文/施慶燕 焦學(xué)軍 周洪權(quán)，上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院 上海環(huán)境集團(tuán)

1可持續(xù)垃圾處理

可持續(xù)垃圾處理是指有效利用資源、減少垃圾產(chǎn)生、最大限度回收、從回收后剩下的垃圾中獲得盡可能多的能源，最后以對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)任的方式處置最后剩下的廢物。主要包括：預(yù)防垃圾產(chǎn)生、減量化、重復(fù)使用、循環(huán)使用、能源回收、處理處置。

歐盟于2008年10月通過(guò)了《廢棄物框架指令》（WFD），并列出了垃圾處理各個(gè)方面所可能采取的方式。能源回收列于WFD附件II回收方式第1項(xiàng)；處理處置列于WFD附件I處置方式第10項(xiàng)。

回收是可持續(xù)垃圾處理至關(guān)重要的一環(huán)，具有大大減少?gòu)U物并對(duì)有價(jià)值資源再利用的潛能。垃圾焚燒發(fā)電不僅是有效的垃圾處理方式，更是對(duì)廢物回收利用的有效補(bǔ)充，將剩余廢物轉(zhuǎn)化成電力，實(shí)現(xiàn)能源回收，是可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)助推器。

減少滋擾、節(jié)約資源是僅有的2條環(huán)境法則，也是垃圾處理的最終目標(biāo)。歐洲多年的垃圾處理經(jīng)驗(yàn)證明了垃圾焚燒從根本上遵循了這2條法則。

2污染物排放控制

采用焚燒法處理城市生活垃圾已有100多a的歷史。1874年，英國(guó)建成世界上第1座垃圾焚燒廠；1905年，美國(guó)在紐約建成世界上第1座垃圾焚燒發(fā)電廠。20世紀(jì)70年代，受資源和能源危機(jī)的影響以及各種環(huán)保法規(guī)的實(shí)施和不斷強(qiáng)化，發(fā)達(dá)國(guó)家的垃圾焚燒發(fā)電廠得到迅猛發(fā)展。

歐盟專(zhuān)門(mén)制定了《大型燃燒裝置大氣污染物排放限制指令》（2001/80/EC）和專(zhuān)門(mén)針對(duì)垃圾焚燒的《廢棄物焚燒指令》（WID-2000/76/EC），收緊污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，要求焚燒過(guò)程必須設(shè)有控制污染的設(shè)施和復(fù)雜的測(cè)試儀表，嚴(yán)格監(jiān)控焚燒過(guò)程中的污染物排放。并且針對(duì)垃圾焚燒的立法明顯嚴(yán)于一般燃燒裝置。

由于制定了嚴(yán)格的法規(guī)，垃圾焚燒廠不再大量排放二惡英、粉塵和重金屬。即使從1985年開(kāi)始垃圾焚燒廠的處理量翻了1番，這些法規(guī)仍然適用。而且，歐盟各國(guó)在進(jìn)行垃圾焚燒廠設(shè)計(jì)時(shí)，本著以人為本的宗旨，設(shè)計(jì)值一般低于排放標(biāo)準(zhǔn)限值，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中監(jiān)測(cè)到的值更低于設(shè)計(jì)值。

3 歐洲垃圾焚燒處理現(xiàn)狀

1996—2007年，歐盟15國(guó)垃圾填埋量不斷減少，而焚燒量卻呈上升趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年歐洲主要國(guó)家總?cè)丝跒?/span>5.78億人，生活垃圾產(chǎn)生總量約為2.97億t，人均垃圾產(chǎn)生量為1.4kg/（d•人）。生活垃圾焚燒廠從2001年的402座，到2004年增至421座，到2006年又增加到425座。垃圾焚燒量也逐年增加，2006年約63.62Mt/a，較2004年增加了13.6%。

表1歐洲各國(guó)垃圾焚燒廠數(shù)量及處理量

從表1還可以看出，雖然有些國(guó)家的焚燒廠數(shù)量有所減少，但是焚燒處理能力卻在增加。在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，日處理垃圾量在1000t以上時(shí)，單獨(dú)建立發(fā)電輸送網(wǎng)，投入產(chǎn)出才經(jīng)濟(jì)。因此，后來(lái)建設(shè)的焚燒廠大都選擇大容量的焚燒爐。

4節(jié)能減排

4.1能源替代

通過(guò)對(duì)垃圾正確的利用，垃圾可變成能源。1t垃圾產(chǎn)生的能源相當(dāng)于200L汽油。

歐盟于2001年9月頒布的2001/77/CE指令和法國(guó)于2005年7月頒布的Loi de programme n° 2005-781均將垃圾中的生物質(zhì)（可生物降解部分）產(chǎn)生的能源（電、熱）納入可再生能源范疇，這部分生物質(zhì)相當(dāng)于垃圾能源的50%，如法國(guó)生活垃圾中非化石碳含量為57%。

垃圾焚燒后產(chǎn)生的余熱主要用于供熱、發(fā)電或是熱電聯(lián)產(chǎn)。歐洲國(guó)家一般將垃圾焚燒發(fā)電廠建于市區(qū)，將其與城市供熱網(wǎng)絡(luò)或城市電網(wǎng)相連。垃圾焚燒產(chǎn)生的余熱最高供熱量可達(dá)1800~2000kW•h/t，將蒸汽降為低壓蒸氣后即可進(jìn)入供熱網(wǎng)絡(luò)，滿足周邊居民的用熱和工業(yè)用熱。這種通過(guò)煙氣冷凝而得到余熱蒸汽的方式在斯堪的那維亞被廣泛應(yīng)用，煙氣冷凝最高效率可達(dá)80%。

1995—2004年歐洲供熱來(lái)源50%是可再生能源，其中生活垃圾供熱占14.57%。

若垃圾焚燒余熱用于發(fā)電，所有發(fā)電量均可廠內(nèi)自用或發(fā)電上網(wǎng)，基本上永遠(yuǎn)可行。由于發(fā)電需要的是高蒸汽壓力，整體效率為15%～25%，若采用熱電聯(lián)產(chǎn)的方式，整體效率可高達(dá)73%。以法國(guó)巴黎為例，巴黎建有1個(gè)很大的供熱網(wǎng)絡(luò)，其中連接了3個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)的垃圾焚燒發(fā)電廠，2007年的能源回收利用率分別為70%、55%和46%。

4.2減少排放

2004年歐洲通過(guò)垃圾焚燒發(fā)電供熱，為2880萬(wàn)戶(hù)居民提供27TW•h電量（如比利時(shí)、葡萄牙和奧地利）；為800萬(wàn)戶(hù)居民提供63TW•h熱量（如丹麥和愛(ài)爾蘭），相當(dāng)于節(jié)約燃料74億L石油（5000萬(wàn)桶）或3060萬(wàn)t裸煤，節(jié)約二氧化碳當(dāng)量2000萬(wàn)～3000萬(wàn)t。

4.3能源政策目標(biāo)

EU-27在1995年由垃圾焚燒產(chǎn)生的能源為8181kt煤，到2005年比1995年增長(zhǎng)了80%，達(dá)到14742kt煤，其中，2005年50%的垃圾能源來(lái)自法國(guó)、荷蘭和德國(guó)。

法國(guó)2005年可再生能源為24.15Mt煤，占能源結(jié)構(gòu)的5.9%，計(jì)劃到2010年增長(zhǎng)至10%，其中，可再生能源發(fā)電占全國(guó)電量的21%，在2005年基礎(chǔ)上增加6.6Mt煤，可再生能源供熱達(dá)到50%，在2005年基礎(chǔ)上增加7.65Mt煤。能源強(qiáng)度從2005年至2010年每年下降2%，到2015年，每年下降2.5%。
 

歐盟2005年可再生能源為168Mt煤，占能源結(jié)構(gòu)的6.38%，計(jì)劃到2010年增長(zhǎng)至12%，增加148.5Mt煤。其中，可再生能源發(fā)電提高至22.1%，加快可再生能源供熱的開(kāi)展步伐。能源強(qiáng)度到2020年減少20%。通過(guò)可再生能源利用，減少二氧化碳排放20%。

5歐洲垃圾焚燒發(fā)展趨勢(shì)

歐洲各國(guó)人均垃圾焚燒量基本呈逐年遞增的趨勢(shì)。EU-27人均垃圾焚燒量從1995年的65kg/（a•人）到2006年為98kg/（a•人），除了比利時(shí)和盧森堡，其他各國(guó)平均增長(zhǎng)50%。人均垃圾焚燒量最高的是丹麥。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年丹麥人均垃圾焚燒量已達(dá)1.17kg/（人•d）。英國(guó)和法國(guó)經(jīng)過(guò)焚燒廠重建后，垃圾焚燒量再次出現(xiàn)遞增趨勢(shì)。

德國(guó)是歐洲各國(guó)中較早開(kāi)發(fā)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的國(guó)家，也是焚燒垃圾量最大的國(guó)家。2004年，德國(guó)焚燒廠年處理能力為13.88Mt，到2010年預(yù)計(jì)達(dá)到18.2Mt，年增長(zhǎng)5.2%。
 

歐洲其他國(guó)家也相繼制定了垃圾焚燒發(fā)展規(guī)劃。荷蘭2004年焚燒廠年處理能力為5.36Mt，到2010年預(yù)計(jì)達(dá)到8.1Mt，增長(zhǎng)幅度高達(dá)51%。瑞典到2010年預(yù)計(jì)達(dá)到5.1Mt，比2003年增長(zhǎng)54.5%，挪威到2016年預(yù)計(jì)達(dá)到1.9Mt，比2003年增長(zhǎng)1倍。

6案例分析

6.1荷蘭阿姆斯特丹AEB垃圾焚燒熱電廠

1917年第1代阿姆斯特丹垃圾焚燒廠投入運(yùn)行，年處理垃圾量約150000t，垃圾焚燒產(chǎn)生的蒸汽接入鄰近的發(fā)電廠用于發(fā)電，當(dāng)時(shí)煙氣未經(jīng)任何處理直接排放。1969年該廠被當(dāng)時(shí)較現(xiàn)代化的第2代垃圾焚燒發(fā)電廠Noord所代替，對(duì)煙氣粉塵進(jìn)行捕集回收，從那以后垃圾產(chǎn)生量巨增，年處理垃圾量約500000t。1993年阿姆斯特丹垃圾焚燒廠Noord關(guān)閉，第3代垃圾焚燒廠（Afval Energie Bedrijf，AEB）投入運(yùn)行，年處理垃圾量為840000t。該廠增加了煙氣凈化系統(tǒng)，保證各項(xiàng)排放均在當(dāng)時(shí)嚴(yán)格的污染物排放指標(biāo)之內(nèi)。該廠是當(dāng)時(shí)世界7大焚燒廠之一，更是世界最先進(jìn)的垃圾焚燒廠。2004年AEB投資4億歐元，在第3代垃圾焚燒廠的基礎(chǔ)上新增2條焚燒線（第4代），于2007年投入運(yùn)行，新增530000t/a的處理量，污染物排放值比排放標(biāo)準(zhǔn)限值低20%。爐渣等全部回收利用，回收利用率高達(dá)99%，發(fā)電效率達(dá)30%，年減排二氧化碳470000t。至此，AEB成為世界最大、最高效的垃圾焚燒熱電廠。主要技術(shù)參數(shù)：垃圾處理量140萬(wàn)t/a；垃圾中生物質(zhì)含量48%（持續(xù)提供能源的保障）；無(wú)需輔助燃料（100%垃圾）；垃圾坑深度30m；爐排形式為馬丁水平爐排；爐膛溫度1000~1200℃；垃圾在爐膛內(nèi)停留時(shí)間1h；焚燒爐安裝容量4×30t/h+2×33.6t/h；熱容量4×73MW+2×93.3MW；蒸汽輸出量4×77t/h+2×102t/h；過(guò)熱蒸汽溫度440~480℃；過(guò)熱蒸汽壓力12.5~13.0MPa；全廠雇員300人。

AEB垃圾焚燒熱電廠位于荷蘭阿姆斯特丹西部港口中心城區(qū)，承擔(dān)處理阿姆斯特丹市以及27個(gè)鄰近市產(chǎn)生的所有生活垃圾、工業(yè)垃圾和商業(yè)垃圾，主要通過(guò)600輛垃圾車(chē)和2輛500m長(zhǎng)的鐵路貨運(yùn)車(chē)運(yùn)輸垃圾，為減少路面負(fù)荷，AEB正在研究采用水路方式運(yùn)輸。

荷蘭對(duì)于垃圾分類(lèi)宣傳力度高，執(zhí)行效果好，入爐垃圾熱值較高，垃圾發(fā)電量可達(dá)850kW•h/t，年發(fā)電量1TW•h，不僅滿足阿姆斯特丹市3/4的居民用電，而且覆蓋了阿姆斯特丹市的交通、地鐵、路燈、標(biāo)志性建筑等，如大劇院、市政廳和Botanical公園。發(fā)電剩余熱量接入?yún)^(qū)域供熱系統(tǒng)，2008年供熱量為300TJ，2009年又新增4萬(wàn)戶(hù)居民接入該供熱系統(tǒng)。

AEB開(kāi)發(fā)了多項(xiàng)技術(shù)，從爐渣和煙氣中回收各種有用物質(zhì)。煙氣凈化過(guò)程中，可以回收用于生產(chǎn)石膏板和磚等建筑材料的硫、硫磺和用于解凍路面的氯化鈣；從爐渣中回收的非鐵金屬包括鋁、不銹鋼、鋅、鉛、銅、銀和金，其中每年從垃圾中回收的銀，相當(dāng)于荷蘭市場(chǎng)上在售總量的10%。目前，AEB仍致力于研發(fā)從爐渣和煙氣中回收更多的有用物質(zhì)。

6.2法國(guó)巴黎Isseane垃圾焚燒熱電廠

Isseane垃圾焚燒熱電廠位于法國(guó)巴黎西南郊，與塞納河僅一路之隔，距巴黎市中心約6.6km。該廠由歐洲最大的垃圾處理聯(lián)合企業(yè)Syctom建造，廠房高55m，其中33m處于地面以下�？偼顿Y5.26億歐元，年處理垃圾能力超過(guò)50萬(wàn)t，其中，焚燒處理46萬(wàn)t/a，分類(lèi)回收5.5萬(wàn)t/a。該廠于2000年9月已獲準(zhǔn)建設(shè)，由于該廠主體位于地面以下，施工難度極高，整個(gè)土建工程和安裝工程均非常耗時(shí)，因而該廠1號(hào)焚燒線于2007年12月才投入運(yùn)行，2號(hào)焚燒線于2008年1月投入運(yùn)行。

垃圾進(jìn)入廠后先進(jìn)行分類(lèi)回收，其余部分再進(jìn)行無(wú)害化焚燒。冬季每焚燒1t垃圾可以發(fā)電225kW•h，供熱（蒸汽）2550kg（2MPa，220℃）；夏季噸垃圾發(fā)電量可達(dá)820kW•h。每年供熱量可以滿足79000戶(hù)家庭使用，相當(dāng)于節(jié)約石油11萬(wàn)t/a。該廠通過(guò)發(fā)電每年可獲利300萬(wàn)歐元，供熱每年獲利800萬(wàn)歐元。

主要技術(shù)參數(shù)如下。①爐排和鍋爐系統(tǒng)：焚燒線2條。每條線垃圾處理量30.5t/h；最大機(jī)械負(fù)荷35t/h；熱負(fù)荷85MW；爐排Von RollR100104；爐排面積108m2。②煙氣再循環(huán)系統(tǒng)：鍋爐4通道臥式鍋爐；每條線蒸汽量100t/h；蒸汽參數(shù)400℃/5MPa；發(fā)電機(jī)52MW。③煙氣凈化系統(tǒng)：煙氣流量（每條線）14.5萬(wàn)m3/h；預(yù)除塵為靜電除塵（2區(qū)域）；煙氣凈化為干法，碳酸氫鈉+活性炭吸附；袋式除塵器隔倉(cāng)數(shù)量6個(gè)；脫氮系統(tǒng)為SCR系統(tǒng)（低溫）；催化層數(shù)量3；煙氣再熱為氣體燃燒器；氣體燃燒器負(fù)荷10.5MW；最高煙氣溫度290℃。

該廠采用封閉式管理，對(duì)周邊沒(méi)有二次污染，如噪聲、臭氣、煙氣排放等。所有產(chǎn)生噪聲的設(shè)備均安裝于該廠中心部位，卸料大廳位于地下6m處；卸料大廳和垃圾坑產(chǎn)生的臭氣作為一次風(fēng)進(jìn)入爐膛；垃圾堆放產(chǎn)生的氣霧作為燃料進(jìn)入氣體燃燒器用于垃圾助燃；通過(guò)煙氣凈化處理后排放的廢氣是400℃的熱空氣；燃燒后的爐灰將用船運(yùn)走。

7結(jié)論

1）歐洲垃圾焚燒起步較早，垃圾發(fā)電是已經(jīng)成熟的技術(shù)，各項(xiàng)工藝、流程、法規(guī)均已較完善，通過(guò)對(duì)垃圾焚燒發(fā)電整個(gè)工藝流程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可有效控制各類(lèi)污染物排放。因此，垃圾發(fā)電廠一般建于城市中心地區(qū)，可與城市能源網(wǎng)絡(luò)相連。

2）雖然垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目前期投資相比填埋等傳統(tǒng)處理工藝高出很多，但是通過(guò)發(fā)電、供熱、有用物質(zhì)的回收，產(chǎn)出效應(yīng)良好。

3）生活垃圾已經(jīng)是歐洲能源結(jié)構(gòu)的一部分，為其他國(guó)家解決垃圾圍城、改善能源結(jié)構(gòu)、減緩氣候變化提供了經(jīng)驗(yàn)。