垃圾焚燒究竟會(huì)不會(huì)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(guó)從上海開(kāi)始正在全國(guó)46個(gè)重點(diǎn)城市逐步推行生活垃圾分類(lèi)工作，最近也即將輪到北京。垃圾分類(lèi)后究竟能用來(lái)干什么？其中很重要的一個(gè)方面就是用來(lái)發(fā)電。
所有的垃圾能都用來(lái)焚燒發(fā)電嗎？會(huì)不會(huì)有污染？垃圾分類(lèi)對(duì)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(xiàng)目整套啟動(dòng)，這個(gè)名字聽(tīng)起來(lái)高大上的項(xiàng)目正是一個(gè)“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(wàn)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(guò)它來(lái)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(shuō)這還用分類(lèi)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(jià)了。
其實(shí)，一般工業(yè)有機(jī)物850～1100°C（按照國(guó)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(xiǎn)固體的焚燒溫度需達(dá)1100°C）就會(huì)徹底分解成無(wú)害氣體和殘?jiān)?。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(wèn)題。有的廢棄物生產(chǎn)時(shí)融入的能量更高，專(zhuān)業(yè)的說(shuō)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(guó)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(shuō)了這么多，讓我們一起來(lái)認(rèn)識(shí)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(shù)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(shù)葉、動(dòng)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?jiān)取?/p>
anyway，個(gè)人覺(jué)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(shuō)垃圾分類(lèi)的確很有必要，分類(lèi)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?xiàng)l例》正式實(shí)施，上海人民為了搞好垃圾分類(lèi)，也是煞費(fèi)苦心，隨時(shí)隨地都要接受“你是什么垃圾”的靈魂拷問(wèn)。目前上海市把垃圾分為4類(lèi)：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(lái)，后面兩個(gè)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(guò)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(duì)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(lèi)哪一種可以燒？燒起來(lái)夠“熱”嗎？
首先可回收物直接排除，有害垃圾需要專(zhuān)門(mén)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(lèi)似？沒(méi)錯(cuò)，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(shí)還是因?yàn)闊崃康土?，但是可以?duì)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(cái)經(jīng)《國(guó)際財(cái)經(jīng)報(bào)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(guò)焚燒的方式進(jìn)行無(wú)害化處理。濕垃圾分揀去除塑料袋等雜質(zhì)后，經(jīng)過(guò)粉碎、提油等步驟，通過(guò)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，每天沼氣產(chǎn)量約2.8萬(wàn)立方米，可用于發(fā)電。按照甲烷55%濃度計(jì)算，國(guó)產(chǎn)機(jī)組每立方沼氣可以發(fā)電1.6度左右，可滿(mǎn)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(píng)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(diǎn)，垃圾焚燒發(fā)電是一種對(duì)城市垃圾進(jìn)行高溫?zé)峄瘜W(xué)處理的技術(shù)，過(guò)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?jiān)?/p>
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(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能。性質(zhì)穩(wěn)定的殘?jiān)驗(yàn)槎拘詥?wèn)題一般填埋處置或無(wú)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(shuō)不同，那就是燃料不一樣。
國(guó)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(guó)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(guó)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(lái)看看發(fā)電廠的“胃”——焚燒爐。
目前主流的焚燒爐有五大類(lèi)，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(xiàng)目采用的就是機(jī)械爐排焚燒爐，垃圾通過(guò)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(cuò)運(yùn)動(dòng)將垃圾向下方推動(dòng)，使垃圾依次通過(guò)爐排上的各個(gè)區(qū)域（在換區(qū)時(shí)還會(huì)一個(gè)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^(guò)鍋爐的受熱面將熱量傳遞給熱蒸汽，同時(shí)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(guò)，流化床對(duì)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(shuō)完了常用的垃圾焚燒爐，再來(lái)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?xún)?nèi)（TEQ為國(guó)際毒性當(dāng)量），達(dá)到國(guó)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(shí)間與氣流擾動(dòng)工況，減少在200℃～500℃溫度區(qū)的滯留時(shí)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?jiān)斔偷焦袒?chē)間經(jīng)水泥固化后，運(yùn)輸至填埋場(chǎng)安全填埋。
寬泛地說(shuō)，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(guò)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(lái)說(shuō)，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(huì)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(chǎng)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(jiàn)了，因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生大量有毒物質(zhì)，其中最臭名昭著的莫過(guò)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(lèi)化合物，略寫(xiě)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(duì)二噁英只要一盎司（28.35克），就可以殺死100萬(wàn)人，相當(dāng)于氰化鉀的1000倍，被稱(chēng)為“地球上最強(qiáng)毒物”。
二噁英不是自然界產(chǎn)物，全部都來(lái)源于人類(lèi)生產(chǎn)生活，如金屬冶煉、汽車(chē)尾氣、垃圾不完全燃燒。
據(jù)研究，二噁英在705°C開(kāi)始分解，800°C時(shí)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(huì)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(zhuān)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(guò)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(shuō)是天壤之別了。毫不夸張地說(shuō)，垃圾焚燒發(fā)電實(shí)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(zhēng)論，人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展是一個(gè)不斷利用自然資源創(chuàng)造物質(zhì)文明的過(guò)程，“垃圾圍城”的情況是無(wú)法避免的。根據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署預(yù)測(cè)，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(shí)中國(guó)每年城市垃圾產(chǎn)量將會(huì)接近6億噸。
對(duì)此，我們當(dāng)然不能限于填埋和堆肥這些被動(dòng)“防守”的方法，有一句話(huà)說(shuō)得很好，垃圾只是放錯(cuò)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(guó)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(wú)害化、減量化、資源化”三原則。
無(wú)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(wèn)題，第一大問(wèn)題就是費(fèi)錢(qián)。垃圾焚燒對(duì)設(shè)備要求很高，焚燒爐和煙氣裝置造價(jià)高昂、維護(hù)復(fù)雜，投資回收周期長(zhǎng)。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(zhǎng)期排放和積淀，仍然可對(duì)自然生態(tài)造成慢性傷害，不過(guò)，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(lái)發(fā)電滿(mǎn)足人類(lèi)的能源需求。
結(jié)語(yǔ)
無(wú)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(lèi)文明的進(jìn)程也不會(huì)因?yàn)槔膯?wèn)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(shuō)有一種最舒適的共處方式，那就是人類(lèi)像愛(ài)護(hù)自己一樣愛(ài)護(hù)自然。
