淺析垃圾焚燒發(fā)電廠“零排放”設(shè)計(jì)
——以成都市萬(wàn)興環(huán)保發(fā)電廠為例

汪洋，楊光明，廖發(fā)明，劉李忠，逄漢宇

（成都市興蓉再生能源有限公司，四川成都610000）

淺析垃圾焚燒發(fā)電廠“零排放”設(shè)計(jì)
——以成都市萬(wàn)興環(huán)保發(fā)電廠為例

汪洋，楊光明，廖發(fā)明，劉李忠，逄漢宇

（成都市興蓉再生能源有限公司，四川成都610000）

以成都市目前最大的垃圾焚燒發(fā)電廠——成都市萬(wàn)興環(huán)保發(fā)電廠為例，探討了該廠廢水、廢氣、飛灰和爐渣等污染物的特點(diǎn)，探討該廠廢水、煙氣、灰渣等處理設(shè)計(jì)要點(diǎn)和“零排放”的可行性。

垃圾焚燒；零排放；滲瀝液；煙氣；飛灰

相對(duì)于原傳統(tǒng)、粗放的填埋方式，采用焚燒發(fā)電實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾的減量化、無(wú)害化、資源化處理，已成為目前國(guó)內(nèi)許多大城市解決“垃圾圍城”問(wèn)題的首選途徑［1-2］?！笆濉逼陂g，我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施建設(shè)處于高速發(fā)展期，截至2015年底，我國(guó)已投運(yùn)的垃圾焚燒發(fā)電廠數(shù)量已由“十一五”末期的100座左右增加至224座，總焚燒規(guī)模從“十一五”末期不到8×104t/d增加至2.078×105t/d，占垃圾處理能力的比例由2010年的不到20%提升至超過(guò)40%。預(yù)計(jì)“十三五”期間，垃圾焚燒處理能力會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)，并成為我國(guó)垃圾處理方式的主流［3］。

1 垃圾焚燒污染物“零排放”的必要性

1.1 垃圾焚燒污染物的特點(diǎn)

與垃圾焚燒相關(guān)的污染物主要分為固、液、氣態(tài)。①固體污染物包含爐渣和飛灰。尤其是飛灰因含有大量的重金屬和二惡英類劇毒物質(zhì)而被列為危險(xiǎn)廢棄物［4］。爐渣雖屬于一般工業(yè)固體廢物，但每噸生活垃圾焚燒后約產(chǎn)生19%爐渣［5］。②產(chǎn)生的廢水主要包括垃圾坑的滲瀝液、除鹽水制備系統(tǒng)的廢水、生活污水、冷卻塔排污水。其中最難處理的為垃圾滲瀝液，為含高濃度難降解有機(jī)污染物、高濃度有毒有害物質(zhì)的廢水，COD可高達(dá)數(shù)萬(wàn)mg/L，對(duì)地下水和地表水危害極大［6］。③垃圾焚燒過(guò)程產(chǎn)生的煙氣中的主要污染物包括酸性氣體（HCl、HF、SOx等）、氮氧化物、粉塵（顆粒物）、重金屬和有機(jī)劇毒性污染物（二惡英、呋喃等）等幾大類［7］。其中，酸性氣體和氮氧化物是導(dǎo)致酸雨和光化學(xué)煙霧的罪魁禍?zhǔn)?，二惡英已被世界衛(wèi)生組織列為一級(jí)致癌物質(zhì)［8］。

2.2 新形勢(shì)下污染物控制標(biāo)準(zhǔn)和“零排放”的必要性

2014年7月，我國(guó)出臺(tái)了被稱為“史上最嚴(yán)”GB 18485—2014生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)于2001年的舊標(biāo)準(zhǔn)，增加了焚燒爐啟動(dòng)、停爐、故障或非正常工況等時(shí)段的污染物排放控制要求；還提高了排放煙氣中顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氫、重金屬及其化合物、二惡英類等污染物排放控制要求；并增加了對(duì)垃圾滲瀝液處理和排放的要求，規(guī)定垃圾焚燒廠產(chǎn)生的滲瀝液需送至相應(yīng)的處理設(shè)施自行處理，經(jīng)處理后需滿足GB 16889—2008生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)中表2標(biāo)準(zhǔn)的要求方可直接排放。此外細(xì)化了飛灰處置的要求。

隨著垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)評(píng)要求提高，加之垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)技術(shù)水平提升，業(yè)界提出了“面向未來(lái)的藍(lán)色垃圾焚燒廠”的設(shè)計(jì)理念，踐行更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，更先進(jìn)的資源綜合利用。從技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒近“零排放”，就是最大程度實(shí)現(xiàn)生活垃圾焚燒產(chǎn)生的廢水循環(huán)利用、煙氣污染物接近“零排放”、固體廢棄物無(wú)害化處置和最大程度的資源化利用。高標(biāo)準(zhǔn)、更清潔、“零排放”的“藍(lán)色焚燒”將是垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。

2 項(xiàng)目概況

成都市萬(wàn)興環(huán)保發(fā)電廠是成都市第4座垃圾焚燒發(fā)電廠，也是目前成都市規(guī)模最大的垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，由成都市興蓉再生能源公司投資、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)。項(xiàng)目地址位于成都市龍泉驛區(qū)萬(wàn)興鄉(xiāng)鯉魚村，設(shè)計(jì)日處理城市生活垃圾2 400 t，年處理垃圾量約8.0×105t，配置4臺(tái)600 t/d機(jī)械爐排爐，4臺(tái)中溫中壓臥式余熱鍋爐，2臺(tái)25 MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。該項(xiàng)目采用了目前國(guó)際上先進(jìn)的焚燒工藝技術(shù)，關(guān)鍵設(shè)備——焚燒爐排為日立造船公司的INOVA式L型爐排。

3 “零排放”設(shè)計(jì)

3.1 廢水

成都市萬(wàn)興環(huán)保發(fā)電廠，平均每天生產(chǎn)耗水約6 000 t，其中絕大部分用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)水。廠區(qū)多個(gè)污廢水產(chǎn)生環(huán)節(jié)排水水質(zhì)各有差異。如設(shè)計(jì)生活污水和生產(chǎn)廢水處理后外排，排口所在地為成都市龍泉驛區(qū)水源保護(hù)地，地表水環(huán)境容量有限，已無(wú)新增的污染物排放總量指標(biāo)。故結(jié)合各生產(chǎn)環(huán)節(jié)污廢水的水質(zhì)特點(diǎn)和回用去向，設(shè)計(jì)分類收集、達(dá)標(biāo)處理、合理回用并“零排放”，實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境和充分節(jié)水。

除鹽水制備系統(tǒng)的廢水為較清潔的含鹽廢水，冷卻塔排污水有機(jī)污染物和懸浮物濃度很低，設(shè)計(jì)收集后直接回用于廠區(qū)內(nèi)對(duì)水質(zhì)要求不高的需水環(huán)節(jié)。其中，設(shè)計(jì)除鹽水系統(tǒng)濃液回用于飛灰增濕和爐渣冷卻；冷卻塔排污水回用于降溫池?fù)剿蛙囬g沖洗水。

廠區(qū)內(nèi)配套垃圾滲瀝液處理站，滲瀝液調(diào)節(jié)池除收集垃圾坑產(chǎn)生的滲瀝液外，廠區(qū)產(chǎn)生的少量生活污水也進(jìn)入調(diào)節(jié)池與垃圾滲瀝液合并處理。設(shè)計(jì)垃圾滲瀝液處理站規(guī)模為850 t/d，處理工藝如圖1所示。

圖1 滲瀝液處理工藝流程

垃圾滲瀝液站最終產(chǎn)水滿足GB/T 19923—2005城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，極少部分回用于垃圾滲瀝液站內(nèi)藥劑配制用水和車間沖洗水，絕大部分回用于發(fā)電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)水。目前，國(guó)內(nèi)許多垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目“零排放”的瓶頸在于垃圾滲瀝液處理設(shè)施膜系統(tǒng)產(chǎn)生的濃縮液不能完全妥善消納，且這部分濃縮液約占垃圾滲瀝液處理設(shè)施規(guī)模的30%。如濃縮液全回噴焚燒爐會(huì)損失燃燒物的熱值、損失機(jī)組的發(fā)電量、腐蝕焚燒設(shè)備，間接增加運(yùn)行成本近200元/t［4］。為實(shí)現(xiàn)“零排放”并最大程度不影響發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)計(jì)垃圾滲瀝液站納濾濃液再經(jīng)一級(jí)納濾濃縮后，產(chǎn)生的二次納濾濃液采用混凝沉淀+高級(jí)氧化+生物活性炭吸附工藝進(jìn)行徹底處理；反滲透濃液經(jīng)DTRO減量化系統(tǒng)再濃縮處理后，能再濃縮60%～70%，產(chǎn)生的最終反滲透濃液量大幅度減少，少量的最終濃液回噴焚燒爐進(jìn)行消納。

3.2 煙氣

余熱鍋爐出口煙氣經(jīng)煙氣凈化系統(tǒng)處理后，設(shè)計(jì)污染物排放濃度執(zhí)行歐盟2000（EU2000/76/EC）污染物控制標(biāo)準(zhǔn)，見表1，煙氣處理工藝流程見圖2。4條焚燒線各配置1套煙氣凈化系統(tǒng)及煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

表1 設(shè)計(jì)污染物排放濃度限值

圖2 煙氣凈化系統(tǒng)工藝流程

從服務(wù)區(qū)域——成都市中心城區(qū)的生活垃圾元素分析結(jié)果來(lái)看：Cl成分含量較高?？赏扑愠鲇酂徨仩t出口煙氣中HCl濃度可高達(dá)1 000 mg/m3以上，采用半干法脫酸工藝雖對(duì)HCl的去除效率可高達(dá)95%，但只能將HCl濃度降為50 mg/m3左右，仍不能滿足歐盟2000排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，設(shè)計(jì)在半干法的基礎(chǔ)上，增加碳酸氫鈉干法輔助脫酸，作為HCl達(dá)標(biāo)排放的補(bǔ)充措施。

采用國(guó)際先進(jìn)的智能燃燒控制系統(tǒng)（ACC）優(yōu)化控制爐膛溫度和過(guò)剩空氣系數(shù)，焚燒爐燃燒室由碳化硅耐火材料組成，在此區(qū)域內(nèi)未布置鍋爐受熱面，以保證低負(fù)荷時(shí)煙氣在爐膛停留時(shí)間大于2 s后溫度仍維持高于850℃，以此確保煙氣中二惡英的分解率達(dá)99.99%。再加上后續(xù)煙氣凈化系統(tǒng)中活性炭吸附和袋式除塵器措施，基本能完全脫出二惡英。此外，煙氣中的重金屬經(jīng)過(guò)活性炭吸附和袋式除塵器捕集后，最終煙囪出口的重金屬基本能達(dá)到檢測(cè)不出。

根據(jù)環(huán)評(píng)對(duì)本項(xiàng)目煙氣NOx排放總量的要求，設(shè)計(jì)本項(xiàng)目近期使用SNCR爐內(nèi)脫硝系統(tǒng)，在余熱鍋爐第一煙道內(nèi)設(shè)置了多層氨水噴嘴，保證較高的脫硝效率。預(yù)留了SCR脫硝系統(tǒng)作為NOx深度脫除的保障措施。余熱鍋爐入口煙氣NOx的設(shè)計(jì)值為300 mg/m3，SNCR系統(tǒng)有能力把NOx從300 mg/m3降至200 mg/m3，基本能保證余熱鍋爐出口NOx濃度滿足歐盟2000排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。再到后續(xù)SCR系統(tǒng)有能力把NOx從200 mg/m3降到65 mg/m3，因此，SNCR和SCR合計(jì)有77%以上的脫硝率。

通過(guò)以上多重組合煙氣凈化工藝，基本能保證本項(xiàng)目煙氣污染物接近“零排放”。

3.3 爐渣和飛灰

除渣機(jī)采用水封，可冷卻并加濕爐排下細(xì)灰，有效防止細(xì)灰揚(yáng)起。由于爐渣不屬于危險(xiǎn)廢棄物，設(shè)計(jì)爐渣運(yùn)輸?shù)綇S外進(jìn)行綜合利用。不但可減少固體廢棄物產(chǎn)生量還可提高資源利用率和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)減少填埋場(chǎng)的填埋負(fù)擔(dān)。

飛灰為危險(xiǎn)廢棄物，采用水泥固化+重金屬高分子螯合固化相結(jié)合的方式進(jìn)行穩(wěn)定化處理，飛灰經(jīng)穩(wěn)定化處理后滿足GB 16889—2008中要求后，送至附近的成都市固體廢棄物衛(wèi)生處置場(chǎng)填埋。

4 結(jié)束語(yǔ)

成都市萬(wàn)興環(huán)保發(fā)電廠滲瀝液處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用厭氧+MBR+NF/RO+納濾濃縮液AOP工藝+反滲透濃縮液DTRO減量化處理工藝，產(chǎn)生的少量最終濃縮液回噴焚燒爐進(jìn)行消納，實(shí)現(xiàn)了“零排放”。煙氣處理系統(tǒng)采用SNCR+半干法+干法+活性炭吸附+布袋+SCR工藝，污染物排放濃度執(zhí)行歐盟2000（EU2000/76/EC）污染物控制標(biāo)準(zhǔn)，基本能保證本項(xiàng)目煙氣污染物近“零排放”。飛灰采用水泥固化+重金屬高分子螯合固化相結(jié)合的方式進(jìn)行穩(wěn)定化處理。設(shè)計(jì)該廠通過(guò)各種先進(jìn)的技術(shù)、先進(jìn)的工藝處理垃圾焚燒后污染物，實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒廠污染物“零排放”。

［1］黃業(yè)昂，魏麗蓉.我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)發(fā)展前景淺析［J］.大科技，2016（14）：52.

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［3］張益.我國(guó)生活垃圾焚燒處理技術(shù)回顧與展望［J］.環(huán)境保護(hù)，2016，13（4）：20-26.

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［8］吳銳.城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣主要成分分析與研究［D］.廣州：華南理工大學(xué)，2009.

Waste Incineration Power Plant Design Based on“Zero Emission”:Case Study of Chengdu Wanxing MSW Incineration Power Plant

Wang Yang，Yang Guangming，Liao Faming，Liu Lizhong，Pang Hanyu
（Chengdu Xingrong Renewable Energy Co.Ltd.，ChengduSichuan610000）

Taking the largest MSW incineration power plant in Chengdu:Chengdu Wanxing MSW incineration power plant asan example，the characteristicsofsewage，flue gasand fly ash were discussed，and the disposal design pointsand the feasibility of“Zero Emission”were analyzed.

waste incineration；zero emission；leachate；flue gas；fly ash

X705

B

1005-8206（2017）02-0065-03

汪洋（1981—），工程師，主要從事垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目水處理及環(huán)保方向的技術(shù)研究工作。

E-mail:ocean_wywy@163.com。

2016-08-10