缩略图

关于生活垃圾焚烧项目建设的浅见

作者

匡健敏

湖南平江军信环保有限公司 湖南平江  410400

随着我国城镇化进程不断加快以及居民生活水平逐步提高,生活垃圾产生量持续呈现攀升态势,传统填埋处理方式已经难以满足环境保护和土地资源利用需求。在此形势背景之下,生活垃圾焚烧发电作为减量化、资源化、无害化处理方式,近年来得到了较为快速的发展。不过在项目快速建设过程当中,部分地区已经出现焚烧厂“吃不饱”的现象,这反映出项目建设规划存在盲目性和不合理性。在本次研究工作中,基于生活垃圾焚烧项目建设实践情况,深入探讨了垃圾处置量、入炉垃圾量、垃圾热值及发电负荷等核心参数确定方法,并且对环境影响与风险管控提出了具体建议。该研究旨在为生活垃圾焚烧项目建设提供科学参考依据,避免出现资源浪费情况,促进垃圾焚烧行业健康可持续发展。

1生活垃圾焚烧项目建设工作重点内容分析

1.1前期规划与选址

生活垃圾焚烧项目前期规划和选址是决定项目成败关键环节,要综合考量环境社会经济等多方面因素,规划阶段必须开展全面市场调研与需求分析,评估当地垃圾产生量成分特性及增长趋势,保证项目规模与处理需求相匹配,同时要结合城市发展规划来进行考虑,避免未来城市扩张对项目运营造成影响。选址需严格遵循相关法规要求如建设标准,重点关注地质稳定性水文条件主导风向等,确保场址有良好工程地质条件和环境承载力,在环境敏感区选址时要特别留意,关注生态保护红线饮用水源地等限制因素,必要时用GIS空间分析技术进行多方案比选。公众参与是选址过程中不可忽视的环节,要通过听证会公示等方式听取周边居民意见,建立有效沟通机制缓解“邻避效应”,此外,还需评估交通便利性保障经济性,要求垃圾收运系统运距控制在合理范围(通常不超50公里),前期规划还应涵盖技术路线选择等内容,为项目后续工作开展奠定坚实基础[1]。

1.2 工艺设计与设备选型

图1 垃圾焚烧炉选择

工艺设计和设备选型会直接影响项目处理效率、环保性能和经济性,需依据垃圾特性做针对性设计,目前主流工艺有机械炉排炉、流化床和回转窑等,其中炉排炉技术成熟且适应性强,在国内应用最为广泛。设计时要重点考虑下面几个方面,一是要合理确定焚烧线的数量和规模,一般建议配置3 - 4条生产线,将单线处理能力控制在500 - 800吨/天,以此提高运行灵活性;二是要优化余热锅炉系统设计,根据蒸汽参数选择合适的热力系统,中温中压(4MPa,400℃)系统在效率和成本方面有较好平衡,烟气净化系统应采用“SNCR脱硝 + 半干法脱酸 + 活性炭吸附 + 布袋除尘”组合工艺,保证污染物排放优于国家标准,关键设备选型要注重可靠性和先进性。焚烧炉宜选国际知名品牌或国内领先厂家产品,余热锅炉要考虑耐腐蚀设计,烟气在线监测系统(CEMS)必须符合环保监管要求,自动化控制系统设计水平直接影响运行效率,建议采用DCS集散控制系统,实现全流程智能化监控,还要考虑飞灰、炉渣等副产物处理设施配套,确保整个工艺链的完整性。

1.3 工程建设与施工管理

工程建设阶段是把设计方案转化成实体的关键过程,要建立起完善的质量、安全、进度管控体系,在施工组织方面应采用EPC工程总承包模式,让具有丰富经验的承包商统筹去实施,避免设计、采购、施工出现脱节情况。主体工程施工要特别留意下面几个方面:一是焚烧厂房属于大跨度钢结构,施工时要严格把控焊接质量和安装精度,余热锅炉安装要保证受热面管排的间距均匀,防止运行时出现热偏差现象,烟气净化设备安装要确保其具备良好密封性,避免出现泄漏问题;二是施工质量管理要构建三级检验制度,对关键工序如混凝土浇筑、设备安装等实行旁站监理,重要设备要开展工厂监造和现场测试工作,安全管理要落实全员安全生产责任制,重点防范高处坠落、机械伤害等各类风险,对有限空间作业、大型吊装等危险作业实施作业票管理,进度控制要编制详细的网络计划,充分考虑设备供货周期等关键路径因素。一般项目建设周期控制在24 - 30个月,同时要重视施工期的环境保护工作,采取扬尘控制、噪声防治等相关措施,减少对周边环境造成的影响,竣工验收要严格按照规范要求进行,重点检查设备联动试车具体情况,确保各系统达到设计性能标准[2]。

1.4 运营管理与维护

高效运营管理是保证焚烧厂长期稳定运行的核心要点,运营管理需先建立完善组织架构和制度体系并明确各部门职责与工作流程,生产运行管理要着重抓好几个关键环节,垃圾入厂管理要严格进行计量和成分检测来控制入炉垃圾热值在合理范围,一般不低于5000kJ/kg,焚烧控制要优化炉膛温度850℃以上、停留时间2s以上和湍流度等关键参数,确保充分燃烧并抑制二噁英生成。烟气处理系统要实时监控运行参数并定期校准在线监测仪表确保污染物达标排放,设备维护要推行预防性维护体系并建立设备台账和维修档案且关键设备如焚烧炉排、余热锅炉等要制定专项维护方案,环保管理要特别重视飞灰等危险废物的规范化处置并严格执行转移联单制度。人员管理要加强岗位培训且运行人员必须持证上岗,并定期开展应急演练,成本控制要精细化管理重点降低药剂消耗、电力消耗等可变成本,并通过优化运行参数提高吨垃圾发电量,智慧化建设是提升运营水平的重要方向,可通过建立数字孪生系统实现运行状态实时监测和智能优化,此外,还要建立与周边社区的定期沟通机制并主动公开环境监测数据增强项目社会接受度

2关于生活垃圾焚烧项目建设的关键问题分析

2.1垃圾处置量

各地生活垃圾焚烧项目建设基本接近饱和,后续再建项目优先考虑的第一个因素,建多大处置量的垃圾焚烧厂,虽说各地都会出台相应的规划,发改也会统筹考虑,但是归根结底这个问题是摆在每一个项目建设决策者面前的第一个难题。当前形式下,不要盲目做加法。人口普查的情况大家应当有一个直观的印象,此类项目是和常驻人口息息相关的,调查的第一手数据是当地人口的增减情况,包括人口是净流入还是长期净流出。有条件的情况下,可以参考当地生活垃圾年均填埋量的变化,,或者同类型周边县市的实际处理规模来考量建设规模。

其次,作为民生项目得考虑应对波动的能力。大部分的城市垃圾中转收运的贮藏能力在2-3天,一旦停止中转,积压的垃圾在居民小区会严重影响老百姓的生活起居,这意味着生活垃圾焚烧项目基本要做到全年具备接受垃圾的能力,其中牵涉到两个大的波动性,一个是春节,对于大型中心城市,国内城市化的进程,很多外来务工人员都慢慢在国内一二线城市扎根定居,但是作为中国的传统佳节,返乡探亲是人口最大的迁徙。县城的垃圾焚烧项目需要考虑应对最大的返乡潮所带来的处置量激增的情况,有些地区量能会增大100%[3]。虽然项目垃圾坑的坑存可以提前调配,但是有的时候需要适当考虑一定的富余处置量,应对极端情况。第二个是旅游城市,伴随着旅游旺季的到来,人口的激增,这也是在决策时需注意的问题,良好的旅游环境也会进一步拉动旅游经济的提升。前文提及作为民生项目,第一任务是保证稳定接受,所以必要的富余量是必不可少的,但不可盲目增加,更不可盲目扩建。

2.2入炉垃圾量

这是很多非行业内人士觉得疑惑的事情,为什么明明是1000吨的生活垃圾焚烧项目,为什么入炉只有800吨,原因是生活垃圾的含水率很高,垃圾在垃圾坑堆存发酵的时候会自然的排出一部分水分,根据地区的差异,该部分水占进场垃圾量的5%-25%(图2)。在决策前需充分调研当地的垃圾含水量,才能选择合适焚烧炉进行处置。这里涉及到炉排机械负荷,就如燃煤电厂一样,低了效率不高影响经济性同时可能导致炉温过低环保指标无法满足,高了容易造成机械磨损增大,设备故障率上升。建议还是参考同类地区的垃圾产水率,尽量做到额定机械负荷和实际入炉垃圾量贴近,设备都会有超负荷能力,110%超负荷亦或短时间120%超负荷能力都是具备的,从民生保障上来说,已经兼顾了相应的余量。重要的是随着行业大环境的日益严峻,额定负荷运行的经济性会远好于低负荷运行。从环境保护可持续发展的角度,才能在未来漫长的时间里更好的守护一方天地。

图2 垃圾入炉

2.3垃圾热值

有了量,还需有质,才能有质量。量乘以质才能得到焚烧的热量输入,这是项目设计的第一步。垃圾热值分析是每个项目在前期可研必备的环节,在此不再赘述。想要讲的怎么更准确的把握垃圾初始热值。垃圾焚烧已经发展了20年,相应周边地区都如雨后春笋般陆陆续续有相应项目落地。原生垃圾的热值和当地的经济息息相关,经济发达地区相对较高,中西部地区会偏低一些。去调研,借鉴已投产的项目实际垃圾热值,或者类比同经济水平的相似项目数据,可能会更精准一些。主要原因,垃圾热值分析取样的随机性导致热值偏差会很大,不能完全依赖[4]。垃圾热值的选择非常重要,它是个区间,会影响到整个焚烧炉的设计,包括炉内耐火材料的分布。在决策此数值时,有一个不容忽视的问题,中国在日益强大,老百姓的生活随着改革开放正发生着日新月异的变化,垃圾热值随着经济的发展,各地区经济的平衡,一定是上涨的。此类项目一般建成后需服务30年以上,作为决策者,不能只注视眼前,也得兼顾未来。这也是为什么目前国内很多垃圾焚烧项目吃不饱的又一重要原因,在决策过程中大家预估的热值增长率的趋势不尽相同。

2.4发电负荷

生活垃圾焚烧厂是能提供清洁能源的,电能——真正实现了变废为宝的处置过程。从能量转化的过程中,我们前面已经提到了热量输入,那么经过一定的转化效率,我们就能得到能量输出,也就是发电功率。决策的过程中,决策者们通常都追求更大的发电负荷,但往往忽略了效率的影响,反而顾此失彼。任何设备偏离了额定负荷,其效率都会有影响,因为它在运行中偏离了自己最佳设计状态。好的设计一定需要匹配相应的热负荷,最终才能考量合适的发电机功率。在长周期的生产运行过程中,哪个负荷是长时间会出现的,那么这才是我们应当选择发电负荷。因为作为汽轮发电机组也是具备超发能力的,不需额外再考虑余量,除非该项目所在地是人口流入型城市,可适当考虑。

3环境影响与风险管控

3.1主要污染物及控制措施

生活垃圾焚烧过程中产生的主要污染物包括二噁英、重金属和飞灰,需采取严格的控制措施以确保环境安全。二噁英的生成与燃烧条件密切相关,通过保持炉膛温度在850℃以上、确保烟气停留时间超过2秒,并优化燃烧湍流度,可有效抑制其形成。此外,烟气净化系统采用"活性炭吸附+布袋除尘"组合工艺,能高效去除烟气中的二噁英。重金属污染物主要来自垃圾中的电池、电子废弃物等,通过焚烧后集中在飞灰中,需采用湿法洗涤或干法吸附等工艺进行捕集。飞灰作为危险废物,必须经过稳定化处理(如水泥固化或化学稳定化)并送至专业填埋场安全处置。为持续监控污染物排放,焚烧厂应安装在线监测系统(CEMS),实时监测颗粒物、HCl、SO2、NOx等指标,确保排放数据公开透明,并接受环保部门监督。通过上述措施,可将污染物排放控制在国家标准限值内,最大限度降低对环境的影响。

3.2事故预防与应急预案

生活垃圾焚烧厂需制定全面的应急管理体系,以应对火灾、设备故障、污染物泄漏等突发情况。在预防层面,应定期开展设备巡检和维护,重点监测焚烧炉、烟气处理系统等关键设施的运行状态,利用智能监测技术(如温度、压力传感器)实现故障预警。针对可能发生的烟气超标排放事故,需设置备用电源和应急处理药剂储备,确保污染控制设备在突发停电时仍能短暂运行[5]。应急预案需明确事故分级响应流程,包括内部报告程序、紧急停炉操作、污染物扩散控制措施等,并配备专业的应急抢险队伍。同时,应与周边社区、环保部门及医疗机构建立联动机制,定期开展应急演练,模拟二噁英泄漏或飞灰扬散等场景,提升协同处置能力。事故后需进行彻底的原因分析和整改,完善预防措施,并向公众通报处理结果,避免引发二次舆情危机,通过系统化的应急管理,可将环境风险控制在最低水平。

4结语:

综上所属,生活垃圾焚烧项目建设是一项系统工程,需要科学规划、精准设计和规范管理。当前部分项目出现的"吃不饱"现象,反映出在处置量预测、热值评估等关键参数确定上存在偏差。本文通过分析项目建设各环节的技术要点,强调必须坚持实事求是原则,既要考虑当前处理需求,又要兼顾未来发展变化。在环境影响管控方面,需要严格执行污染物控制标准,建立完善的应急管理体系,为生态文明建设做出贡献。

参考文献:

[1]孙增峰,吕金燕.我国小型生活垃圾焚烧处理厂发展之困[J].环境卫生工程,2023,31(S1):128-131.

[2]张邦超.价值工程在发展中国家生活垃圾焚烧项目开发和建设的应用研究[J].价值工程,2023,42(29):103-105.

[3]史富文.生活垃圾焚烧处理PPP项目绩效评价指标体系研究[J].建筑经济,2023,44(S1):235-239.

[4]金璠,马婷婷,程世昆,等.我国县级地区生活垃圾焚烧处理的SWOT分析[J].广东化工,2023,50(06):155-157+99.

[5]国家发展改革委等部门关于加强县级地区生活垃圾焚烧处理设施建设的指导意见[J].再生资源与循环经济,2022,15(12):1-3.

作者简介:匡健敏(1989.3-),男,本科,工程师,汉族,从事工作:工业设备安装