2.1 垃圾的焚烧发电和填埋处理

2.1.1 垃圾是如何发电的

（1）什么是垃圾焚烧处理

焚烧就是烧掉、烧毁，即在燃烧过程中把可燃的物质烧完并化为灰烬。焚烧处理是利用高温氧化作用处理生活垃圾——将生活垃圾在高温下燃烧，使生活垃圾中的可燃废物转变为二氧化碳和水等，焚烧后的灰、渣体积不到生活垃圾原体积的20%，从而大大减少了固体废物量；同时高温燃烧还可以消灭各种病原体（见图2.4）。

（2）国外垃圾焚烧处理的情况

1）欧洲焚烧处理现状

2000年后欧洲各国普遍加强垃圾焚烧处理，欧盟的废弃物管理最高法令也明确支持和鼓励对垃圾进行能源回收（以焚烧为主）。1996～2007年，欧盟成员国垃圾填埋量不断减少，而焚烧量却呈上升趋势。据统计，2006年欧洲主要国家总人口为5.78亿人，生活垃圾产生总量约为2.97亿吨，生活垃圾焚烧发电（供热）厂达到425座，垃圾焚烧处理量约6362万吨，比2001年增加了20%（见图2.5）。

2）日本焚烧处理现状

在日本，垃圾焚烧处理量一直居高不下，东京的中央焚烧厂距离日本皇宫仅3.5千米；日本皇宫周边7千米范围内有7座垃圾焚烧发电厂。从20世纪60年代起，日本就开始大规模建设焚烧厂，早期日本建设了很多小型的垃圾焚烧厂，随着污染控制的要求不断提高，这些小型焚烧厂不断被大型焚烧厂所替代。20世纪90年代，为了更好地加强垃圾焚烧厂的污染控制，日本对垃圾焚烧设备及烟气处理设备进行升级换代，焚烧在生活垃圾处理中仍占据主体地位。虽然日本的垃圾焚烧厂数量减少，但是焚烧处理总量并未明显减少。随着垃圾分类回收和减量化的推行，日本垃圾的焚烧总量略有减少。总的来看，日本垃圾处理以焚烧为主，垃圾分类回收在逐步加强，填埋处理量在逐步减少（见图2.6）。

3）新加坡焚烧处理现状

新加坡的垃圾处理政策是“发展与维持足够的焚烧厂以焚烧全部可以焚烧的垃圾，发展与维持足够的填埋场以处理全部不可焚烧的垃圾和焚烧后的灰烬”。新加坡实行的是全量焚烧、灰渣填埋的垃圾处理方式。新加坡在2018年有4座垃圾焚烧发电厂、1座垃圾填埋场及1座与之配套的海上转运站，分别位于其北部、中部、西部偏南和南部海岛，除最早建设的乌鲁班丹焚烧发电厂距居民区2千米外，其他处理厂(场)均距居民区10千米以上。实马高垃圾埋置场主要填埋新加坡4座焚烧发电厂焚烧后的灰烬，以及不可焚烧的工业、建筑废料，预计可使用至2045年。大士南垃圾焚烧发电厂全负荷垃圾处理能力为3000吨/日，其年生产电力9.81亿千瓦时，占新加坡全部电力需求的2%～3%（见图2.7）。

（3）我国垃圾焚烧发电现状

我国垃圾焚烧发电虽起步较晚，但发展迅速（见图2.8）。1988年深圳建立了我国第一座引进日本三菱马丁进口设备和技术的垃圾发电厂——深圳市政环卫综合处理厂(日处理垃圾3×150吨，装机容量4兆瓦)。随后珠海、上海、宁波、杭州、温州、苏州、常州、重庆、成都、广州、福州、厦门、天津和北京等多个城市的垃圾焚烧发电厂相继建成投产。

（4）生活垃圾能燃烧吗，能焚烧彻底吗

首先要说明什么是热值：热值是单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时所放出的热量，即1千克（或1立方米）某种固体（或气体）燃料完全燃烧放出的热量称为该燃料的热值。随着我国经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，日常生活垃圾的热值也在不断提高。生活垃圾的热值水平相当于普通煤炭的1/4，大约是4200千焦/千克。生活垃圾在稳定燃烧过程中完全不需要添加煤、油或天然气等辅助燃料。现在国内的机械炉排炉都比较成熟，均能彻底焚烧生活垃圾，焚烧后的残渣是一种密实的、不腐败的无菌物质。图2.9为焚烧厂炉排炉。

（5）焚烧处理有什么好处；１吨生活垃圾能发多少电；能减少多少二氧化碳的排放

垃圾焚烧处理具有“减量化、资源化、无害化”（3R）的优点，而且焚烧处理设施占地较少，垃圾稳定化迅速，减量效果明显，生活垃圾臭味控制相对容易，焚烧余热可以再利用，在安全、无害、高效处理生活垃圾的同时，还能利用其焚烧所产生的余热进行发电（供热），符合循环经济的要求，是国内外普遍推崇的生活垃圾处理技术。利用生活垃圾焚烧产生的余热发电，不仅可以实现废物资源化，还可以节省大量的不可再生资源如煤、天然气和燃油等，进一步减少二氧化碳的排放。据估算，2018年国内炉排炉生活垃圾焚烧发电厂每吨垃圾可以上网的电量为250～350千瓦时，每吨生活垃圾焚烧发电可节约标煤81～114千克、减排二氧化碳202～283千克。

（6）什么样的城市适合选择垃圾焚烧处理方式

随着我国城市化进程的加快和人民生活水平的提高，城市规模越来越大、城市人口越来越多，从而使得城市生活垃圾产量不断增加，城市垃圾围城危机日益严重。填埋、堆肥处理已经不能完全满足垃圾处理需求。此外，堆肥对土壤的负面影响较大；大部分垃圾填埋场也已处在即将填满而要重新选择填埋场地的情况。由于土地紧缺和生态环境的要求，在不同城市根据实际情况发展垃圾焚烧发电（供热）技术，对垃圾进行无害化处理就显得更加迫切。根据经济发展的需要和实际情况，GDP不高的地区偏向于继续采用填埋的方式处理垃圾。而在比较发达的地区和城市，由于其土地资源较少，城市人口基数较大，因此更加适合采用焚烧方式对垃圾进行减量化、无害化和资源化处理。

（7）焚烧处理产生哪些废气；如何控制

生活垃圾焚烧发电（供热）厂排放的废气主要来自焚烧炉所产生的烟气，所含的主要污染物为粉尘、氯化氢（HCl）、二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NO_x）、一氧化碳（CO）、氟化氢（HF）、有机污染物、二英及重金属等。通过计算机控制系统实现垃圾焚烧、热能利用、烟气处理等过程的高度自动化，使焚烧系统在额定工况下运行，从而使原始排放物浓度降到最低。烟气经过烟气净化系统处理后通过烟囱排入大气前，使用烟气在线监测仪来连续监测每条焚烧线的烟气排放指标，确保垃圾焚烧发电（供热）厂烟气能够达标排放（见图2.10）。

（8）垃圾焚烧产生的二英是什么

二英实际上是二英类物质的一个简称，它指的并不是一种单一物质，而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类共210种化合物，这类物质非常稳定，熔点较高，极难溶于水，可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味、毒性严重的脂溶性物质，所以非常容易在生物体内进行生物积累。生活垃圾在燃烧过程中会产生二英，垃圾露天焚烧或在填埋场垃圾自燃排放的二英是同量垃圾经过现代化焚烧排放的很多倍。此外，再生有色金属、炼钢、铁矿石焚烧、炼焦、遗体火化、铸铁生产、水泥生产、制浆造纸等行业也会产生大量的二英；汽车尾气、香烟、烧烤、烟花爆竹、自然界中森林火灾和火山爆发等都会产生二英。目前，环境中存在的二英主要来自冶金、炼焦、石化等行业。

（9）垃圾焚烧的烟气中为什么会有二英

生活垃圾中本身含有微量的二英，由于二英具有热稳定性，尽管大部分经高温燃烧得以分解，但仍会有一部分燃烧后随烟气排出。

燃烧过程中由含氯前体物生成二英，前体物包括聚氯乙烯（一种常见的塑料）、五氯苯酚（纺织品、皮革制品、木材、织造浆料和印花色浆中普遍采用的一种防霉防腐剂）等，燃烧中前体物分子通过重排、自由基缩合、脱氯或其他分子反应等过程会生成二英，这部分二英大部分经高温燃烧被分解。

当燃烧不充分时，烟气中产生过多的未燃尽物质，在300～500℃温度环境下，经高温燃烧已分解的二英遇到适量的触媒物质（主要为重金属，特别是铜）将重新生成。

（10）垃圾焚烧中二英的生成可以控制吗

尽管焚烧可能产生二英，但只要控制燃烧的条件，例如让烟气在炉子里停留的时间长一些就可以大幅减少二英的产生。

选用符合国家标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB 18485—2014）的焚烧炉，控制燃烧温度，确保烟气在燃烧室内温度达到850℃以上的区域停留时间不小于2秒，使二次燃烧的气体形成旋流，使燃烧更完全、更充分，使二英充分分解。研究表明，二英的生成和一氧化碳浓度有很大关系。焚烧运行中通过调节一、二次风量和配比，利用二次风来加强扰动，可以使垃圾燃烧更加充分，从而进一步控制烟气中一氧化碳的含量及二英的生成量。

当烟气温度降到300～500℃范围时，少量已经分解的二英将重新生成，因此，设计考虑尽量减小余热锅炉尾部的截面积，使烟气流速提高，以减少烟气从高温到低温过程的停留时间，以减少二英的再生成。

（11）二英的排放可以控制吗

二英的排放是可以控制的。主要的控制方式有两种：一是在烟气净化系统的烟道上布置活性炭导入装置，将比表面积大于700米²/克的活性炭喷入烟气，以吸附二英。同时，布袋除尘器中，当烟气通过由颗粒物形成的滤层时，含尘烟气中残存的微量二英仍能被滤层中未反应的Ca（OH）₂或CaO粉末、活性炭粉末等所组成的粉饼层过滤和吸附而得到进一步净化。二是选用高效布袋除尘器，采用高效滤料，将附有二英的飞灰过滤收集后，用“螯合剂+水泥+水”稳定化处理。

（12）垃圾焚烧处理厂有臭味吗；如何控制恶臭

生活垃圾中有机物的腐烂分解，不可避免地将产生恶臭污染。恶臭污染源主要来自进厂的原始垃圾、垃圾运输车在卸料过程中和垃圾堆放在垃圾储坑内散发出带恶臭的气体，其主要成分为硫化氢（H₂S）、氨（NH₃）等。控制恶臭的主要方式有以下几种。

① 垃圾本身是有臭味的，因此不排除运输沿路有臭味，这方面主要是采用密闭性、具有自动装卸结构的运输车来运输垃圾，尽量减少臭味外逸。

② 垃圾运输车进入车间后，通过卸料门将垃圾倾倒进垃圾坑中。垃圾卸料门为电动提升式，由专人控制，运输车完成卸料后及时关闭，使垃圾坑密闭化。

③ 垃圾卸料大厅总入口设置空气幕，以防止臭气外逸。

④ 垃圾坑为密闭式，风机的吸风口设置于垃圾坑上方，使垃圾坑和卸料大厅处于负压状态，不但能有效地控制臭气外逸，又同时将恶臭气体作为燃烧空气引至焚烧炉，恶臭气体在焚烧炉内高温分解，气味得以清除。为避免臭气外逸，垃圾坑厂房为封闭厂房。

⑤ 在厂区四周种植一定数量的高大乔木，减少影响。

⑥ 为防止在全厂停炉检修期间，垃圾坑的臭气污染周围环境，坑内臭气经活性炭废气净化器净化后排至室外。定期对净化器出口的臭气浓度进行检测，当臭气出口浓度达到国标控制限值，及时更换净化器内的活性炭，废弃的活性炭将与生活垃圾混合进入焚烧炉内进行高温焚烧处理（见图2.11）。

⑦ 渗滤液处理系统为密闭结构，顶部设导气管，产生的沼气以及臭气通过导气管、抽风机导入垃圾储坑。

2.1.2 垃圾的填埋

卫生填埋具有成本低、处理量大、操作简便等特点，但存在占地多、渗滤液难处理、恶臭相对较难控制等缺陷和不足。由于经济、技术以及管理方面的原因，我国现行生活垃圾填埋场很多存在二次污染的风险，对周围的水体、大气和土壤也造成不同程度的影响（见图2.12）。