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关键词 垃圾焚烧 二恶英 控制技术
中图分类号:X705 文献标识码:A
1 二恶英的性质、结构及来源
二恶英主要是由于人类的活动而产生的一种最毒的物质,其毒性是氰化钾的1000倍,1g二恶英可使10000人致死,此外还具有致癌性、致奇性、生殖毒性等慢性毒性。二恶英是多氯代二苯二恶英(PCDDs)和多氯代二苯呋喃(PCDFs)的总称,根据其所含氯原子的数量和取代位置的不同,PCDDs有75种同系物,PCDFs有135种同系物,其毒性亦有极大的差异。
自然界中,二恶英来源如下:一是垃圾焚烧过程中产生的,二是有机氯化学物质合成时的副产物,三是造纸工厂在纸浆的氯气漂白过程中产生的和炼钢过程中产生的,四是自然产生的,如森林火灾。
2 垃圾焚烧与二恶英的产生
垃圾焚烧可使垃圾减量化,减量至原量的10%左右,而且焚烧垃圾产生的蒸汽可用于发电而实现资源化,可谓一举两得。因此,日本、欧美等发达国家建立了大量的垃圾焚烧工厂,但是垃圾焚烧时会产生相当数量的二恶英。如日本全国一年因垃圾焚烧而排放出的二恶英达2500g, 占全国二恶英排放量的一半。这对我国推行垃圾焚烧处置法时,必须给予高度地重视,以减少二恶英的污染。
2.1 二恶英的生成机理
二恶英的生成机理,通过各国科学家近10年的研究表明,主要有如下二条生成途径:
(1)从与二恶英结构关系不紧密的,碳水化合物开始,而生成的。二恶英的生成其碳、氯、氧、金属是必要的,适合温度是250~350℃,而300℃左右为其最适合,垃圾焚烧时产生的飞灰,其所含碳氧化物而分离成为具有二恶英结构的物质,而生成二恶英。(2)从具有与二恶英结构相近的氯化苯酚等而生成的。
2.2 影响二恶英生成的要因
2.2.1 粒子状物质
垃圾焚烧炉的排放气体中,垃圾中的无机物以飞灰、煤烟等粒子状物质而存在。这些粒子状物质是二恶英生成的重要条件。粒状物质中的金属、碳对二恶英生成反应起着非常重要的作用,而且,生成的二恶英在排放气体中吸附粒子状物质,凝缩成为微小粒子。
2.2.2 催化剂
飞灰中的金属或金属氧化物是作为催化剂参与二恶英的生成反应。其中:如铜的氯化物(CuCl2,CuCl等)起非常重要的作用,如从氯化氢和氧生成氯的催化剂,有机化合物氯化时的催化剂,从前躯物质生成二恶英的催化剂,碳氧化后生成二恶英结构时催化剂。而且,金属氯化物在二恶英生成时也是氯的供给源。其它金属如铁、镍、锌等亦具有催化剂的作用。
2.2.3 氯
无机氯和聚氯乙烯同样是二恶英生成需的氯的供给源。但垃圾中的氯大量存在,是否生成二恶英,取决于焚烧物中垃圾的燃烧状态。
2.2.4 碳
垃圾焚烧生成的煤烟等是二恶英第一条生成途径的起点物质,煤烟的结构是多种环状结构物质的集合体,与二恶英的结构非常相近,极易变为二恶英结构。
2.2.5 焚烧炉中温度
垃圾焚烧炉中的温度直接影响二恶英的生成量,如前所述250~700℃易生成二恶英。
3 控制垃圾焚烧中二恶英生成的对策
3.1 焚烧垃圾前分类处理
氯是二恶英生成必要条件,重金属在二恶英生成中起催化剂作用,所以垃圾焚烧前,应进行分类处理,可回收利用的尽量回收利用, 日本、美国、欧共体国家重视垃圾综合处理,分类收集,资源回收利用。
3.2 二恶英生成抑制
首先是抑制二恶英前躯物质的生成,其措施有提高燃烧温度,延长焚烧时间,充分均匀供给氧气等对策是非常有效果的。如焚烧炉形状的变更和二次加氧改善炉内氧气状态,燃烧良好可抑制二恶英的生成。大型焚烧炉为连续投料,炉内状态均匀,产生二恶英少,但小型焚烧炉间隙投料,易造成炉内状态不均匀,炉内温度易下降,氧气供给不足,易生成二恶英。对小型焚烧炉应进行改造,采用电脑控制可使炉内温度趋于稳定,氧气供给充足,可抑制二恶英生成。
关键词:垃圾焚烧;热工仪表;自动化技术;DCS
引言
工业垃圾是指工业生产过程所产生的废弃物。与生活垃圾相比,工业垃圾的破坏性更强,且工业垃圾处理过程有可能对生活环境造成破坏,因此必须高度重视对工业垃圾的处理。常见的工业垃圾处理技术包括焚烧处理、固化处理、卫生填埋等,但工业界往往把焚烧技术看作工业垃圾处理的最终选择。若想有效控制工业垃圾焚烧处理的效果,则必须提高对工业垃圾焚烧过程的控制。随着计算机技术的发展,自动化技术也呈现出迅猛发展的势头,同时工业垃圾焚烧自动化运作对热工仪表功能及性能的要求也越来越高,如此便要求热工仪表必须尽快从技术角度及设备角度进行改进。为此,文章作者结合实践经验,浅析工业垃圾焚烧热工仪表自动化技术的应用。
1 工业垃圾焚烧热工仪表自动化技术的概况
热工仪表是指热工控制仪表,此乃工业垃圾焚烧的中枢系统,同时也是实现热工自动化的重要部件。工业垃圾焚烧的热工仪表是指用来捕捉及调控工业垃圾焚烧运作参数的控制性仪表。此热工仪表是由高智能型设备仪表、现代电子信息技术及热能控制理论有机结合而成,具体包含程控仪、变换器、传感器等部分,同时各部经电缆线连接起来,由此确保连接线路的完整性及控制系统的可靠性。据此可知,工业垃圾焚烧热工仪表的最大优势是把高新热能工程理论与智能化监管能力结合起来,由此实现工业垃圾焚烧运作的科学性、可靠性、经济性。目前,市面销售的热工仪表的种类较多,比如气动型、电动型、液动型、混合型、自力型热工仪表(按能源分类);DCS型、组装型、单元组合型、基地式热工仪表(按结构分类)。工业垃圾焚烧热工仪表自动化运作是指工业垃圾焚烧过程,对数据的测量及信息的计算处理进行自动化调控,同时实现自动预警等。实践证实,工业垃圾焚烧的热工自动化仅依靠热工控制仪表及相关自动化设备便可实现。因为工业垃圾焚烧运作过程,热工仪表发挥着关键性的作用,因此热工仪表的选择必须慎重,同时必须确保所选热工仪表的质量及性能,由此改善热工仪表的自动化条件。为此,下文着重谈论工业垃圾焚烧热工仪表自动化技术的应用现状。
2 工业垃圾焚烧热工仪表自动化技术的应用现状
跨世纪以来,我国工业经济呈现出迅猛发展的势头,同时对工业垃圾的高效处理也变得十分迫切。除此以外,工业垃圾焚烧技术的改进也带动着热工仪表的更新换代,比如自动化控制技术,进而实现热工仪表性能更好且运行更可靠,并最终实现工业垃圾焚烧效率最大化。
据调查结果显示,DCS系统现已被广泛应用到工业垃圾焚烧领域,且此系统对提升热工仪表自动化控制的安全适用性及经济可靠性非常重要,同时也对提高热工仪表自动化控制水平意义重大。DCS系统(又称集散型或分布式控制系统)是指采用计算机技术把全部二次显示仪表集中显示到电脑上,同时全部调节阀及一次仪表等依然分散安装到生产现场的对应位置。由于现场控制站是DCS系统的核心,所以控制站发生的任何故障均有可能引发严重后果,而若想避免此情况的发生,最好采用在线冗余技术来对DCS系统进行优化升级。DCS系统采用的基础技术包括计算机技术、控制技术、通信技术、CRT显示技术,即DCS系统经某种通信网络把控制室及现场控制站的工程师站和操作员站等连接起来,由此实现对现场生产设备的集中操作管理及分散控制。截至目前,DCS系统与个人计算机(PC)已经能够经可视化操作平台实现完美结合,因此工业垃圾焚烧热工仪表调控过程,DCS系统的操作变得更加方便。除此以外,随着DCS系统与PLC间共通性的增加,DCS接入PLC通讯接口的难度越来越低,如此便可实现信息参数的再加工或共享,进而方便对工业垃圾焚烧热工仪表运作的信息化管理。然而,随着DCS系统功能的增加,DCS系统的应用也遭遇诸多尴尬局面,例如把开关按钮设在控制台上会影响到DCS控制与主控室间的融洽度,进而影响到自动化控制技术的应用效果。DCS系统被广泛应用的同时,FCS系统也被逐渐应用到工业垃圾焚烧炉热工仪表控制领域。尽管DCS系统的应用使自动化控制系统的稳定可靠性明显改善,但就上位机体对信息的需求而言,DCS依然存在诸多缺陷亟待完善。考虑到DCS系统的分散控制性制约着现场整体的控制,因此FCS系统的应用能够实现上位机与热工仪表间的数据信息交换。
3 结束语
跨世纪以来,我国工业经济的发展持续呈现出高速发展的势头,但同时工业垃圾的处理也日渐紧迫。比较多种处理方法后发现,焚烧垃圾具有垃圾减量最彻底及回收热能的优点,因此焚烧已成为处理工业垃圾的主要方式。考虑到工业垃圾焚烧过程存在诸多不确定性,因此必须切实控制好工业垃圾焚烧的运作效率,尤其是对热工仪表运作效率的控制。由此可见,对热工仪表自动化技术的研究具有现实意义。长期以来,DCS系统就被广泛应用到工业垃圾焚烧控制领域。研究表明,DCS系统的应用对提升热工仪表自动化控制的安全适用性及经济可靠性非常重要,同时也对提高热工仪表自动化控制水平意义重大。但是,随着工业垃圾处理量的增加及处理要求的提高,DCS系统的应用应从两方面进行改进,即对DCS系统进行优化升级;实现DCS系统与其他先进技术的融合,进而实现工业垃圾焚烧效率的提高。
参考文献
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【关键词】垃圾焚烧发电;自动控制
1 引言
城市生活垃圾焚烧发电是把城市生活垃圾收集后,送入垃圾焚烧发电厂进行焚烧处理。生活垃圾进行高温焚烧,在高温焚烧中产生的热能转化为高温蒸气,推动汽轮机转动,使发电机产生电能的过程。
2 工程概述
垃圾焚烧发电项目一期工程由三条400t/d垃圾焚烧线和二台12MW汽轮机发电机组以及辅助公用系统组成。
垃圾焚烧发电厂主要由垃圾焚烧系统、余热利用系统、烟气处理系统、污水处理系统等组成。
3 垃圾焚烧发电热控自动化的控制方式
根据垃圾发电厂工艺流程的特点,控制系统主要由分散控制系统(DCS)、焚烧炉燃烧控制系统(ACC)、烟气连续测量监视系统、汽轮机控制系统(DEH)、汽轮机紧急跳闸系统(EST)、汽轮机安全监视系统(TSl)、辅助车间控制系统等几部分组成。
4 垃圾焚烧发电DCS系统的构成
DCS控制系统完成对三条焚烧线和两台汽轮发电机组及其辅助公用系统的监控。DCS 控制系统由服务器、现场控制站、工程师站、操作员站、冗余通讯网络、现场仪表等成。
4.1 监控系统的功能
数据采集系统(DAS)具有图形显示功能、报警管理、制表记录、历史数据存储和查询功能;模拟量控制系统(MCS)能满足焚烧炉、锅炉和汽机及其辅助系统安全可靠、稳定高效运行;顺序控制系统(SCS)以程序控制为基础,对焚烧炉联锁控制、焚烧炉炉排的控制、汽机联锁保护等。
4.2 监控系统的构成
(1)现场控制站
控制站由主控单元控制器、模拟量输入输出卡件、开关量输入输出卡件、网络通讯等单元构成。主控单元控制器采用双机热备冗余结构, 通讯系统也为双网冗余。
(2)操作员站
操作站、工程师站平时各自完成所控的对象,需要通过密码身份验证登陆,赋予相应权限。
(3)打印机
控制系统设一个打印机(用于事件、报警、图形、数据等打印),安放在工程师站内。
(4)GPS装置
GPS装置与DCS系统的服务器连接。
(5)电源
电源柜内配置冗余电源切换装置和回路保护设备。
4.3 监控系统可靠性措施
设备冗余配置,锅炉和机组的重要保护和跳闸功能采用独立的多个测量通道,跳闸回路采取三取二逻辑、十取三等逻辑。当主控系统发生全局性或产生大故障时,为确保机组紧急安全停机,设置独立于主控系统的紧急停机按钮。
4.4 DCS监控系统通讯网络
DCS系统外部设备通讯网络设有并支持,RS323 RS422/485接口MODBUS协议、及PROFIBUS -DP现场总线、HATE协议等。 DCS与厂级监控信息系统(SIS)配置一台数据采集接口相连,数据采集接口功能由独立操作员站完成并设防火墙。
4.5 垃圾焚烧余热锅炉控制方式
以 DCS 为核心的监控系统,同时提供MODBUS 和PROFIBUS-DP 两种通讯协议与控制子系统进行通讯。焚烧炉综合燃烧控制系统(ACC)与焚烧余热锅炉主控系统通讯通过 PLC(S7-300)实现炉排液压系统自动控制并接受 DCS 来的含氧量、炉膛温度和主汽流量信号,可实现自动燃烧控制。
4.6 烟气净化处理系统
布袋除尘控制系统配一套PLC,通过RS485接口与 DCS系统通讯,气力输灰系统直接进入DCS系统进行监视和操作。
4.7 辅助车间控制系统
污水处理控制系统是一套完整独立的控制系统(DCS),只将必要的监视控制通过OPC协议通讯到主DCS系统监控。垃圾抓斗控制系统,系统采用PLC控制 ,在垃圾吊主控室实现设备操作,DCS不设控制监测。
4.8 烟气在线监测系统(CEMS)
烟气在线监测系统在每套焚烧线的烟气出口安装了独立的监测探头,配置独立的监测分析设备。
4.9 余热锅炉吹灰系统
焚烧余热锅炉乙炔脉冲吹灰系统自带PLC控制系统,由PLC控制吹灰时间、频率。
5 焚烧炉燃烧控制子系统
焚烧炉燃烧控制子系统包括:锅炉给水三冲量串级调节系统 ,过热蒸汽温度串级调节系统 ,炉膛负压调节系统,烟气净化处理控制系统,顺序控制系统(SCS),锅炉联锁保护系统 (MFT),综合燃烧控制装置 (ACC)。
6 汽轮机控制系统构成
以DCS为核心的汽轮机监控系统包括:汽机危急跳闸系统(ETS)、汽机安全监视系统(TSI)、汽机数字电液调节系统(DEH)、凝汽器热井水位自动调节系统、疏水调节系统、射水真空调节系统、轴封调节系统、循环水调节系统、除氧器模拟量控制系统(MCS)、除氧器液位自动系统,除氧器压力自动调节系统。
7 工业电视监控系统
工业电视监控系统服务器置于电子间,在中控室设置监视器,工业电视系统设置一套服务器可通过网络实时查询监视。基本监视对象有:门卫室、地磅房、垃圾卸料平台、垃圾进料斗、炉膛火焰监视、汽包水位、出渣口、烟囱、厂区等重要的设备安全及保安管理点。
关键词:焚烧炉;结焦;积灰
机械炉排炉的结焦、积灰会导致焚烧炉前、后拱处形成的“喉口”部位通流面积变小甚至堵塞,从而造成停炉检修;另外如果过热器管外壁沾污、腐蚀,过热器第一、二管屏间隙变小甚至堵塞,降低锅炉运行经济性和安全性,因此必须从机械炉排炉运行中的烟气流速和流动方向,烟温、壁温、飞灰浓度、配风情况等考虑影响受热面结焦、积灰的重要因素,分析导致锅炉烟道沾污、积灰的主要原因,研究影响炉内结焦、积灰的影响规律。
当灰粒温度低于软化温度时,在受热面上,一般只能形成疏松的弱粘聚形灰渣,易脱落;当灰粒温度高于软化温度时,灰将以粘聚性较强的渣型粘附于受热面上;灰层表面温度进一步升高时,就可能形成熔渣。
对于烟道积灰,由于其熔融温度远高于通过烟道的烟气温度,所以烟道中只有少量积灰,未发生熔融,易用吹灰器吹掉。经检测,飞灰的各熔融特征温度接近 1500℃,分析认为这可能与加入的脱酸物质 Ca(OH)2有关。另外,流动温度与初始变形温度差值与灰渣形态有关。当该温差小时,管壁上可形成薄层熔渣,粘结牢固,吹灰器难于吹掉;当温差大时,灰渣层会较厚,在灰渣熔融前对管壁的粘附作用小,用吹灰器较易清除。对比以上各熔融温度,渣块熔融温度最低,与喉口处的严重结渣情况相对应,且 t2-t1=4℃,t4-t3=6℃,渣块达到变形温度后,迅速地软化,流动,更加重了结渣,并难以清除。
1.垃圾飞灰的熔点特性研究
垃圾焚烧与一般燃料燃烧相比,垃圾焚烧具有发热值低、灰份高、热值变化大却含水量高等特点,因此垃圾在焚烧过程中情况也较为复杂,具有气、液、固体多项反应混合发展,多介质中的传递、同相和异相间传递交替发生的特点,并受晶界过程、电化学过程和应力演变过程等多重因素的影响;
所以,垃圾焚烧环境中发生的结焦、结灰比一般燃料燃烧过程中更复杂。
在垃圾飞灰实际测量的灰熔融特性来看,其变形、软化、熔融温度均低于粉煤灰的温度,这决定了垃圾焚烧炉易于结焦的特点,根据深能环保武汉厂取灰样的情况,t1=950℃,t2=980-990℃。
由于垃圾的组成复杂,灰渣在管壁(水冷管壁、过热器管壁)上沉积存在两个不同的过程:第一个沉积过程是初始沉积层的形成过程。初始沉积层为化学活性高的薄灰层,它由尺寸很小的灰颗粒组成。第二个沉积过程是较大灰粒在惯性力作用下冲击到管壁的初始沉积层上(惯性沉积),当初始沉积层具有粘性时,它捕获惯性力输运的的灰颗粒,并使渣层厚度迅速增加。由于初始沉积层主要是由挥发分灰组分的冷凝及微小颗粒的热迁移而引起,在实际运行中很难防止初始沉积层的形成。一旦初始沉积层形成后,往往造成炉内结焦迅速增加,并对锅炉安全运行构成威胁。
2. 垃圾焦样的熔点特性研究
分析焦样成分中可知,单项氧化物的熔点温度较高。在实践生产中炉膛出口结焦严重,说明焦渣的熔融特性与其组分有关。因为仅仅从焚烧炉出口处烟气温度是低于氧化物熔点温度,理论上分析是不会结焦。基于煤结焦的大量试验数据,给出了结焦的各个判别指数。虽然煤和生活垃圾差异很大,但生活垃圾与煤结焦的焦样成分相似,用煤结焦判别指数判别生活垃圾的结焦程度也有很大参考价值。
通过硅铝比、碱酸比等积灰判别数据的分析可以得出垃圾焚烧飞灰有严重的积灰、积焦的倾向,且垃圾灰的积灰趋势高于煤灰。而实际运行中的垃圾焚烧炉由于运行工况、垃圾成分变化较大,积灰往往较严重。粘结性积灰对受热面的影响更大,生长较快且难以清除,粘结性积灰主要发生在从过热器一段、二段、三段以及省煤器前部区域。松散性积灰主要发生在垃圾焚烧炉尾部烟道受热面上。
用三种结焦判别指数判断,生活垃圾结焦程度都属严重结焦状态。深能环保在南山、宝安、武汉等几个垃圾发电厂焚烧炉炉膛出口结焦情况普遍存在。情况严重时,需一个月打焦一次。一般 1.5-2 个月左右打焦一次,属正常状态。运行调整较好时,打焦时间稍长,在 2.5-3 个月左右。
在垃圾焚烧炉实际运行中,烧结是一个复杂的理化过程,微粒表面自由能的降低,向自由能和表面积最小状态进行是烧结反应的原始推动力,在热力学上是不可逆过程。因此烧结固相反应与焚烧炉高温粘结灰的发展密不可分。
在研究过程中,我们认为积灰的烧结一般在低于灰熔点的温度下进行,主要的以固相反应为主,但积灰中仍然可能有熔融相的存在,但少量的液相成分可能对固相反应和烧结过程起到重要影响。大量不同的小颗粒或更小的亚微颗粒在高温多相反应和表面熔融相共同作用,是造成烧结团聚的驱动力,并在积灰内部呈现致密的烧结结构。在积灰中液相的主要原因是由于低熔点共熔体熔融和气态凝结共同造成的。液相的存在为灰颗粒的附着提供了较强的化学力,而且可能在毛细作用下使颗粒重新排列而加快颗粒间的致密化,同时使强烈烧结和快速化学反应成为可能。
在垃圾积灰烧结过程主要包括固-固反应和气-固反应,其中硅铝酸盐矿物与碱金属生成低熔点共熔物的反应是固相参与的化学反应主要形式,碱金属和碱土金属在烟气中的硫酸盐化反应是气-固反应主要形式。在垃圾焚烧过程的烧结积灰分析中,垃圾焚烧飞灰和积灰除了含有多个晶相,往往还会含有液相和玻璃相。积灰中 Ca主要以硫酸盐的形式存在,以Ca SO4为主。
综上所述,垃圾焚烧炉在对流受热面Ca-S型烧结积灰形成问题的分析可以概括为:在垃圾焚烧过程中产生的以 CaO亚微小颗粒为主的灰颗粒在接触到扩散到其表面的SO2等气体的情况下,开始硫酸盐化过程,与 Si O2 等发生固相化学反应生成少量钙的硅酸盐。如果运行中燃烧温度控制不当,过高温度造成Ca SO4 和钙的硅酸盐等表面产生熔融相,融入的颗粒之间接触,加之反应后反应物扩大的体积,加速了积灰的烧结固化速度。垃圾焚烧环境中发生的结焦、积灰结渣比一般燃煤机组、煤粉炉燃烧过程中更复杂,更容易产生。
武汉深能环保新沟垃圾发电有限公司的2#锅炉于2016年4月19日停炉检修,检查发现炉膛结焦非常严重,结焦部位主要集中在焚烧炉出口前后拱处(厚度约 1.5 米),延伸至焚烧炉出口后墙水冷壁 7.8-9 米高度(第一垂直烟道),二次风口几乎被焦块掩埋,风口呈鼓泡状。焦块质地非常坚硬,强度超过混凝土,除焦难度非常大,我们主要采取用风镐打和大锤敲的方法,危险性也很大,清焦的时间为4天。
鲁家山垃圾场并非北京市“十一五”规划中确定要建的四座垃圾场之一,北京市原来规划的四座垃圾处理中心可能会瘦身为三座,到2015年三座垃圾分类处理焚烧中心将解决北京市40%的生活垃圾
北京第二座垃圾焚烧场将在两年后开始运行。
10月24日,北京市规模最大的垃圾分类处理焚烧场――鲁家山垃圾焚烧发电场在昔日首钢鲁家山石灰石矿区奠基。出人意料的是,鲁家山垃圾场并非北京市“十一五”规划中确定要建的四座垃圾场之一。
此前,北京市在规划中将建成北部阿苏卫、东部高安屯、西部六里屯、南部南宫等大型垃圾综合处理中心。但由于选址困难,及周边群众对垃圾焚烧不理解,目前只有高安屯垃圾焚烧场建成投入使用。
但是垃圾围城的现实迫使北京市不得不做出选择,7月底,北京市市政负责人面对媒体强硬表态:“北京要再不建焚烧场,垃圾真的处理不了了。”鲁家山垃圾场就是北京市今年新选址的垃圾场,据《北京日报》的报道,原需一年的各项前期审批、准备工作,仅用三个月便全部完成,使整个项目得以提前开工。
高安屯垃圾焚烧发电厂,北京的样板间?
在此前针对垃圾焚烧处理的争议声中,高安屯垃圾焚烧发电厂是北京唯一一座建成并投入使用的大型生活垃圾焚烧厂,目前已运行两年,它的运营现状也成为北京使用焚烧作为垃圾处理方式的样本。
走近这家垃圾焚烧发电厂,想象中的扑鼻臭气、冒着黑烟的烟囱并没有出现。取而代之的是干净宽敞的马路、郁郁葱葱的树木、湛清碧绿的草坪、清澈的鱼塘、假山石围成的小型瀑布景观,还有池塘内一群戏水的野鸭。组织宣教科的科员杨漾告诉记者:“这可是‘纯’野鸭,自己飞来的,一只就招来一群。”两座圆拱形的灰白色建筑便是垃圾焚烧厂,绘有红色火焰图案的烟囱内并未冒出明显的烟气。
焚烧厂平日实行封闭式管理,在厂区入口处,工作人员刷卡才可进入大门。记者在杨漾的引导下,得到厂区管理部门的批准才得以“放行”。焚烧厂建设投资近9亿元。高安屯垃圾焚烧发电厂总经理助理王勇告诉记者,焚烧厂与北京市政府签有协议,每日向焚烧厂额定配送垃圾450车左右,日处理垃圾1600吨。
王勇说,现在所焚烧的垃圾为居民生活混合垃圾,由于刚入厂的垃圾,水分含量非常大,约为55%,所以垃圾在焚烧前必须在垃圾池内存放5~7天,使垃圾充分发酵,渗掉水分,以此来提高其热值。
对于是否会因炉内垃圾燃烧不充分而导致二恶英排放的问题,循环经济产业园管理中心党总支书记郭团会告诉记者,现在投放给高安屯焚烧发电厂的垃圾都是朝阳区比较优质的垃圾,所含可燃物本身就比较多。朝阳区一些试点社区已开始展开垃圾分类工作,将干湿垃圾分开,从源头上提高了垃圾的热值。此外,还有一部分垃圾是经过小武基垃圾分选站分选过的。垃圾的热值得到了保证,已经不需要投放油等助燃剂,因此也不存在工厂偷工减料的可能性。
王勇证实,现在入厂垃圾有500吨是经过分选的。
在厂内的中控室,记者看到10块屏幕分别监测着卸料平台、垃圾坑、料斗、炉内燃烧等操作环节。中控室的张值长说,通过监测,可以看到目前炉内的实时燃烧温度为883℃,“我们通常将温度控制在900℃左右,因为只要温度达到850℃以上,就没有二恶英的排放。此外我们还通过活性炭的吸附作用,来吸附二恶英和重金属。”
在厂区门口,树有一块LED电子显示屏,用以对外公示包括氮氧化物、二氧化硫、氯化氢、一氧化碳、氟化氢、粉尘、黑度在内的7项污染物排放数据,王勇告诉记者,排放数据已和北京市环保局联网,进行实时监测,24小时不断更新。对于二恶英的排放监测,由于国际上还没有实时监测的技术,目前主要由北京市环保局委托中科院二恶英实验室进行检测。北京市环保局在厂内安装有二恶英在线取样仪,对二恶英排放情况进行在线取样,通常一个月化验一次,三个月实地检测一次。目前厂内二恶英的平均排放数据是0.05纳克。高安屯垃圾焚烧发电厂副总李义达解释说,他听闻这样的排放量相当于烤羊肉串排放的量,后来他曾去检测单位求证,但没有得到准确的数据。
据郭团会介绍,焚烧厂采用BOT的运营模式,即私人资本参与基础设施建设,向社会提供公共服务的一种特殊的投资方式,包括建设(Build)、经营(Operate)、移交(Transfer)三个过程。
目前焚烧厂的收入有两部分,一是政府补贴的每吨150元的垃圾处理费;二是回收发电,政府回收一度电的价格为0.595元。目前焚烧厂年处理生活垃圾53.3万吨,年上网电量1亿多度。在不考虑日常运营成本的情况下,粗略计算焚烧厂每年可收入1.39亿元,每年运营成本则占去一半,投资回收期至少需13年时间。
三座垃圾焚烧厂将成北京垃圾处理主力军
从2009年7月份开始,北京高安屯垃圾焚烧厂首次设置市民开放日并实时公布其污染物排放数据后。10月14日,北京环卫集团下属的7座生活垃圾处理设施也定期于每周四开放,邀请市民亲身参观。
在开放的背后,则是北京垃圾围城的现实与垃圾处理场的环保之忧已越来越引发大众的关注。来自麦子店社区的居民代庆国写道:“通过这次参观,想象中垃圾处理应该是很脏、味很大的。可是我们所到之处,看见是干净,没有一点异味,很满意。”在组织宣教科科长王振军出示的“园区对外开放参观人员意见反馈登记表”中,大多数参观者对园区环境、管理现状给予了积极评价,迄今已有3300余人来“眼见为实”了。
也有周边居民仍对焚烧厂持不乐观的看法。家住柏林爱乐小区的赵蕾是高安屯周边反建焚烧厂的居民代表,她曾先后三次进厂参观。尽管厂区干净、优美的环境也让她感到欣慰,但她仍有疑虑:“垃圾分类还是没有真正实施,我们并不是非要反对垃圾焚烧这门技术,而是强调在分类没有做好的前提下,焚烧坚决不能进行。”
北京市人大代表、北京市市政市容管理委员会副总工程师王维平曾因支持垃圾焚烧而被居民冠以绰号“王焚烧”。但王维平却说,他既不是“主烧派”也不是“反烧派”,他认为对待垃圾焚烧应公正客观。在他看来垃圾焚烧技术已历经百年,技术在不断完善和提高,迄今已经成为垃圾处理的主流技术之一。
“垃圾焚烧作为一门技术,没有问题。但客观上垃圾焚烧目前同样存在着环境污染的风险。”王维平说,因为迄今为止,我国垃圾焚烧厂的选址标准、工程标准、工艺设备标准、操作运行标准均未制定,唯一落实的只有环境污染控制标准。
王维平说:“从管理角度看,多数的标准还未制定,缺乏监管机制,环境污染的风险就存在。现在的垃圾焚烧厂多是企业运作,而企业以追求经济利益为目标,有可能为省钱该装的设备不装,该用的耗材不用,而我们的监管机制又没有形成,就带来了最大的风险。”
王维平认为,为降低垃圾焚烧可能带来的二次污染风险,应呼吁国家建设部、环保部等相关部门尽快出台有关标准,建立执法监督的机制。
垃圾焚烧的第二个风险,来自焚烧炉的起炉、停炉过程。王维平说,焚烧炉的启炉停炉通常各需要5、6个小时,而全世界任何一种焚烧技术设备在启炉停炉的过程中都达不到烟气排放的标准。所以现在要求焚烧厂一但启炉就不能停,至少持续燃烧半年时间,避免在启炉、停炉过程中造成污染。据王勇透露,目前高安屯垃圾焚烧发电厂就是每6个月停炉一次,用来检修设备,维持设备的正常运行。
王维平告诉《小康》,北京现有垃圾填埋厂将在约三年半的时间内全部填满,根据北京市的规划,未来40%的生活垃圾将通过焚烧方式处理。高安屯垃圾焚烧发电厂日后还将扩建,达到日处理垃圾3000吨。鲁家山垃圾焚烧厂的日处理量的规模也有3000吨。此外正在准备建设的还有位于北京南部的南宫垃圾焚烧厂,日处理量2000吨,目前设备谈判、资金落实已到位,正在进行环评,预计两年内投产。
北京市现日产垃圾1.7万吨,三座垃圾焚烧厂加起来日处理垃圾8000吨,在2015年基本能实现北京市规划目标。
垃圾的减量化、资源化才是垃圾处理的上策
在王维平看来,北京市垃圾处理的上策在于重心前移,即把关注重点放在垃圾的减量化、资源化中。“与其忍受巨额投资,大规模建设垃圾处理厂,长期背负沉重的运营负担,就不如少产生垃圾。这是垃圾对策的第一要务。”他说在1995年颁布的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》中已明确规定垃圾对策的第一要务是减量化。
如何减少垃圾?王维平说:“比如限制包装、净菜进城、旧货交易、废品回收、垃圾分类。”据他考察,在日本和欧洲,通过这些做法都达到了垃圾年产量0或负增长。在日本东京,1989年垃圾产量曾达到高峰,通过垃圾减量,到2009年,东京垃圾产量已减少了44%。
“但在我们国家,一直没这么做。究其原因,是因为部门分割。比如旧货交易归发改委管,限制包装归商务局管,各项工作都不是一个部门管理。以前,垃圾减量化工作作为法律规定的垃圾对策的第一要务实际上没人抓,所以垃圾的产生量与日俱增。”王维平说。
垃圾的资源化则是指将垃圾当作可以回收物,在经济容忍的情况下,合理、合算的情况下,将垃圾回收作为再制造的工业原料。“不仅可以减少末端的运输、处理费用,从而减少环境污染的风险,同时可以再生资源,把大量自然资源留给后代使用。”王维平说。