文/施慶燕 焦學軍 周洪權，上海環(huán)境衛(wèi)生工程設計院 上海環(huán)境集團

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，最后以對環(huán)境負責任的方式處置最后剩下的廢物。主要包括：預防垃圾產(chǎn)生、減量化、重復使用、循環(huán)使用、能源回收、處理處置。

歐盟于2008年10月通過了《廢棄物框架指令》（WFD），并列出了垃圾處理各個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；處理處置列于WFD附件I處置方式第10項。

回收是可持續(xù)垃圾處理至關重要的一環(huán)，具有大大減少廢物并對有價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，更是對廢物回收利用的有效補充，將剩余廢物轉化成電力，實現(xiàn)能源回收，是可持續(xù)發(fā)展的一個助推器。

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。歐洲多年的垃圾處理經(jīng)驗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，英國建成世界上第1座垃圾焚燒廠；1905年，美國在紐約建成世界上第1座垃圾焚燒發(fā)電廠。20世紀70年代，受資源和能源危機的影響以及各種環(huán)保法規(guī)的實施和不斷強化，發(fā)達國家的垃圾焚燒發(fā)電廠得到迅猛發(fā)展。

歐盟專門制定了《大型燃燒裝置大氣污染物排放限制指令》（2001/80/EC）和專門針對垃圾焚燒的《廢棄物焚燒指令》（WID-2000/76/EC），收緊污染物排放標準，要求焚燒過程必須設有控制污染的設施和復雜的測試儀表，嚴格監(jiān)控焚燒過程中的污染物排放。并且針對垃圾焚燒的立法明顯嚴于一般燃燒裝置。

由于制定了嚴格的法規(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，歐盟各國在進行垃圾焚燒廠設計時，本著以人為本的宗旨，設計值一般低于排放標準限值，在實際運行過程中監(jiān)測到的值更低于設計值。

3 歐洲垃圾焚燒處理現(xiàn)狀

1996—2007年，歐盟15國垃圾填埋量不斷減少，而焚燒量卻呈上升趨勢。據(jù)統(tǒng)計，2006年歐洲主要國家總人口為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。在實際運行中發(fā)現(xiàn)，日處理垃圾量在1000t以上時，單獨建立發(fā)電輸送網(wǎng)，投入產(chǎn)出才經(jīng)濟。因此，后來建設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

通過對垃圾正確的利用，垃圾可變成能源。1t垃圾產(chǎn)生的能源相當于200L汽油。

歐盟于2001年9月頒布的2001/77/CE指令和法國于2005年7月頒布的Loi de programme n° 2005-781均將垃圾中的生物質（可生物降解部分）產(chǎn)生的能源（電、熱）納入可再生能源范疇，這部分生物質相當于垃圾能源的50%，如法國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1800~2000kW•h/t，將蒸汽降為低壓蒸氣后即可進入供熱網(wǎng)絡，滿足周邊居民的用熱和工業(yè)用熱。這種通過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用，煙氣冷凝最高效率可達80%。

1995—2004年歐洲供熱來源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73%。以法國巴黎為例，巴黎建有1個很大的供熱網(wǎng)絡，其中連接了3個熱電聯(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年歐洲通過垃圾焚燒發(fā)電供熱，為2880萬戶居民提供27TW•h電量（如比利時、葡萄牙和奧地利）；為800萬戶居民提供63TW•h熱量（如丹麥和愛爾蘭），相當于節(jié)約燃料74億L石油（5000萬桶）或3060萬t裸煤，節(jié)約二氧化碳當量2000萬～3000萬t。

4.3能源政策目標

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

法國2005年可再生能源為24.15Mt煤，占能源結構的5.9%，計劃到2010年增長至10%，其中，可再生能源發(fā)電占全國電量的21%，在2005年基礎上增加6.6Mt煤，可再生能源供熱達到50%，在2005年基礎上增加7.65Mt煤。能源強度從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，占能源結構的6.38%，計劃到2010年增長至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展步伐。能源強度到2020年減少20%。通過可再生能源利用，減少二氧化碳排放20%。

5歐洲垃圾焚燒發(fā)展趨勢

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

德國是歐洲各國中較早開發(fā)垃圾焚燒發(fā)電技術的國家，也是焚燒垃圾量最大的國家。2004年，德國焚燒廠年處理能力為13.88Mt，到2010年預計達到18.2Mt，年增長5.2%。
 

歐洲其他國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年預計達到8.1Mt，增長幅度高達51%。瑞典到2010年預計達到5.1Mt，比2003年增長54.5%，挪威到2016年預計達到1.9Mt，比2003年增長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，當時煙氣未經(jīng)任何處理直接排放。1969年該廠被當時較現(xiàn)代化的第2代垃圾焚燒發(fā)電廠Noord所代替，對煙氣粉塵進行捕集回收，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關閉，第3代垃圾焚燒廠（Afval Energie Bedrijf，AEB）投入運行，年處理垃圾量為840000t。該廠增加了煙氣凈化系統(tǒng)，保證各項排放均在當時嚴格的污染物排放指標之內(nèi)。該廠是當時世界7大焚燒廠之一，更是世界最先進的垃圾焚燒廠。2004年AEB投資4億歐元，在第3代垃圾焚燒廠的基礎上新增2條焚燒線（第4代），于2007年投入運行，新增530000t/a的處理量，污染物排放值比排放標準限值低20%。爐渣等全部回收利用，回收利用率高達99%，發(fā)電效率達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。主要技術參數(shù)：垃圾處理量140萬t/a；垃圾中生物質含量48%（持續(xù)提供能源的保障）；無需輔助燃料（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；過熱蒸汽溫度440~480℃；過熱蒸汽壓力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)，承擔處理阿姆斯特丹市以及27個鄰近市產(chǎn)生的所有生活垃圾、工業(yè)垃圾和商業(yè)垃圾，主要通過600輛垃圾車和2輛500m長的鐵路貨運車運輸垃圾，為減少路面負荷，AEB正在研究采用水路方式運輸。

荷蘭對于垃圾分類宣傳力度高，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4萬戶居民接入該供熱系統(tǒng)。

AEB開發(fā)了多項技術，從爐渣和煙氣中回收各種有用物質。煙氣凈化過程中，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，相當于荷蘭市場上在售總量的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。

6.2法國巴黎Isseane垃圾焚燒熱電廠

Isseane垃圾焚燒熱電廠位于法國巴黎西南郊，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50萬t，其中，焚燒處理46萬t/a，分類回收5.5萬t/a。該廠于2000年9月已獲準建設，由于該廠主體位于地面以下，施工難度極高，整個土建工程和安裝工程均非常耗時，因而該廠1號焚燒線于2007年12月才投入運行，2號焚燒線于2008年1月投入運行。

垃圾進入廠后先進行分類回收，其余部分再進行無害化焚燒。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820kW•h。每年供熱量可以滿足79000戶家庭使用，相當于節(jié)約石油11萬t/a。該廠通過發(fā)電每年可獲利300萬歐元，供熱每年獲利800萬歐元。

主要技術參數(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；最大機械負荷35t/h；熱負荷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52MW。③煙氣凈化系統(tǒng)：煙氣流量（每條線）14.5萬m3/h；預除塵為靜電除塵（2區(qū)域）；煙氣凈化為干法，碳酸氫鈉+活性炭吸附；袋式除塵器隔倉數(shù)量6個；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；氣體燃燒器負荷10.5MW；最高煙氣溫度290℃。

該廠采用封閉式管理，對周邊沒有二次污染，如噪聲、臭氣、煙氣排放等。所有產(chǎn)生噪聲的設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進入爐膛；垃圾堆放產(chǎn)生的氣霧作為燃料進入氣體燃燒器用于垃圾助燃；通過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走。

7結論

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，各項工藝、流程、法規(guī)均已較完善，通過對垃圾焚燒發(fā)電整個工藝流程的實時監(jiān)控，可有效控制各類污染物排放。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)絡相連。

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

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