记录并定期公开活性炭使用量，接受社会监督。自动监测系统应当与环境保护行政主管部门和市容环卫行政主管部门联网。

7 结论

生活垃圾焚烧发电项目作为生活垃圾减量化、资源化、无害化的最有效手段，是垃圾处理的一个重要发展方向。然而，垃圾发电项目中的二次污染问题日益引起人们的关注。垃圾发电项目引起的矛盾也在不断增多，应该采取各种措施加以解决，使得垃圾发电项目成为更有效，更易为群众所接受的新型环保产业。

［1］张玉红，韩阳．关于垃圾焚烧发电的思考［J］．中国环境管理，2007（4）：21-23．

［2］时璟丽，张成．垃圾焚烧发电技术在我国的应用及发展趋势［J］．可再生能源，2005（2）：63-66．

［3］张宝峰．垃圾发电的优势及存在问题［J］．西北电力技术，2005（3）：42-43．

［4］徐楠．【垃圾战争】国内独家披露中科院专家权威科研报告：中国垃圾焚烧排放起底［N］．南方周末，2009-11-04．

Research Advances and Applications of Waste Incineration-power Generation

Hong Lei,Wang Xiaowen,Ji Yanmei,Liang Baocui
（College of Urban and Environmental Science,Northwest University,Xi’an Shaanxi 710127）

Research advances and applications of waste incineration-power generation were introduced．The superiority of waste power generation and its environmental problems were analyzed．Finally,some suggestions and countermeasures about waste incineration-power generation were put forward．

municipal waste；incineration-power generation；dioxins

X705

B

1005-8206（2011）03-0055-03

2010-12-22

洪雷（1987—），硕士在读，主要研究方向为环境污染与防治。E-mail：honglei_2007@163．com。

（责任编辑：张艺）