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關(guān)鍵詞:城市生活垃圾,焚燒、飛灰,重金屬,高溫處理、水泥固化、化學(xué)穩(wěn)定化處理
Probe into Methods of Municipal Solid Waste Incineration Fly Ash Disposal
Abstract:This paper firstly illustrates the generation mechanism, physical characteristics and leaching toxicity of municipal solid waste incineration fly ash; and then summarized analysis has been carried out on three MSWIA disposal methods: high temperature treatment, cement solidification and chemical stabilization treatment, status and some problems are analyzed and discussed, finally, the advantages and disadvantages of three disposal techniques are compared.
Keywords:MSW; fly ash; MSWIA; heavy-metals; high temperature treatment; cement solidification treatment; chemical stabilization treatment
中圖分類號: R124.3 文獻標識碼:A文章編號:2095-2104
引言
城市生活垃圾又稱城市固體廢棄物,它是指城市居民日常生活中或為城市日常生活提供服務(wù)的活動中產(chǎn)生的固體廢物以及法律行政法規(guī)規(guī)定視為城市生活垃圾的固體廢棄物[1][2]。人類社會的不斷進步促使物質(zhì)和消費的不斷增加,隨之城市生活垃圾量也在與日俱增,平均年增長率在2%~5%[3],處理能力不到四成,長期積累的巨量垃圾,形成了世界性的垃圾公害與災(zāi)難,不斷侵害人類的居住環(huán)境,威脅未來人類的生存。“垃圾是放錯了地方的資源”,“垃圾是地球上惟一增長的資源[4-6]”,如好好利用的話藏金逾千億。垃圾處理產(chǎn)業(yè)已成為二十一世紀投資熱點[7]。
垃圾填埋由于運行費用及技術(shù)要求較低,一直被認為是處理不可回收垃圾的最便利而且便宜的處理方法。垃圾填埋是我國目前主要的垃圾處理手段。據(jù)統(tǒng)計:全國共有城市生活垃圾處理設(shè)施345個(和臺、港、澳地區(qū)未統(tǒng)計),其中垃圾填埋場298個占86.4%[8],然而這種簡便易行的方法也會帶來很多的問題,例如:填埋場瀝出物對地表水的污染,臭氣的擴散,土壤污染。更嚴重的是原始垃圾中的有毒物質(zhì)在填埋場內(nèi)處于一種未知的沒有控制的狀態(tài)尤其是在中國這種城市固體廢棄物產(chǎn)量多,人口密度大填埋場地有限的國家,城市固體廢棄物處理是一個嚴峻的問題[9]。與衛(wèi)生填埋相比垃圾焚燒可以有效的去處垃圾中的頑固有機污染物,并且可以有效的縮減垃圾體積[10]。而堆肥等其它由于對垃圾成分和種類有特殊的要求難以大規(guī)模推廣。垃圾焚燒已經(jīng)成為應(yīng)用最為廣泛的垃圾處理方式。
1 飛灰產(chǎn)生及特性
生活垃圾焚燒處理后產(chǎn)生的固體殘渣大約占垃圾重量的30%~35%,其中底渣占25%~30%,其余是飛灰,占5%左右。垃圾焚燒產(chǎn)生的底灰中重金屬含量較少,尤其揮發(fā)性金屬如:Hg、Pd、Cd、Zn含量更少,主要是一些親巖性的金屬如:Ni、Cr、Cu等,被認為是沒有毒害的。而飛灰由于比表面積大,在煙道中重金屬通過異相沉積和表面吸附作用在飛灰表面富集。飛灰中含有很高濃度的可浸出Pb、Cd、Hg、Zn等有毒重金屬。而且飛灰中還含有少量的劇毒物質(zhì)二噁英(PCDDs\PCDFs)。我國的《危險廢物污染防治技術(shù)政策》(國家環(huán)境保護總局,2001)中第9條對飛灰的規(guī)定:生活垃圾焚燒產(chǎn)生的飛灰必須單獨收集,不得與生活垃圾、焚燒殘渣等其它廢物混合;不得與其它危險廢物混合;不得在產(chǎn)生地長期貯存;不得進行簡易處置及排放。生活垃圾焚燒飛灰在產(chǎn)生地必須進行必要的固化和穩(wěn)定化處理之后方可運輸。
2 飛灰處理方法
飛灰處理的主要目的是對飛灰中的重金屬成分進行固化和穩(wěn)定化。防止飛灰中的重金屬在填埋場或是資源化利用時的滲出。國外的飛灰處理技術(shù)已經(jīng)比較成熟,國內(nèi)對飛灰的無害化處理及資源化利用也做了很多有意義的研究。
2-1高溫處理:
飛灰的高溫處理主要指飛灰的指玻璃化\玻璃陶瓷化。通過將飛灰在一個較高的溫度熔融固化,可以有效的分解飛灰中的有毒有機化合物(二噁英)[11]。并且在高溫下二氧化硅(SiO2)會形成網(wǎng)狀晶格將重金屬禁錮在晶格內(nèi)從而生成穩(wěn)定的惰性熔渣。飛灰的高溫處理可以有效的減小其體積和重量(1/2左右)。
Alexander Karamanova等人通過添加適當(dāng)比例(30~40 wt.%)的二氧化硅,比較了在不同的升溫速率和顆粒直徑的熔融效果的影響,發(fā)現(xiàn):較高的升溫速率(20~30oC/Min)和較大的顆粒直徑(1~2mm)對于生成力學(xué)性能好(抗壓強度360±100 MPa,抗彎強度48±13MPa),內(nèi)孔少,表面晶體占主導(dǎo)地位的熔渣是比較有利的[12,13]。然而Alexander Karamanova認為飛灰中某些重金屬(Cr, Cd, Cu)的含量較高,并沒有對更少SiO2添加量的飛灰-SiO2混合物熔融特性做進一步的研究。事實上我國嚴建華、李建新等人研究發(fā)現(xiàn):在Alexander Karamanova等人的研究溫度下(>1200oC)Cr, Cd, Cu等金屬有均有較高的蒸發(fā)率[14, 15]。而且考慮到SiO2晶體網(wǎng)格對重金屬的禁錮作用,對更少SiO2添加量的飛灰-SiO2混合物熔融特性做進一步的研究是比較有意義的。
由于MgO2的存在對SiO2網(wǎng)格結(jié)構(gòu)有削弱作用,從而導(dǎo)致重金屬的浸出量增加。Young Jun Park等人研究了不同飛灰(MSWA)、SiO2、MgO比例時熔渣的機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)玻璃質(zhì)成分的形成隨著SiO2成分的增加而增強,隨MgO成分的增加而削弱。重金屬慮出與玻璃質(zhì)的形成表現(xiàn)出相似的規(guī)律。MgO添加量較少時使抗彎強度有所增加,而對抗壓強度影響不大。
目前國內(nèi)對飛灰熔融特性的研究還處于起步階段,而且現(xiàn)有的研究也主要集中在飛灰自身(raw ash)的物理、化學(xué)性質(zhì)的研究,如:熔融時飛灰中重金屬的揮發(fā)特性、飛灰浸出特性、成分等。而對飛灰熔渣特性及飛灰熔融時產(chǎn)生的廢氣和二次飛灰的處理幾乎是空白。對于不同添加物(SiO2 、CaCl2等)對飛灰熔融的影響,嚴建華、李建新等人做過添加NaCl、CaCl2、PVC對重金屬蒸發(fā)的影響[14,15],但是對于添加物對于熔渣特性影響國內(nèi)少有報道。
2-2 水泥固化
飛灰的水泥固化是指將水泥、沙等物質(zhì)按一定的比例加水混合的水泥灰漿中的部分水泥用飛灰代替。由灰中高含量的對水泥灰漿的后期硬度的發(fā)展不利,飛灰在水泥固化前一般都要先經(jīng)過水洗,出去飛灰中的可溶性鹽(主要是NaCl、KCl)。由于水泥漿體pH值高,則重金屬可能同或硅酸鹽結(jié)合成含鈣的鹽類;吸附在高比表面積的C—S—H粒子上;進人晶體結(jié)構(gòu)中。在硬化水泥漿體的C—S—H結(jié)構(gòu)中,Zn會取代C—S—H中的Ca或與C—S—H表面的Ca反應(yīng)形成含Ca和Zn的氧化物.Pb通常存在于水泥熟料顆粒的表面,抑制水泥的水化,這主要是由于Pb的化合物如碳酸鹽、硫酸鹽等都是不溶性的,表面能低[16]。 Cu通常在水泥顆粒表面形成不溶性的沉積物,從而延緩了水泥的水化。研究發(fā)現(xiàn)飛灰的組分在某些方面具有跟硅酸鹽水泥或高礬土水泥具有近似的性質(zhì)。飛灰中的重金屬粒子會大大延緩水泥的凝結(jié),而的存在的會促進水泥漿體的凝結(jié)。兩者共同作用的結(jié)果是使得水泥凝結(jié)時間變化不大。研究表明飛灰以不同的比例(添加重量
2-3化學(xué)處理
化學(xué)穩(wěn)定化處理是將飛灰、水、化學(xué)藥劑按一定的比例混合,將飛灰中重金屬轉(zhuǎn)化為低溶解性、低遷移性、低毒性物質(zhì)的處理方法[16]。化學(xué)藥劑通過兩種途徑降低飛灰中重金屬的浸出量:①將飛灰中的部分重金屬溶出,降低飛灰中可溶出重金屬的總量;②跟飛灰中的重金屬形成不溶的穩(wěn)定化合物,限制重金屬的溶出。常用的化學(xué)藥劑可以分為有機藥劑和無機藥劑兩種。有機藥劑主要是一些鰲合物如:乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙撐三胺(DTPA)、皂角苷(saponin);無機藥劑主要是: Na2S、硫脲((NH2) 2CS)、硫酸鐵(FeSO4)等。通過有機鰲合物處理,隨著有機藥劑及其添加量、PH值的的不同,20–50%的鉻(Cr), 60–95%的 銅(Cu), 60–100% 的鉛(Pb),以及50–100%的鋅(Zn)在PH為3~9的范圍內(nèi)可以被浸取出來,同時鰲合物同飛灰中殘留的重金屬形成不可溶的重金屬鰲合物,從而大大降低處理后飛灰的可浸出重金屬量。FeSO4藥劑通過在飛灰表面形成CaFe2O4晶相限制飛灰內(nèi)部的重金屬的溶出。然而在較低的PH值環(huán)境下CaFe2O4晶相會被破壞,飛灰內(nèi)部的重金屬會重新溶出。Na2S、硫脲((NH2) 2CS)通過將可溶的重金屬物質(zhì)轉(zhuǎn)換不溶物,以Pb2+為例:
達到限制重金屬溶出的目的;通過化學(xué)藥劑處理后的飛灰的重金屬浸出量基本上可以達到浸出標準,但是在極端情下(PH值
3 總結(jié)
高溫處理處理飛灰具有較廣的適應(yīng)性,可以處理各種不同組分的飛灰,一般不需要進行飛灰的預(yù)處理。是唯一可以同時去除穩(wěn)定的有機污染物(POP)和縮減飛灰體積的處理方法[10],各項研究均表面該方法處理后殘余的灰渣有較好的穩(wěn)定性及物理性能,可以直接填埋或者作為建筑材料回收利用。然而該方法由于需要較高的處理溫度(1100~1500oC)和專門的焚燒設(shè)備初投資和能量消耗均較高。
水泥固化因需要的設(shè)備、操作要求簡單并且處理費用低二得到廣泛的應(yīng)用。水泥固化由于前面所提到的對水泥漿體后期硬化的影響,為提高水泥固化后硬化漿體的硬度并且防止可溶性鹽的溶出一般需要對飛預(yù)先進行水洗處理。然而水泥固化處理會增加的飛灰體積3~8倍,初步研究還發(fā)現(xiàn)水泥固化后某些金屬的浸出濃度滿足:
式中:a,b 為常數(shù);t 為浸取時間; y 為金屬浸出濃度。
可以認為水泥的存在只是延緩了重金屬的浸出速度,并沒有減少重金屬的浸出總量。水泥老化后及破損后重金屬的浸出特性及水泥固化后重金屬的長期特性還有待進一步的研究。
化學(xué)藥劑處理方法與水泥固化處理一樣具有設(shè)備、操作要求簡單的特點。但是處理效果較好的鰲合劑價格昂貴,重生困難,而且化學(xué)穩(wěn)定處理后的飛灰對環(huán)境的長期影響還需要研究。這在一定程度上限制了化學(xué)處理法的應(yīng)用。
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關(guān)鍵詞:垃圾焚燒發(fā)電;現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢
中圖分類號: X705 文獻標識碼: A 文章編號: 1673-1069(2017)04-78-2
0 引言
城市化進程不斷加快,城市人口數(shù)量不斷增加,與之相伴的城市垃圾也在逐漸增多,影響著城市環(huán)境的質(zhì)量,阻礙著城市的進步發(fā)展。因此,各大城市紛紛采取多種措施進行垃圾的處理回收,減少垃圾為城市發(fā)展帶來的不良影響。其中通過焚燒的方式進行垃圾的處理并將產(chǎn)生的熱能進行發(fā)電,可以說是當(dāng)前最為先進的垃圾處理方式,不僅可以減輕城市發(fā)展中垃圾過多的壓力,還可以滿足人們的用電需求,減輕城市的供電壓力。垃圾處理必須要保證降低垃圾的有害物質(zhì),而垃圾焚燒發(fā)電就是在遵循此項原則的基礎(chǔ)上,進一步提高了垃圾的使用價值。而且將垃圾焚燒用于發(fā)電存在較大的優(yōu)勢,在未來社會的發(fā)展中,其在我國的垃圾處理方面一定會得到大范圍的推廣和使用,但就目前的發(fā)展狀況來看,其還有較大的提升空間。
1 我國焚燒垃圾發(fā)電的現(xiàn)狀分析
垃圾焚燒發(fā)電憑借其自身的發(fā)展優(yōu)勢,在我國部分南方臨海的發(fā)達城市已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用。而且,我國已經(jīng)擁三百余座垃圾焚燒廠,用于垃圾的焚燒發(fā)電??梢姡┠?,我國在垃圾處理上積極地采用垃圾焚燒發(fā)電的方式,并正將其逐漸發(fā)展為我國主要的垃圾處理方式。
1.1 垃圾焚燒裝置的建設(shè)現(xiàn)狀
根據(jù)相關(guān)資料顯示,我國垃圾焚燒廠的數(shù)量在近些年呈持續(xù)增長的態(tài)勢,同時也在不斷增加垃圾焚燒設(shè)備的數(shù)量,可見我國垃圾焚燒發(fā)電的基本設(shè)施正在不斷完善,垃圾焚燒正逐漸成為我國當(dāng)前主要的垃圾處理方式。當(dāng)前,我國的垃圾焚燒發(fā)電廠雖然已經(jīng)占據(jù)了一定的市場份額,但其在日后的發(fā)展中必將占據(jù)更大的市場份額。當(dāng)前,國內(nèi)外普遍將垃圾的制氣與發(fā)電技術(shù)作為開發(fā)研究的主要方向,所以,在最大限度上提高垃圾的二次利用效率,減輕環(huán)境的壓力,是當(dāng)前國內(nèi)外發(fā)展的主要趨勢。
1.2 垃圾焚燒發(fā)電具有較大的發(fā)展?jié)摿?/p>
垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)是當(dāng)前垃圾處理中較為先進的技術(shù),不僅可以減輕城市發(fā)展中的環(huán)境壓力,還可以提高資源的利用效率,減少垃圾帶來的各種環(huán)境問題,提高環(huán)境的質(zhì)量。在當(dāng)前的發(fā)展中,我國需要這樣雙贏的技術(shù)手段,來促進我國全面的發(fā)展,提高發(fā)展的質(zhì)量。為了進一步保證垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在我國的發(fā)展,我國政府積極地出臺各項優(yōu)惠政策,扶持垃圾焚燒發(fā)電的發(fā)展,同時吸引社會各界對其的關(guān)注,加大對其的投資力度,為其的發(fā)展提供充足的資金支持。而且我國在垃圾焚燒發(fā)電的發(fā)展上還頒布實施了相關(guān)的法律《可再生資源法》,以保證其穩(wěn)定的發(fā)展?;鹆Ψ贌l(fā)電雖然作為一個相對的新興產(chǎn)業(yè),發(fā)展的基礎(chǔ)相對較差,但我國通過我國政府對其的大力扶持,火力焚燒發(fā)電在我國未來的發(fā)展中必然是具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ?。由于我國居民生活水平不斷提高,垃圾發(fā)電的熱值也在不斷升高。這對垃圾焚燒創(chuàng)造了良好前提條件。
1.3 垃圾焚燒發(fā)電的污染控制標準有待完善
垃圾焚燒發(fā)電在解決垃圾處理問題的同時又帶來了新的環(huán)境問題,需要人們加以一定的重視。但由于我國對垃圾焚燒發(fā)電的相關(guān)經(jīng)驗較為欠缺,使得我國在應(yīng)對垃圾焚燒帶來的新的環(huán)境問題時沒有較為有效的解決方式。而且在我國當(dāng)前的發(fā)展中,相關(guān)污染的控制標準還存在一定的不足,不能實現(xiàn)與垃圾焚燒發(fā)電的統(tǒng)一,不利于我國垃圾焚燒發(fā)電的穩(wěn)定發(fā)展。為了在最大限度上保障垃圾焚燒發(fā)電帶來的環(huán)境效益,垃圾焚燒發(fā)電廠必須要采取相關(guān)的解決措施,加強對垃圾焚燒中產(chǎn)生的有害物質(zhì)的排放的控制。但在垃圾焚燒發(fā)電中,增加對二次排行物質(zhì)的處理,無疑會增加相關(guān)企業(yè)的成本,降低企業(yè)的經(jīng)濟效益,進而使企業(yè)減少對其的投資,不利于我國垃圾焚燒發(fā)電的發(fā)展。因此在垃圾焚燒發(fā)電的發(fā)展中,國家要加大對其的資金支持,保障企業(yè)的經(jīng)濟效益,同時也要充分保障環(huán)境質(zhì)量,完善相關(guān)的污染控制標準,規(guī)范垃圾焚燒發(fā)電的發(fā)展。
1.4 垃圾焚燒發(fā)電存在的問題
我國對垃圾分類的意識還相對薄弱,雖然在我國街道中設(shè)置的垃圾箱都有垃圾分類的標識,在人們在實際的使用中,往往不在意垃圾的分類投放,而是將垃圾隨意的扔進垃圾箱中。而且垃圾焚燒發(fā)電廠在焚燒垃圾時,同樣不注重垃圾的分類焚燒,而是采取各類垃圾混合焚燒。但由于我國垃圾焚燒發(fā)電的發(fā)展相對滯后,根本無法滿足混合焚燒的技術(shù)要求,使得垃圾焚燒不徹底,產(chǎn)生了新的有害物質(zhì),造成了更惡劣的環(huán)境影響。二f英是當(dāng)前我國垃圾焚燒發(fā)電中面臨的最為嚴峻問題。部分企業(yè)在發(fā)展中為了提高自身的經(jīng)濟效益,降低生產(chǎn)成本,沒有在規(guī)定的條件下,對垃圾進行充分的燃燒,同時在相關(guān)的處理系統(tǒng)上缺乏尾氣的處理裝置,各項裝置的不健全以及缺乏嚴格的管理,導(dǎo)致二f英的合成排放,造成環(huán)境的二次污染。除了各種外在因素造成的垃圾焚燒發(fā)電過程中產(chǎn)生的各種問題,我國垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)也存在較大的缺陷。西方發(fā)達國家的垃圾焚燒發(fā)電,無論是在垃圾焚燒發(fā)電的投資力度上,還是焚燒設(shè)備上,我國都與其存在較大的發(fā)展差距。在近代,西方國家經(jīng)歷了多次科技革命的影響,各方面技術(shù)都相對成熟。因而其在進行垃圾焚燒發(fā)電方面可以取得相對較好的效果,實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的雙贏。而我國整體的科技水平較低,造成垃圾焚燒設(shè)備整體上的技術(shù)水平相對低下,實現(xiàn)垃圾的充分焚燒存在一定的難度,有害物質(zhì)的排放也時有發(fā)生。目前,我國一直致力于垃圾焚燒設(shè)備的研究問題上,旨在彌補垃圾焚燒設(shè)備上的缺陷,提高垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的水平。
2 垃圾焚燒發(fā)電的發(fā)展趨勢
逐漸完善垃圾焚燒發(fā)電技術(shù),實現(xiàn)垃圾處理最大經(jīng)濟效益,是當(dāng)前垃圾處理的主要發(fā)展趨勢。從當(dāng)前世界的發(fā)展趨勢來看,垃圾焚燒發(fā)電是未來發(fā)電事業(yè)發(fā)展的新趨勢,也是未來發(fā)展中實現(xiàn)資源利用率最大化的主要手段。近些年,我國的經(jīng)濟和科技水平都獲得了一定的發(fā)展,這必然會帶動我國垃圾焚燒發(fā)電相關(guān)技術(shù)的不斷提高,同時我國相關(guān)政策的支持,以及人們?nèi)找嬖鲩L的環(huán)境需求,都將會我國垃圾焚燒發(fā)電事業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重要的推動作用。在社會激烈的競爭環(huán)境下,企業(yè)若想得到長久穩(wěn)定的發(fā)展,必須加大對國家公用事業(yè)的投資。而垃圾焚燒發(fā)電作為新興的政府大力扶持的公眾事業(yè),勢必得到很多企業(yè)的青睞。為了保證垃圾焚燒發(fā)電保持積極的發(fā)展活力,在日后的發(fā)展中,垃圾焚燒發(fā)電也會逐漸走向產(chǎn)業(yè)化,吸引來自社會各界的投資資金。進入21世紀以后,我國在經(jīng)濟和科技領(lǐng)域都得到了迅猛的發(fā)展,在對垃圾焚燒發(fā)電設(shè)備的研發(fā)上也取得了較大的進步,扭轉(zhuǎn)了過去對國外設(shè)備過分依賴的局面,在發(fā)展中贏得了主動權(quán)。在未來的發(fā)展中,我國在垃圾焚燒發(fā)電方面還會繼續(xù)保持發(fā)展的動力,促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
3 結(jié)束語
各種現(xiàn)實因素的制約,使得大城市在發(fā)展中必須采用垃圾焚燒發(fā)電的方式進行垃圾的處理,以減輕發(fā)展中的土地壓力和供電壓力。但當(dāng)前我國垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)還存在較大的發(fā)展空間,為了盡可能地降低垃圾焚燒發(fā)電帶來的消極影響,應(yīng)對垃圾焚燒發(fā)電進行嚴格監(jiān)管,保證其排放的各種物質(zhì)達到排放的標準,同時進行垃圾焚燒廠的選址上,要充分考慮到城市未來的發(fā)展,同時在焚燒垃圾時,要對垃圾進行科學(xué)分類,提高垃圾的燃燒率,保證垃圾焚燒發(fā)電的綜合效益。
參 考 文 獻
關(guān)鍵詞:生活垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展趨勢政策支持一、城市生活垃圾焚燒處理技術(shù)簡述
隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市人口的大量增加和城市規(guī)模的日益擴大以及人民生活水平的不斷提高,城市生活垃圾產(chǎn)生量逐年增長,不可避免地帶來了大量的垃圾排放。城市生活垃圾是當(dāng)前世界各國面臨的主要環(huán)境問題之一,也是目前我國存在的突出的環(huán)境問題。
目前比較普遍的垃圾無害化處理方式有衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒、熱解和綜合利用(如生產(chǎn)有機肥料、建筑材料、供熱和發(fā)電等)。焚燒是一種對城市垃圾進行高溫?zé)峄瘜W(xué)處理的技術(shù),將垃圾作為固體燃料送入爐膛內(nèi)燃燒,在800~1000℃的高溫條件下,垃圾中的可燃組分與空氣中的氧進行劇烈的化學(xué)反應(yīng),釋放出熱量并轉(zhuǎn)化為高溫的燃燒氣和少量性質(zhì)穩(wěn)定的固定殘渣。當(dāng)垃圾有足夠的熱值時,垃圾能靠自身的能量維持自燃,而不用提供輔助燃料。垃圾燃燒產(chǎn)生的高溫燃燒氣可作為熱能回收利用,性質(zhì)穩(wěn)定的殘渣可直接填埋處置。經(jīng)過焚燒處理,垃圾中的細菌、病毒能被徹底消滅,各種惡臭氣體得到高溫分解,煙氣中的有害氣體經(jīng)處理達標后排放。
焚燒處理與其它城市垃圾處理處置方法相比具有以下獨特的優(yōu)點:
(1)減容效果好。處理后體積、重量明顯減少(體積減少80~90%,重量減少至少20%),利于處理。
(2)消毒徹底。高溫燃燒可以使垃圾中的有害成分得到完全分解,并能徹底殺滅其中的病原菌,尤其是對于可燃性致癌物、病毒性污染物、劇毒性有機物等幾乎是唯一有效的處理方法。
(3)減輕或消除后續(xù)處置過程對環(huán)境的影響??梢源蟠蠼档吞盥駡鼋鲆旱奈廴疚餄舛群歪尫艢怏w中的可燃及惡臭成分。
(4)有利于實現(xiàn)城市垃圾的資源化。垃圾焚燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?,其熱能被廢熱鍋爐吸收轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?,可以用來供熱或發(fā)電。
(5)處理效率高。焚燒廠占地面積小,可以在靠近市區(qū)的地方建廠,既可節(jié)約用地又可縮短垃圾的運輸距離,對于經(jīng)濟發(fā)達的城市,尤為重要。
基于以上這些優(yōu)點,可以說焚燒處理是實現(xiàn)垃圾無害化、減量化和資源化的最有效的手段之一,是未來垃圾處理的發(fā)展方向。
二、我國垃圾焚燒應(yīng)用的現(xiàn)狀與案例分析
垃圾焚燒技術(shù)在西方發(fā)達國家已有很長的發(fā)展歷史,最先利用垃圾發(fā)電的是德國和法國,近來美國和日本在垃圾發(fā)電方面的發(fā)展也相當(dāng)迅速。我國在垃圾焚燒技術(shù)的研究、開發(fā)和應(yīng)用方面起步較晚,相比之下,我國的垃圾焚燒設(shè)備的設(shè)計、生產(chǎn)和應(yīng)用的水平和規(guī)模與發(fā)達國家的差距還很大。
1. 應(yīng)用現(xiàn)狀。
國內(nèi)第一個垃圾焚燒發(fā)電廠在1987年投入運行,垃圾焚燒發(fā)電在九五期間得到一些城市特別是南方大中城市的重視,從2000年到2003年建成有二十多個日處理量在200噸以上的焚燒裝置,主要在上海、廣州、深圳、杭州、鄭州、哈爾濱等大城市以及南方一些中等城市如蘇州、寧波等,規(guī)模最大的純垃圾焚燒處理裝置(基本不需要利用輔助燃料)的日垃圾處理量為1800噸,裝機18兆瓦,此外目前在廣東等地還有一些項目在建設(shè)之中。雖然近兩年發(fā)展迅速,但因為起步晚,垃圾處理總量和裝機總量都不大,占我國生活垃圾總量的3%左右,發(fā)電總裝機容量200多兆瓦。
垃圾焚燒發(fā)電得到了政府的大力支持,由于其社會效益和經(jīng)濟效益日趨明顯,因此經(jīng)濟發(fā)達的一些城市在推廣垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)方面作了大量的工作。以下是幾個城市案例。
案例一:深圳
深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠應(yīng)用異重循環(huán)流化床垃圾焚燒新技術(shù)建立了它的第三套垃圾焚燒裝置,于1998年8月正式投入商業(yè)運行,這是國內(nèi)首座擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型垃圾焚燒發(fā)電工程,這一系統(tǒng)集成了國內(nèi)開發(fā)的垃圾低污染焚燒技術(shù)、尾氣凈化技術(shù)、自動點火、冷渣分選和燃燒控制等專利技術(shù),達到國際領(lǐng)先水平的污染控制和排放技術(shù)指標。該廠籌建于1985年,建廠初期,從日本進口了兩臺“三菱--馬丁”式垃圾焚燒爐,是我國第一個垃圾焚燒發(fā)電項目。但由于生活垃圾存在水分高(水分高于50%)、熱值低(當(dāng)時年平均低位發(fā)熱值約3300kJ/kg左右)、多變化、未經(jīng)分選的特點,垃圾進爐后水分蒸發(fā)大量吸熱,干燥時間長,著火慢,易結(jié)塊,燒透時間長,爐膛溫度易大幅波動,垃圾焚燒不穩(wěn)定;同時一期工程垃圾焚燒熱能利用率低,總體發(fā)電能力僅為500kW,每年還需向電網(wǎng)買電。為解決這些問題,深圳在1996年開始第三臺垃圾焚燒爐國產(chǎn)化工程和對日本進口垃圾焚燒爐的改造及新建一臺3000kW發(fā)電機組工程。二期工程有三個特點:(1)低熱值城市生活垃圾焚燒工藝。該工藝優(yōu)于引進工藝,適合我國國情,能夠確保垃圾熱值不低于3300kJ/kg、水份不高于55%且未經(jīng)分選的城市生活垃圾在符合目前環(huán)保要求的前提下焚燒處理,達到國際領(lǐng)先水平。(2)垃圾資源化利用技術(shù)。通過利用該項技術(shù)該廠發(fā)電能力提高6倍,平均每噸垃圾發(fā)電近200kWh,由原來每年買電5.5GWh到現(xiàn)在每年可售出10GWh電以上,降低了垃圾處理成本,垃圾資源化利用水平進入國際先進行列。(3)設(shè)備國產(chǎn)化。與工藝相配合,開發(fā)研制了十八項城市生活垃圾焚燒處理配套設(shè)備并投入使用,填補了國內(nèi)空白,成套設(shè)備的國產(chǎn)化率達到80%以上。
案例二:天津市
天津市垃圾焚燒發(fā)電廠已于2011年10月正式投入使用。工程總投資5.7億元,垃圾焚燒處理系統(tǒng)采用世界先進的日本TAKUMA公司SN型爐排焚燒技術(shù),由3條400噸/天的焚燒線組成,每天可處理生活垃圾1200噸。系統(tǒng)采用連續(xù)運行方式,全年可處理垃圾40萬噸,項目建成后天津市區(qū)生活垃圾逾四分之一被焚燒處理。設(shè)計發(fā)電裝機容量為18兆瓦,日發(fā)電量35.1萬千瓦時,年上網(wǎng)總電量為1.16億kWh,相當(dāng)于每年節(jié)約標準煤4.8萬噸,真正實現(xiàn)了對垃圾的資源化、無害化處理。
2. 我國垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)發(fā)展特點。
(1)投資主體多樣。與其它垃圾處理方式相比,垃圾焚燒發(fā)電項目的初始投資高,我國在近三年的時間里,垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展較快主要得益于地方城市環(huán)保意識的加強,尤其是在經(jīng)濟條件好的城市,地方政府或是采用直接投資、或是采取鼓勵拓寬融資渠道的手段來支持垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用。
(2)關(guān)鍵設(shè)備進口,配套設(shè)備國產(chǎn)化。從焚燒設(shè)備的角度來看,工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)有了100多年焚燒垃圾的歷史,無論技術(shù)上還是設(shè)備上都已經(jīng)相當(dāng)成熟。而我國垃圾焚燒處理專用設(shè)備的開發(fā)研制生產(chǎn)水平相對薄弱,但許多垃圾焚燒發(fā)電廠都借鑒了深圳首家垃圾焚燒廠的做法,采用關(guān)鍵設(shè)備進口、配套設(shè)備國產(chǎn)化的模式。
三、垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)用難題和前景展望
1. 焚燒發(fā)電應(yīng)用推廣中存在的主要問題。
垃圾焚燒發(fā)電項目的推廣有以下限制性因素:(1)對垃圾成分有一定的要求:垃圾焚燒要求垃圾應(yīng)能滿足熱值要求,一般要求低位熱值至少在4000kJ/kg以上,最好高于5000kJ/kg,但對于小城市和經(jīng)濟不太發(fā)達的城市,生活垃圾如果不經(jīng)過分檢的話,不適合于做燃燒處理。此外,北方城市生活垃圾在冬季灰份比較高,南方的垃圾在夏季含水率比較高,都會影響垃圾焚燒的效率甚至不能焚燒。
(2)國內(nèi)裝備水平與發(fā)達國家相比差距較大,焚燒裝置的關(guān)鍵設(shè)備需要進口,尤其是大容量設(shè)備的國產(chǎn)化率很低。
(3)與其它垃圾處理方式以及其它技術(shù)成熟的可再生能源發(fā)電相比,項目投資高,如果不考慮垃圾處理的社會效益,單純考慮發(fā)電收益的話,發(fā)電成本在1元/kWh左右。
(4)焚燒尾氣的二次污染問題:尾氣中的二惡英對人體、對環(huán)境的危害極大,雖然采取垃圾加油燃燒、加煤粉燃燒等方式可以提高燃燒溫度和效率從而大大降低二惡英的排放量,但這一點仍是目前關(guān)于大面積推廣垃圾焚燒發(fā)電的爭論的主要原由之一。另外,燃油價高,垃圾加油燃燒加大了運營成本,垃圾發(fā)電場一般不愿意采用。而垃圾加煤粉燃燒就需要采用循環(huán)流化床的鍋爐,技術(shù)高投資也高。
垃圾焚燒發(fā)電將環(huán)境保護和節(jié)約能源有機地結(jié)合起來,因而將有很好的發(fā)展前景。近三年我國垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展迅速的主要驅(qū)動力有兩點:一是我國目前和今后所面臨的城市垃圾處理的壓力,二是正在逐步制定和采取的一些政策措施。而它們也將是今后垃圾焚燒發(fā)電進一步發(fā)展的動力。
2. 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的資源潛力。
垃圾的產(chǎn)生量和分布與人口、城市分布等密切相關(guān)。2002年,我國共有660個城市,年垃圾清運量為1.365億噸,考慮垃圾的平均熱值4200kJ/kg,則垃圾作為能源資源年總量為573TJ。根據(jù)國家環(huán)??偩诸A(yù)測,2010年我國城市垃圾年產(chǎn)量將為1.52億噸,2015年和2020年將達到1.79、2.1億噸。根據(jù)專家估計,2005年大中城市垃圾中有機物含量將達到70%以上,含水率在50%左右,并配合垃圾分類等措施,到2010年大中城市的生活垃圾基本能夠達到直接焚燒的要求,屆時能夠達到這一要求的垃圾如考慮占總量的50%的話,熱值按5000kJ/kg計算,則垃圾能源資源總量為760TJ,可利用量380TJ,可利用的垃圾發(fā)電裝機潛力為2500MW,提供電力約18TWh;2020年如考慮同樣的比例,垃圾能源資源總量為1050TJ,可利用量525TJ,可利用的垃圾發(fā)電裝機潛力為3450MW,提供電力約25TWh。因此垃圾焚燒發(fā)電從資源角度來說潛力很大。
3. 當(dāng)前垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)用所需的政策支持。
我國中央和地方政府都很支持垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,目前建設(shè)的垃圾焚燒發(fā)電裝置的投資大都來源于當(dāng)?shù)刎斦?,都是在?jīng)濟條件相當(dāng)好的大中城市。近年來政府相繼了一系列鼓勵垃圾焚燒產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策,垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)及裝備領(lǐng)域也正面臨著較好的發(fā)展機遇。
2007年,國家發(fā)展和改革委員會《中國應(yīng)對氣候變化國家方案》,其中明確鼓勵“在經(jīng)濟發(fā)達、土地資源稀缺地區(qū)建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠”;“大力研究開發(fā)和推廣利用先進的垃圾焚燒技術(shù),提高國產(chǎn)化水平,有效降低成本,促進垃圾焚燒技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。”
根據(jù)國家發(fā)展和改革委員會、建設(shè)部、國家環(huán)境保護總局聯(lián)合頒布實施的《全國城市生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)“十一五”規(guī)劃》,我國“十一五”期間將建設(shè)生活垃圾焚燒廠82座,新增處理能力6.7萬噸左右。
2008年3月,國家發(fā)展和改革委員會《可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》:到2010年,建成垃圾發(fā)電裝機容量50萬千瓦。重點在經(jīng)濟較發(fā)達、土地資源稀缺地區(qū),特別是南方地區(qū)的大城市(主要是直轄市、省會城市和沿海及旅游城市)建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠。根據(jù)國家頒布的可再生能源扶持政策,垃圾焚燒發(fā)電全部保證上網(wǎng),上網(wǎng)電價可在燃煤電價基礎(chǔ)上,每度補貼0.25元,同時還將獲得市政部門按噸位支付的垃圾處理費。
同時,財政部、國家稅務(wù)總局下發(fā)《關(guān)于資源綜合利用及其他產(chǎn)品增值稅政策的通知》,決定調(diào)整和完善部分資源綜合利用產(chǎn)品的增值稅政策,對符合以垃圾為燃料生產(chǎn)的電力或者熱力有關(guān)規(guī)定的企業(yè),實行增值稅即征即退的政策。這一政策非常明確且易于操作。
2009年底,經(jīng)國務(wù)院批準財政部國家稅務(wù)總局國家發(fā)展改革委發(fā)出通知,對采用符合國家規(guī)定標準的衛(wèi)生填埋、焚燒、熱解、堆肥等工藝的項目企業(yè)給予所得稅優(yōu)惠。
4. 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的未來應(yīng)用潛力分析。
根據(jù)垃圾焚燒項目初始投資高,對垃圾性質(zhì)要求高的特點,建議依據(jù)以下原則確定垃圾焚燒重點發(fā)展的城市和區(qū)域:(1)經(jīng)濟基礎(chǔ)發(fā)達地區(qū),地方政府具備一定的財力,同時城市居民也有經(jīng)濟基礎(chǔ),已經(jīng)有或有即將出臺的垃圾排放收費政策相配套,能夠部分解決垃圾焚燒發(fā)電項目的高投資;(2)人口密度高,土地資源緊缺,城市化程度和居民生活現(xiàn)代化水平高的地區(qū),如三氣使用比例高(95%以上)等地區(qū),垃圾熱值容易滿足要求;(3)推廣垃圾分類處理的地區(qū);(4)環(huán)境保護要求高的城市和地區(qū)。因此,我國垃圾焚燒發(fā)電未來應(yīng)用的重點區(qū)域?qū)⑹牵褐陛犑?、省會城市以及其它?jīng)濟條件較好的大城市;沿海城市和主要旅游城市;沿長江流域地級城市;各主要湖泊、江河附近地級市;以地下水為飲水源城市等。
如果考慮到2010年垃圾焚燒處理量占總垃圾產(chǎn)量的10%,焚燒熱能用于發(fā)電和供熱,則從現(xiàn)在到2010年需要新建日處理能力為3.2萬噸的垃圾焚燒設(shè)備??梢钥紤]在大中型城市建立處置能力在500噸/日以上的大型垃圾焚燒裝置30處,新增發(fā)電總裝機288兆瓦,年發(fā)電量可達到2TWh;新建處置能力150-500噸/日的垃圾焚燒裝置35處,新增發(fā)電總裝機105兆瓦,年發(fā)電量0.75TWh。
如果考慮到按照目前城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢,到2020年焚燒發(fā)電的垃圾處理量將達到總量的30%,則2010年到2020年我國需要新建日處理能力至少為13.1萬噸的垃圾焚燒設(shè)備。筆者經(jīng)參考有關(guān)專家的調(diào)查和分析[7-8]后建議,可以考慮新建處置能力500噸/日以上的大型垃圾焚燒裝置120處,新增發(fā)電總裝機1152兆瓦,年發(fā)電量8.3TWh;新建處置能力150-500噸/日的垃圾焚燒裝置140處,新增發(fā)電總裝機420兆瓦,年發(fā)電量3TWh。屆時垃圾焚燒發(fā)電總裝機將達到2000MW以上。
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關(guān)鍵詞:垃圾焚燒;熱工儀表;自動化技術(shù);DCS
引言
工業(yè)垃圾是指工業(yè)生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的廢棄物。與生活垃圾相比,工業(yè)垃圾的破壞性更強,且工業(yè)垃圾處理過程有可能對生活環(huán)境造成破壞,因此必須高度重視對工業(yè)垃圾的處理。常見的工業(yè)垃圾處理技術(shù)包括焚燒處理、固化處理、衛(wèi)生填埋等,但工業(yè)界往往把焚燒技術(shù)看作工業(yè)垃圾處理的最終選擇。若想有效控制工業(yè)垃圾焚燒處理的效果,則必須提高對工業(yè)垃圾焚燒過程的控制。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,自動化技術(shù)也呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展的勢頭,同時工業(yè)垃圾焚燒自動化運作對熱工儀表功能及性能的要求也越來越高,如此便要求熱工儀表必須盡快從技術(shù)角度及設(shè)備角度進行改進。為此,文章作者結(jié)合實踐經(jīng)驗,淺析工業(yè)垃圾焚燒熱工儀表自動化技術(shù)的應(yīng)用。
1 工業(yè)垃圾焚燒熱工儀表自動化技術(shù)的概況
熱工儀表是指熱工控制儀表,此乃工業(yè)垃圾焚燒的中樞系統(tǒng),同時也是實現(xiàn)熱工自動化的重要部件。工業(yè)垃圾焚燒的熱工儀表是指用來捕捉及調(diào)控工業(yè)垃圾焚燒運作參數(shù)的控制性儀表。此熱工儀表是由高智能型設(shè)備儀表、現(xiàn)代電子信息技術(shù)及熱能控制理論有機結(jié)合而成,具體包含程控儀、變換器、傳感器等部分,同時各部經(jīng)電纜線連接起來,由此確保連接線路的完整性及控制系統(tǒng)的可靠性。據(jù)此可知,工業(yè)垃圾焚燒熱工儀表的最大優(yōu)勢是把高新熱能工程理論與智能化監(jiān)管能力結(jié)合起來,由此實現(xiàn)工業(yè)垃圾焚燒運作的科學(xué)性、可靠性、經(jīng)濟性。目前,市面銷售的熱工儀表的種類較多,比如氣動型、電動型、液動型、混合型、自力型熱工儀表(按能源分類);DCS型、組裝型、單元組合型、基地式熱工儀表(按結(jié)構(gòu)分類)。工業(yè)垃圾焚燒熱工儀表自動化運作是指工業(yè)垃圾焚燒過程,對數(shù)據(jù)的測量及信息的計算處理進行自動化調(diào)控,同時實現(xiàn)自動預(yù)警等。實踐證實,工業(yè)垃圾焚燒的熱工自動化僅依靠熱工控制儀表及相關(guān)自動化設(shè)備便可實現(xiàn)。因為工業(yè)垃圾焚燒運作過程,熱工儀表發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用,因此熱工儀表的選擇必須慎重,同時必須確保所選熱工儀表的質(zhì)量及性能,由此改善熱工儀表的自動化條件。為此,下文著重談?wù)摴I(yè)垃圾焚燒熱工儀表自動化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。
2 工業(yè)垃圾焚燒熱工儀表自動化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
跨世紀以來,我國工業(yè)經(jīng)濟呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展的勢頭,同時對工業(yè)垃圾的高效處理也變得十分迫切。除此以外,工業(yè)垃圾焚燒技術(shù)的改進也帶動著熱工儀表的更新?lián)Q代,比如自動化控制技術(shù),進而實現(xiàn)熱工儀表性能更好且運行更可靠,并最終實現(xiàn)工業(yè)垃圾焚燒效率最大化。
據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示,DCS系統(tǒng)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用到工業(yè)垃圾焚燒領(lǐng)域,且此系統(tǒng)對提升熱工儀表自動化控制的安全適用性及經(jīng)濟可靠性非常重要,同時也對提高熱工儀表自動化控制水平意義重大。DCS系統(tǒng)(又稱集散型或分布式控制系統(tǒng))是指采用計算機技術(shù)把全部二次顯示儀表集中顯示到電腦上,同時全部調(diào)節(jié)閥及一次儀表等依然分散安裝到生產(chǎn)現(xiàn)場的對應(yīng)位置。由于現(xiàn)場控制站是DCS系統(tǒng)的核心,所以控制站發(fā)生的任何故障均有可能引發(fā)嚴重后果,而若想避免此情況的發(fā)生,最好采用在線冗余技術(shù)來對DCS系統(tǒng)進行優(yōu)化升級。DCS系統(tǒng)采用的基礎(chǔ)技術(shù)包括計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、CRT顯示技術(shù),即DCS系統(tǒng)經(jīng)某種通信網(wǎng)絡(luò)把控制室及現(xiàn)場控制站的工程師站和操作員站等連接起來,由此實現(xiàn)對現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的集中操作管理及分散控制。截至目前,DCS系統(tǒng)與個人計算機(PC)已經(jīng)能夠經(jīng)可視化操作平臺實現(xiàn)完美結(jié)合,因此工業(yè)垃圾焚燒熱工儀表調(diào)控過程,DCS系統(tǒng)的操作變得更加方便。除此以外,隨著DCS系統(tǒng)與PLC間共通性的增加,DCS接入PLC通訊接口的難度越來越低,如此便可實現(xiàn)信息參數(shù)的再加工或共享,進而方便對工業(yè)垃圾焚燒熱工儀表運作的信息化管理。然而,隨著DCS系統(tǒng)功能的增加,DCS系統(tǒng)的應(yīng)用也遭遇諸多尷尬局面,例如把開關(guān)按鈕設(shè)在控制臺上會影響到DCS控制與主控室間的融洽度,進而影響到自動化控制技術(shù)的應(yīng)用效果。DCS系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用的同時,F(xiàn)CS系統(tǒng)也被逐漸應(yīng)用到工業(yè)垃圾焚燒爐熱工儀表控制領(lǐng)域。盡管DCS系統(tǒng)的應(yīng)用使自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性明顯改善,但就上位機體對信息的需求而言,DCS依然存在諸多缺陷亟待完善。考慮到DCS系統(tǒng)的分散控制性制約著現(xiàn)場整體的控制,因此FCS系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)上位機與熱工儀表間的數(shù)據(jù)信息交換。
3 結(jié)束語
跨世紀以來,我國工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展持續(xù)呈現(xiàn)出高速發(fā)展的勢頭,但同時工業(yè)垃圾的處理也日漸緊迫。比較多種處理方法后發(fā)現(xiàn),焚燒垃圾具有垃圾減量最徹底及回收熱能的優(yōu)點,因此焚燒已成為處理工業(yè)垃圾的主要方式??紤]到工業(yè)垃圾焚燒過程存在諸多不確定性,因此必須切實控制好工業(yè)垃圾焚燒的運作效率,尤其是對熱工儀表運作效率的控制。由此可見,對熱工儀表自動化技術(shù)的研究具有現(xiàn)實意義。長期以來,DCS系統(tǒng)就被廣泛應(yīng)用到工業(yè)垃圾焚燒控制領(lǐng)域。研究表明,DCS系統(tǒng)的應(yīng)用對提升熱工儀表自動化控制的安全適用性及經(jīng)濟可靠性非常重要,同時也對提高熱工儀表自動化控制水平意義重大。但是,隨著工業(yè)垃圾處理量的增加及處理要求的提高,DCS系統(tǒng)的應(yīng)用應(yīng)從兩方面進行改進,即對DCS系統(tǒng)進行優(yōu)化升級;實現(xiàn)DCS系統(tǒng)與其他先進技術(shù)的融合,進而實現(xiàn)工業(yè)垃圾焚燒效率的提高。
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[4]孫應(yīng)淳,陳楊.垃圾焚燒的優(yōu)化自動燃燒控制[J].自動化與儀器儀表,2012(3):121-122,129.
8月底,隨著自然之友、自然大學(xué)等18家民間環(huán)保組織向德國復(fù)興信貸銀行發(fā)出公開信,要求公眾參與由其投資的南宮垃圾焚燒發(fā)電廠項目,有關(guān)垃圾焚燒的爭議再次成為公共話題。
垃圾是放錯了地方的資源。根據(jù)規(guī)劃,“十二五”期間,中國將建設(shè)垃圾發(fā)電廠200多個,面對這樣一個上千億元的產(chǎn)業(yè),如今卻正在遭遇資源和公眾參與的雙重困境。垃圾發(fā)電將如何突圍?
“北京式”分類
垃圾只有進行了分類,才具備了發(fā)電的基礎(chǔ),然而,目前的垃圾分類依然流于形式,造成了“上游資源”的嚴重匱乏。
站在一個小型的垃圾回收站的大門前,一股刺鼻的惡臭撲面而來。一輛環(huán)衛(wèi)垃圾車正在進行垃圾裝車作業(yè)。接連三輛環(huán)衛(wèi)垃圾車來了又走,都是將所有的垃圾一股腦的全部裝車拉走,完全不見有任何分類操作的痕跡。
一位環(huán)衛(wèi)工人告訴《能源》雜志記者,所有的垃圾都是運送到垃圾轉(zhuǎn)運站再進行分類處理。垃圾在垃圾轉(zhuǎn)運站會被分為有機物和無機物,可利用和不可利用。垃圾隨后就會被運往填埋場、焚燒廠、堆肥廠等地。
在轉(zhuǎn)運站,垃圾將會經(jīng)過粗分、篩選、風(fēng)選、多項處理、再風(fēng)選、再篩選等工序?qū)訉臃诸悺2煌悇e的垃圾會分離出來,然后被送往不同的處理終端。
在走訪多家轉(zhuǎn)運站后,記者發(fā)現(xiàn)并不是所有轉(zhuǎn)運站都能全數(shù)做到有效的垃圾分類。這意味著依舊會有許多的垃圾會不經(jīng)分類而被處理。而嚴格地按照“餐廚垃圾、廚余垃圾、可回收物、其它垃圾”類別,從垃圾投放階段就開始進行的垃圾分類在北京除了個別試點社區(qū)之外,也是再無二家。
記者實地走訪了作為處理終端的南宮堆肥廠,盡管進入該廠的垃圾經(jīng)過轉(zhuǎn)運站篩選,仍是夾雜著大量廢塑料、廢紙屑、一次性筷子的混合垃圾,甚至可見廢電池、廢舊藥品等應(yīng)嚴禁進入堆肥生產(chǎn)線的有害垃圾,廠區(qū)周圍也是惡臭環(huán)繞。
“北京的垃圾分類只是集中在了最終端的分類處理,這無疑大大降低了垃圾分類的效果和效率”,自然大學(xué)垃圾學(xué)院負責(zé)人陳立雯女士不無感慨地向《能源》雜志記者說道。在她看來,垃圾分類是一項系統(tǒng)性的工程,它包括垃圾分類投放,分類收集,分類運輸和分類處理。由于北京的垃圾分類不徹底也直接導(dǎo)致了許多不適合焚燒的垃圾進入了焚燒的過程,從而產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)也影響了垃圾焚燒的效率。
最直觀的例子就是,投入焚燒爐中的垃圾由于有著大量的廚余垃圾沒有分類出來,導(dǎo)致垃圾中的水分含量過高,垃圾極難被點燃。發(fā)電廠不得不投入煤或者油來作為引燃物,無端增加了一筆成本支出。
事實上,對于政府決策者而言,垃圾焚燒發(fā)電作為一種城市生活垃圾處理方式之一,擁有良好的社會收益,對于投資者而言,其經(jīng)濟收益更是豐厚可觀。
4月10日,發(fā)改委了《關(guān)于完善垃圾焚燒發(fā)電價格政策的通知》,垃圾焚燒發(fā)電執(zhí)行全國統(tǒng)一垃圾發(fā)電標桿電價每千瓦時0.65元,且垃圾焚燒發(fā)電上網(wǎng)電價高出當(dāng)?shù)孛摿蛉济簷C組標桿上網(wǎng)電價的部分,實行兩級分攤。當(dāng)?shù)厥〖夒娋W(wǎng)負擔(dān)每千瓦時0.1元;其余部分納入全國征收的可再生能源電價附加解決。
0.65元的這一價格高于國內(nèi)很多地方入戶電價,這對于垃圾焚燒發(fā)電廠來說意味著巨大的利益空間??鄢?,每噸生活垃圾燃燒可以產(chǎn)生的電量是300度到450度之間,北京市目前唯一運行的高安屯垃圾焚燒發(fā)電廠年發(fā)電量是2.2億度。那么一年的上網(wǎng)電價就1.4億元。
除了上網(wǎng)電價的收益之外,垃圾焚燒發(fā)電廠還有來自政府補貼的每噸150元垃圾處理費,高安屯目前日消耗垃圾1600噸,計算下來一年也有8760萬元的垃圾處理費收益。高安屯的總投資是9億元人民幣,在不計算日常運營成本的情況下,高安屯僅需四年左右的時間就可以收回成本。按照國家規(guī)定,垃圾焚燒發(fā)電廠的運營期是25年,這無疑是一項藍籌投資選擇。
公眾參與缺失
高額的利潤足以讓投資者趨之若鶩,而解決“垃圾圍城”的社會效益又催促著政府為其放行。但是,城市是否擁有完整有效的垃圾回收處理系統(tǒng)?公眾是否能夠有效參與到垃圾焚燒項目的審批?垃圾焚燒廠的排放是否滿足排放標準?
這些都成了懸而未決的遺留問題,如果最終集聚,進而引發(fā)成為,最終將會成為未來垃圾焚燒發(fā)電項目的“定時炸彈”。2009年的廣州番禺生活垃圾焚燒發(fā)電廠選址問題,引爆了大規(guī)模的抗議浪潮,一度成為社會輿論的焦點。
事實上,垃圾焚燒歷來存在爭議,但最終化解爭議的始終是制度彈性和技術(shù)進步,其中增加透明度是消除公眾擔(dān)憂的關(guān)鍵所在。
90年代以來,隨著垃圾焚燒的負面效果不斷顯現(xiàn)。世界范圍內(nèi)掀起了一股反對浪潮,日本的垃圾焚燒廠規(guī)模和數(shù)量不斷縮小,更極端的例子是美國,70年代舊金山曾爆發(fā)大規(guī)模的反對垃圾焚燒發(fā)電廠的抗議活動。盡管這并沒有終結(jié)美國的垃圾焚燒,但是90年代以后美國幾乎沒有新建過垃圾焚燒發(fā)電廠。
盡管如此,垃圾發(fā)電并非落后產(chǎn)能或是被淘汰的技術(shù),在很多國家特別是歐洲國家,垃圾焚燒發(fā)電依然是處理生活垃圾的重要手段。
無論是歐洲的大干快上,還是美國的謹小慎微,抑或是日本的“去而復(fù)返”,發(fā)達國家在處理垃圾焚燒發(fā)電廠問題時,總是能夠?qū)崿F(xiàn)透明化的決策和最高程度的公眾參與。從制度上限定垃圾焚燒發(fā)電的環(huán)保標準,讓公眾切身參與到垃圾焚燒發(fā)電項目的籌備和建設(shè)中去,這才保證了無論是哪一種垃圾焚燒發(fā)電政策,都能夠以最小的阻力推行下去。
反觀中國,盡管2003年《中華人民共和國環(huán)境影響評價法》公布已有近十年,國內(nèi)垃圾焚燒發(fā)電廠也一直按照相關(guān)法規(guī)都完成了環(huán)評,但是實際上無論是環(huán)保組織還是公民個人,都沒有能夠按照國家的法律規(guī)定取得環(huán)評報告的信息。
“垃圾焚燒電廠預(yù)計處理的是哪些種類的垃圾?規(guī)模有多大?環(huán)評報告的結(jié)果是怎樣的?這些信息都是應(yīng)該公開,但從來沒公開?!标惲Ⅵ┱f道,“每個垃圾焚燒發(fā)電廠項目開工之前,公眾只能得到一個該項目已經(jīng)通過環(huán)評的結(jié)果,而所有具體的數(shù)字都像謎一樣困擾著我們。”
此前,陳立雯曾經(jīng)參與到四川一個垃圾焚燒項目中,和公眾溝通路徑不暢的問題至今讓其印象深刻。政府決策者在沒有舉行聽證或是其他征求公眾意見的方式的情況下,將四個垃圾焚燒廠建設(shè)在了城市的東南西北四個方向。