生活垃圾焚燒發電項目污染防治技術探討

王肖肖，李 進，姜定森

（溫州龍灣偉明環保能源有限公司，浙江 溫州 325000）

引言

隨著城市化的不斷推進和人口增長的加速，生活垃圾處理問題愈發凸顯。生活垃圾焚燒發電作為一種綜合利用的技術手段，為城市垃圾處理帶來了全新的可能性。但焚燒過程中所產生的污染物排放，特別是對環境和健康的潛在影響成為人們關注的焦點。在這一背景下，污染防治技術的研究和應用顯得尤為重要。本文旨在探討生活垃圾焚燒發電項目中的污染防治技術，從多個維度深入剖析如何減少焚燒過程對環境和人體健康造成的不利影響。通過對主要污染物種類與特點的分析，并結合各種防治技術的原理和應用，本文將逐一探討垃圾分類與分揀、燃燒控制、排放氣體處理、廢渣資源化利用等方面的技術。此外，本文還將著重探討技術投入與經濟成本的關系，以及環境與經濟協調的可持續發展策略。

1 生活垃圾焚燒發電項目污染物的排放與影響

生活垃圾焚燒發電項目在焚燒過程中會產生氮氧化物、二氧化硫、氫氯酸、揮發性有機物和顆粒物等污染物。其中，氮氧化物由氮氧反應生成；二氧化硫來自垃圾硫化物；氫氯酸為含氯廢棄物燃燒產物；揮發性有機物源自垃圾有機化合物。顆粒物包括PM10和PM2.5，影響人體健康和生態環境。污染物主要通過氣體和顆粒物途徑排放，氣體如氮氧化物、二氧化硫等在燃燒室產生后排放；顆粒物源自燃燒和揮發。污染物排放影響環境和健康，氮氧化物、二氧化硫會導致酸雨；氫氯酸、揮發性有機物影響臭氧生成；顆粒物影響空氣質量，其攜帶的重金屬影響人體健康；焚燒廢渣污染土壤、水源，會對生態環境造成長期影響。

2 生活垃圾焚燒發電項目污染防治技術

2.1 預處理技術

2.1.1 垃圾分類與分揀

垃圾分類與分揀是生活垃圾焚燒發電項目污染防治的重要一環。通過對垃圾進行有效的分類與分揀，可以減少焚燒過程中的污染物排放，提高能源回收效率，降低環境影響。

垃圾分類與分揀過程主要包括手工分揀、機械分揀以及智能化分揀。手工分揀是人工將垃圾按照不同的類別進行分類，雖然效率相對較低，但適用于某些難以機械化處理的垃圾；機械分揀則借助傳輸帶、振動篩等設備，通過物理力學原理進行分揀，可以高效地將大部分可回收物和有害物質分離出來；智能化分揀則運用圖像識別、機器學習等技術，對垃圾進行自動辨識和分揀，提高了分類的準確性和分類效率[1]。

2.1.2 垃圾破碎與粉碎

垃圾破碎與粉碎技術是預處理階段的關鍵步驟，旨在減小垃圾的體積并增加可燃物表面積，以便提高燃燒效率并減少有害物質排放。這些技術有助于改善垃圾的可燃性和穩定性，從而減少二次污染。

垃圾破碎通常使用破碎機、粉碎機等設備，將大塊垃圾分解成較小的碎片。這些碎片有助于提高垃圾的混合性，使不同種類的垃圾更均勻地分布，從而促進更穩定的燃燒過程。此外，通過粉碎，垃圾的表面積增加，使得燃燒時的熱量更容易傳遞到垃圾內部，提高燃燒效率。

需要注意的是，在垃圾破碎與粉碎過程中，應避免產生過多的細顆粒物，以免增加顆粒物排放。因此，相關人員在技術實施過程中應根據具體情況進行適當的控制和管理。

2.2 焚燒過程控制技術

2.2.1 燃燒溫度與氧氣調控

燃燒溫度與氧氣含量是影響焚燒過程中污染物生成和排放的關鍵參數。適當的燃燒溫度和氧氣含量可以有效促使垃圾中的有害物質充分燃燒，減少有毒氣體的生成，從而減少環境污染。

燃燒溫度通常受到爐內氧氣供應量的影響，燃燒溫度過低會導致燃燒不完全，產生大量的氣體和顆粒物污染物；反之，過高的燃燒溫度則可能導致更多氮氧化物生成。通過調控氧氣供應量，可以控制燃燒溫度在合適的范圍內，例如在800～1 100 ℃之間，以達到污染物最小化的效果。

優化燃燒溫度和氧氣含量對焚燒發電影響很大。研究表明，在適宜的燃燒溫度和氧氣含量下，二氧化硫（SO2）的排放量可以降至較低水平，達到國家排放標準。同時，氮氧化物（NOx）的生成也可以在一定程度上得到控制，從而減少空氣污染。

2.2.2 燃燒過程監測與控制系統

燃燒過程監測與控制系統是實現焚燒過程優化的關鍵工具。通過監測燃燒過程中的溫度、氧氣含量、煙氣組成等關鍵參數，系統可以實時反饋數據，幫助操作人員進行調整和控制。

現代燃燒過程監測與控制系統通常采用自動化技術，結合傳感器、數據采集與處理系統，實現對燃燒過程的實時監測和精確控制。這些系統可以根據監測到的數據，自動調整氧氣供應、燃燒溫度等參數，以保持最佳的燃燒狀態。

通過實時監測燃燒過程中的關鍵參數，燃燒過程監測與控制系統可以在不同負荷情況下實現優化控制。例如，當垃圾負荷波動時，系統可以自動調整氧氣供應量，保持穩定的燃燒溫度，從而減少污染物的生成。燃燒過程監測與控制系統的應用，有效提高了焚燒發電的效率和環保性能[2]。

2.3 排放氣體處理技術

2.3.1 酸性氣體處理（SOx、HCl）

酸性氣體處理技術主要針對焚燒過程中產生的硫氧化物（SOx）和氫氯酸（HCl）等酸性氣體。這些氣體不僅會對大氣環境造成酸性污染，還可能導致酸雨的生成，損害土壤和水體質量。

酸性氣體處理通常采用濕式脫硫和干式脫硫技術。濕式脫硫主要通過噴射吸收劑（如石灰石石膏漿液）來吸收SOx和HCl，形成石膏等固體廢物；干式脫硫則采用吸附劑（如活性炭）或化學反應來吸附或轉化酸性氣體。這些技術在焚燒過程后期對煙氣進行處理，可以大幅減少酸性氣體排放。

2.3.2 氮氧化物（NOx）減排

氮氧化物（NOx）是焚燒過程中主要的氮污染物，其對空氣質量和人體健康有重要影響。氮氧化物主要包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。

氮氧化物減排技術涉及選擇性催化還原（SCR）、選擇性非催化還原（SNCR）等方法。SCR利用催化劑，在一定溫度下將氮氧化物轉化為氮氣和水，需要在煙氣中注入氨或尿素；SNCR則是在煙氣中噴射氨水或尿素水，利用溫度和催化劑減少氮氧化物。這些技術可以有效降低氮氧化物排放量[3]。

2.3.3 顆粒物捕集與過濾

顆粒物是焚燒過程中產生的固體微粒，包括可吸入顆粒物（PM10）和細顆粒物（PM2.5），其會對人體健康和大氣質量造成威脅。

顆粒物捕集與過濾技術包括靜電除塵、袋式過濾等。靜電除塵通過電場作用，使顆粒物帶電并被集中收集；袋式過濾則通過纖維布袋將顆粒物過濾出去，確保凈化的煙氣排放。這些技術可以有效去除顆粒物，降低其排放濃度。

排放氣體處理技術在生活垃圾焚燒發電項目中起到關鍵作用，通過對酸性氣體、氮氧化物和顆粒物的處理，可以大幅減少環境污染和健康風險。不同技術可以根據實際情況進行組合應用，以達到最佳污染防治效果。

2.4 能源回收與廢渣處理

2.4.1 能源回收技術（蒸汽循環發電）

生活垃圾焚燒發電項目的核心目標之一是能源回收。在焚燒過程中，垃圾中的有機物和其他可燃物質被燃燒釋放出大量的熱能。這些高溫高壓的熱能，如果得不到有效回收利用，將會造成資源浪費。蒸汽循環發電技術就是一種有效回收這些熱能的方式，其將熱能轉化為蒸汽，進而驅動發電機產生電能。

在蒸汽循環發電過程中，煙氣和熱量并沒有被直接排放，而是被用來加熱水，將水蒸發為蒸汽，這個過程通常在余熱鍋爐中進行。余熱鍋爐將煙氣和水隔開，通過煙氣與水之間的熱交換，將水加熱并轉化為蒸汽，蒸汽會通過管道輸送到渦輪機組。

蒸汽驅動渦輪機組是將熱能轉化為機械能的關鍵環節。蒸汽的高溫高壓狀態使得渦輪葉片在蒸汽沖擊下高速旋轉，并帶動連接的軸和發電機一起旋轉。渦輪機的轉動產生機械能，而發電機將這種機械能轉化為電能。因此，通過這種方式，焚燒產生的熱能最終轉化為可供人們使用的電能。

蒸汽循環發電技術的效率取決于多種因素，其中燃燒溫度、熱能回收效率、渦輪機組和發電機的性能等都會影響最終的電能產生效果。隨著技術的不斷創新和優化，新型材料、高效渦輪機設計、熱能回收設備改進等都有望進一步提升能源回收效率，使得焚燒發電技術更加環保和經濟。

2.4.2 廢渣處理與資源化利用

焚燒過程產生的廢渣包括飛灰和底渣，它們的合理處理是確保焚燒發電項目環保性的關鍵。飛灰是由于燃燒過程中顆粒物的生成而形成的細小顆粒的固體廢物；底渣則是較大顆粒的固體廢物，它們含有殘留的無機物質、重金屬等成分，可能對環境造成污染。

飛灰處理主要包括靜電除塵等技術，通過電場的作用將飛灰捕集。靜電除塵可以有效去除飛灰中的細小顆粒，從而減少顆粒物排放。此外，飛灰中可能含有一些有價值的金屬元素，如鋁、鐵等，通過適當的處理和回收，可以實現資源的再利用。

底渣通常需要更復雜的處理方式。固化是一種常見的處理方法，通過將底渣與固化劑混合，可以將其轉化為穩定的塊狀固體，降低其對環境的影響。另一種方法是填埋，但需要注意避免滲漏導致的地下水污染。而更加可持續的方式是底渣的資源化利用，就是將其中的可回收物質如金屬、礦物質等分離出來；廢渣中的無機成分也可用作建筑材料，實現廢渣的循環利用。

廢渣處理與資源化利用是焚燒發電項目的重要環節，它能夠減少廢渣對環境的負面影響，降低環境污染風險。同時，通過提取和利用廢渣中有價值的物質，可實現資源的循環再利用，符合可持續發展的理念，促進了循環經濟的發展。

3 環境與經濟效益評估

3.1 污染防治對環境效益的影響評估

在生活垃圾焚燒發電項目中，污染防治技術的應用直接影響環境效益。通過減少污染物的排放，這些技術可以顯著改善空氣質量、水質和土壤質量，減少大氣污染、酸雨、水體污染等環境問題。例如，通過酸性氣體處理和氮氧化物減排技術，可以有效降低大氣酸性物質的濃度，改善大氣環境質量；顆粒物捕集與過濾技術則可以降低顆粒物懸浮在空氣中的濃度，改善空氣質量。通過評估環境因素的變化，可以量化這些污染防治技術對環境效益的積極影響[4]。

3.2 技術投入與經濟成本分析

污染防治技術的引入需要一定的技術投入，但其帶來的經濟成本往往可以通過環境和資源的長期保護得到回報。技術投入與經濟成本分析需要綜合考慮設備購置、運維、維護等方面的開支，同時還需考慮潛在的附加成本，如排放標準的提升、政策法規的遵循等。在經濟成本分析中，應將環境污染的外部成本也納入考慮范圍，從而更準確地評估技術投入的經濟成本與效益。

3.3 環境與經濟協調的可持續發展策略

環境與經濟之間的協調關系對于項目的可持續發展至關重要。在制定環境與經濟協調可持續發展策略時，相關人員需要權衡環境效益和經濟效益之間的關系。例如，雖然污染防治技術可能帶來一定的經濟成本，但它們可以提升項目的環保形象，降低環境風險，吸引更多投資和市場份額。在經濟效益分析中，可以考慮長期的回報，如可再生能源發電、碳排放權交易等帶來的經濟增益。綜合環境和經濟效益制定策略，既可實現經濟效益最大化，也可確保環境的可持續性。

環境與經濟效益評估是生活垃圾焚燒發電項目規劃和實施過程中不可或缺的環節。通過綜合分析污染防治對環境效益的影響、技術投入與經濟成本，以及環境與經濟協調的可持續發展策略，可以為項目提供科學的決策依據。通過明確的評估，我們可以更好地平衡環境保護與經濟發展的目標，確保項目在長期內達到雙贏的局面[5]。

4 風險控制與監管

生活垃圾焚燒發電項目存在潛在的環境與健康風險，產生的廢氣和廢渣中可能含有有害物質，需進行適當處理；焚燒可能產生噪音、振動，影響居民生活。監管政策和法規要求包括排放標準、廢渣處理和環評審批等，運營商需遵守這些政策法規以避免處罰和環境風險。風險管理需識別、評估和控制潛在風險，科學實施應急預案，保障環境和公共安全。風險控制與監管是項目成功實施的基礎，相關部門及人員通過綜合考慮與詳細分析，可確保項目的可持續發展及環境保護與社會責任的落實。

5 結語

在生活垃圾焚燒發電項目中，對污染防治技術的探討和應用旨在實現垃圾資源化利用與環境保護的雙重目標。本文深入剖析了垃圾分類與分揀、燃燒控制、排放氣體處理以及廢渣資源化利用等多方面的技術手段。這些技術不僅有助于降低焚燒過程對環境的不良影響，也為城市垃圾的清潔處理和能源回收提供了有力支持。