（市政工程专业论文）城市垃圾焚烧发电厂的研究.pdf

西安建筑科技大学硕士学位论文 城市垃圾焚烧发电厂的研究 专业：市政工程 硕士生：任群 指导教师：高湘伊学衣 摘要 随着我国城市化进程的加快，城市生活垃圾也在不断增加，目前，我国已有2 0 0 多个城市陷入了垃圾围城的窘境中。本研究立足于垃圾处理的无害化、减量化、资 源化的治理目标，立足于选用技术先进、性能优越、质量保证、运行可靠、操作方 便、经济合理、环境达标，并符合垃圾焚烧厂使用要求的国内外设备，重点研究主 要适合于我国中小城市需要的中小型垃圾焚烧厂的设计方案，并把技术资料的完整 性、研究内容的系统性和设计方案的实用性作为本项目的工作重点，同时本研究也 可作为我国筹建垃圾焚烧厂的重要参考。 通过本文的研究可以看到，我国城市垃圾的产量和垃圾成分都在不断变化：垃 圾的产量正在以每年7 - 9 增长率呈上升趋势，垃圾的组成成分呈现了“低热值、高 水分、多变化”的特点，在经济较发达的城市，垃圾的热值已超过了1 0 0 0 k c k g ，使 垃圾焚烧发电成为可能。 本文对目前国内外垃圾焚烧的主要工艺和设备进行了全面的介绍，结合我国国 情和具体工程实例，提出了垃圾治理产业化和以公益为主的垃圾处理两个不同思路 下，垃圾焚烧炉的不同选择，即选择垃圾处理产业化道路，更宣选择循环流化床垃 圾焚烧炉；而单纯侧熏于垃圾治理的公益型道路，则更宜选择机械炉排垃圾焚烧炉。 本文对垃圾焚烧后产生的粉尘、有害气体( 特别是二恶英) 、废水、噪音等污染 也进行了详细研究，针对不同的污染特点，结合具体工程，提出了不同的治理措施。 另外，本文还结合具体工程，对各工艺系统进行了概略描述，对工程选址、用地面 积指标等也进行了分析，提出了进行工程设计时的具体意见。 本文结合具体工程，对垃圾焚烧发电的经济效益进行了详细分析，结果表明， 采用垃圾焚烧发电处理垃圾的成本远远低于垃圾卫生填埋成本，随着我国对垃圾焚 烧技术的不断开发与应用，通过垃圾焚烧发电、供热的产业化垃圾焚烧厂将越来越 多，垃圾焚烧发电不仅仅具有良好的社会效益、环境效益，同时可以回收垃圾中的 能源，变废为宝，具有很好的经济效益。 西安建筑科技大学硕士论文 r e s e a r c ho nm s wi n c i n e r a t i o na n dp o w e rg e n e r a t i o n s p e c i a l t y ：m u n i c i p a le n g i n e e r i n g n a m e ：q u nr e n t u t o r ：x i a n gg a ox u e n o n g y i a b s t r a c t ：w r ht h e d e v e l o p m e n to fu r b a n i z a t i o n t h e a m o u n to fm s wi nc h i n ai s i n c r e a s i n g c o n t i n u o u s l ya n d2 0 0 c i t i e sh a v er u ni n t oac o n d i t i o nb e i n gs u r r o u n d e db yw a s t e a i m i n ga tc h o o s i n g i n c i n e r a t i o n e q u i p m e n t s w h i c hh a v et h ev i r t u eo fa d v a n c e d t e c h n o l o g i e s ，s u p e rp e r f o r m a n c e ， g u a r a n t e e dq u a l i t y , r e l i a b l er u n n i n g ，m a s o n 曲l ec o s ta n df r i e n dt oe n v i r o n m e n t ，i ti sd i s c u s s e di nt h i s s t u d yt or e s e a r c hd e s i g ns c h e m e so fw a s t ei n c i n e r a t i o np l a n ti nm e d i u m s c a l ea n ds n l a l ls c a l e m e e t i n g t h en e e do fm e d i u ma n ds m a l lc i t i e si no u rc o u n t r y , o nt h ep u r p o s eo fw a s t eh a r m l e s s ，m i n i m i z a t i o n a n d r e c y c l i n g ，s t a t i n gt h ek e yp o i n t so nt h ec o m p l e t et e c h n i c a lp a p e r s ，s y s t e m a t i cr e s e a r c hc o n t e n ta n d p r a c t i c a ld e s i g ns c h e m e s t h ep a p e rc a l la l s ob et a k e na sa ni m p o r t a n tr e f e r e n c eo fc o n s 删o n p r e p a r a t i o no fw a s t ei n c i n e r a t i o np l a n t s t h ea m o u n ta n dc o m p o s i t i o no fm s w i nc h i n aa l eb o t hc h a n g i n gc o n t i n u o u s l y ：t h ea m o u n to f m s wt a k e saa s c e n dt r e n db y7 9 p e r y e a ra n d t h ec o m p o s i t i o no fs l u d g ei s “l o wh e a t i n gv a l u e h i g h w a t e rc o n t e n ta n d v a i i e d ”h o w e v t j f , i ns o m ed e v e l o p e dc i t i e s t h eh e a t i n g v a l u eo fr e f u s eh a s s u r p a s s e d1 0 0 0 k c k g ，t u r n i n gr e f u s ei n c i n e r a t i o ni n t op o s s i b i l i t y t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ep r o c e s s e sa n de q u i p m e n t su t i l i z e dw i d e l yi nr e f u s ei n c i n e r a t i o nj 】1c h i n a a n da b r o a d c o m b i n e dw i t ht h es i t u a t i o no fc h i n aa n dr e a lp r o j e c te x a m p l e s ，i ti ss u g g e s t e dt os e l e c t f l o w i n g - b e di n c i n e r a t o r su n d e rt h ec o n d i t i o no fa d o p t i n gt h ew a y o fw a s t ed i s p o s a li n d u s t r i a l i z a t i o no r s e l e c tm e c h a n i c a l g r a t ei n c i n e r a t o r su n d e rt h ec o n d i t i o no fa d o p t i n gt h ew a yo fw a s t et r e a t m e n ti n c o m m o n w e a l i nv i e wo fc h a r a c t e r i s t i c so f p o w d e r s ，h a r m f u lg a s ( e s p e c i a lf o rd i o x i n s ) ，w a s t e w a t e ra n dn o i s e s g e n e r a t e di nt h ei n c i n e r a t i o np r o c e s s ，s o m em e a s u r e si sp r o p o s e dc o m b i n e dw i t hr e a lp r o j e c t s i n a d d i t i o n ，e a c hp r o c e s ss y s t e mi sd e s c r i b e di nd e t a i nr e l a t e dw i t hr e a lp r o j e c t sa n dt h ep r o j e c tl o c a t i o n a n dc o v e r i n ga r e ai n d e x e sa l ea n a l y z e ds i m u l t a n e o u s l y , p o tf o r w a r ds o m ed e t a i l e da d v i c ei np r o j e c t d e s i g n b a s e do nt h ed e t a i n e dr e s e a r c ho fe c o n o m i cp r o f i t so fw a s t ei n c i n e r a t i o na n dp o w e r g e n e r a t i o n i ti si n d i c a t e d t h a tt h ec o s to fw a s t ei n c i n e r a t i o ni sf a rl o w e r 也a nt h a to f s a n i t a r yl a n d f i l l w i t ht h ec o n t i n u o u se x p l o i t a t i o na n da p p l i c a t i o no fw a s t ei n c i n e r a t i o n t e c h n o l o g i e si nc h i n a ，t h ei n d u s t r i a l i z e dw a s t ei n c i n e r a t i o np l a n t s ，w h i c hg e n e r a t ep o w e r a n d p r o v i d e h e a t t h r o u g h w a s t ei n c i n e r a t i o n ，i s b e c o m i n gm o r e a n dm o r e w a s t e i n c i n e r a t i o na n dp o w e r g e n e r a t i o nn o to n l yp o s s e s s e ss o c i a lb e n e f i t s a n de n v i r o n m e n t a l b e n e f i t s ，b u ta l s oh a se x c e l l e n te c o n o m i cb e n e f i t sb yr e c l a i m i n gt h ee n e r g yi nr e f u s e ， a c h i e v i n g t h ea i mo f c h a n g i n g w a s t ei n t or e s o u r c e ， 声明 本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他 人在其它单位己申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同 志对本研究所做的所有贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：拿稳日期咖啤绋硼 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 论文作者虢瞒翩签名：南油蹴。呦6 舟西日 注：请将此页附在论文首页。 西安建筑科技大学硕士学位论文 1 绪论 每天源源不断大量产生的城市生活垃圾已经成为当今世界影响城市环境卫生 和生活质量的主要污染源之一，各国都在积极寻找行之有效的解决方法。当前，垃 圾处理的常用方法主要有填埋、堆肥和焚烧三种，而垃圾焚烧方法与其它处理方法 相比较，能更好地达到垃圾处理无害化、减量化、资源化的治理目标，且具有工程 占地面积小，运行稳定、卫生、可靠，对周围环境影响小，选址难度低等优点，故 在国外特别是经济发达的国家得到了广泛的应用。目前日本、瑞士、比利时和新加 坡等国家垃圾焚烧的比例已超过或接近填埋，德国、法国、荷兰和澳大利亚等过垃 圾焚烧的比例也在逐年提高，甚至一直以垃圾填埋为主的美国，近年来也日益重视 和大力发展垃圾焚烧技术。总之，垃圾焚烧技术的不断提高和完善，在日益重视环 境卫生“可持续发展”的当今社会已成为世界各国选择垃圾处理方法的主潮流。 我国垃圾焚烧技术的研究和应用起步相对较晚，1 9 8 8 年在深圳建成了第一座日 处理为3 0 0 吨的垃圾焚烧厂一深圳市市政环卫综合处理厂，1 9 9 6 年又扩建了第三条 生产线，使深圳焚烧厂的曰处理能力达到4 5 0 吨，并对前二条生产线成功地进行了 技术改造。深圳焚烧厂运行8 年多来的生产实践，为寻找适合我国国情的生活垃圾 焚烧处理技术进行了有益的探索并积累了宝贵的经验。目前珠海、广州、顺德、上 海、北京等地也已经或正在积极建设垃圾焚烧厂，还有更多的城市正在筹建或把建 设垃圾焚烧厂提n t 议事日程。但由于种种原因，国内对垃圾焚烧厂设计技术的研 究远远落后于发展需要，而委托境外咨询机构设计，大量购买进口设备必将造成资 金的极大浪费，所提出的设计方案也往往会脱离我国的具体国情。因此研究垃圾焚 烧厂设计技术，开发垃圾焚烧厂国产化设备具有重要的意义，也是解决我国生活垃 圾出路难矛盾的当务之急。 本研究通过收集与垃圾焚烧有关的工艺、设备、技术标准、工艺参数等资料， 立足于选用技术先进、性能优越、质量保证、运行可靠、操作方便、经济合理、环 境达标，并符合垃圾焚烧厂使用要求的国内外设备，重点研究主要适合于我国中小 城市需要的中小型垃圾焚烧厂的设计方案，对适合我国国情的垃圾焚烧设备结合具 体工程进行实际的比选，并把技术资料的完整性、研究内容的系统性和设计方案的 实用性作为研究的重点。 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 城市垃圾的处理现状与发展 2 1 我国城市垃圾处理现状 随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，生活垃圾日益增多，成为一个污 染环境的社会问题。据统计，目前我国人均生活垃圾年产生量约为3 0 0 k g ，年增长 率高达7 一9 ，但无害化处理率不足2 0 。大量生活垃圾运到城郊裸露堆放，堆 存量高达4 0 多亿吨，占土地5 亿多平方米，有2 0 0 多个城市陷入生活垃圾的包围 之中。目前符合我国生活垃圾减量化、资源化、无害化治理目标的主要方式有：填 埋、焚烧、堆肥等方式。 下面对这些技术的应用现状介绍如下。 a 填埋卫生填埋又称卫生土地填埋，是从传统的堆放和填地处理发展起来的一项 城市生活垃圾最终处置技术。目前仍然是中国大多数城市解决生活垃圾出路的最主 要方法。根据环保措施是否齐全、环保标准能否满足来判断，我国的生活垃圾填埋 场可分为三个等级。 ( 1 ) 简易填埋场这是几十年来在中国一直沿用的填埋场，其特征是基本上没有 考虑环保措旄。目前我国相当数量的生活垃圾填埋场属于这个等级。这类填埋场不 可避免的会对周围的环境造成污染。 ( 2 ) 受控填埋场这类填埋场目前在我国也占较大比例，其特征是，有部分环保 措施，但不齐全；或者是虽然有比较齐全的环保措施，但不能全部达标。主要问题 集中在场底防渗、渗沥水处理、每天覆盖等不符合卫生填埋场的技术标准。 ( 3 ) 卫生填埋场这是发达国家普遍采用的生活垃圾填埋技术，其特征是，既有 完善的环保措施，又能满足环保标准。而真正意义的卫生填埋场目前在我国较少。 b 堆肥目前在中国常用的生活垃圾堆肥技术可分为简易高温堆肥和机械化高温 堆肥技术。简易高温堆肥技术一般在中小型城市应用较多，其特征是，工程规模较 小，机械化程度低、采用静态发酵工艺、环保措施不齐全、投资及运行费用较低； 机械化高位堆肥技术则相对而言具有：工程规模较大，机械化程度高、一般采用间 歇式动态好氧发酵工艺、有较全的环保措施等，这种技术曾经从8 0 年代初期到2 0 世纪9 0 年代中期在我国大中城市得到了较快发展，但由于堆肥质量不好、产品销 路不佳、收支难以为继等原因，到1 9 9 5 年为止大多数先后关闭。 c 焚烧我国生活垃圾焚烧技术的研究起步于2 0 世纪8 0 年代中期，“八五”期间 被列入国家科技攻关项目。目前仅有深圳、上海、哈尔滨等城市成功采用了垃圾焚 烧技术，另外，还有一些城市如天津、大连、太原等正在筹建垃圾焚烧厂，垃圾焚 烧技术尚处丁- 起步阶段。 ，2 一 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 2 垃圾处理技术的发展 由于生活垃圾成分复杂，又受到经济发展水平、自然条件及传统习惯等因素的 制约，因而各国对生活垃圾的处理一般是随国情而异，往往一个国家的不同地区也 采取不同的处理方法，难有统一的模式和万全之策。就目前广泛应用的填埋、堆肥 及焚烧等垃圾处理方法来看，各国采用这些方法的比例也因诸多因素而有着较大差 别，表2 1 列出了部分国家1 9 9 6 年生活垃圾处理方法的统计比例。 表2 1部分国家1 9 9 6 年生活垃圾处理方法统计表 国家焚烧填埋堆肥 回收 奥地利 1 16 51 8 6 比利时5 44 303 加拿大 88 02 1 0 丹麦4 82 941 9 芬兰 4 8 3o1 5 法国4 24 51 03 德国3 64 621 6 意大利1 67 473 日本7 52 05 卢森堡 7 52 212 荷兰3 54 551 5 挪威2 26 756 西班牙6 6 41 71 3 瑞典 4 73 431 6 瑞士5 91 2 72 2 英国8 9 002 美国 1 56 721 5 新加坡8 5l5 oo 从表2 1 可见，目前世界各国生活垃极处理的传统方法即填埋处理仍占较大比 例，而且对生活垃圾的最终处理而言，填埋方法也是唯一的方法，所以这种方法在 今后仍会继续存在并得以发展，但自二十世纪7 0 年代中期，焚烧法处理垃圾在经 济发达国家得到了较快地发展，日本的垃圾焚烧在9 0 年代中期已达7 5 ，全国现 3 西安建筑科技大学硕士学位论文 有垃圾焚烧厂接近2 0 0 0 座。瑞士、比利时、丹麦、法国、卢森堡、瑞典、新加坡 等国焚烧的比例也都已接近或超过填埋。可见，垃圾焚烧方法正逐步为越来越多的 国家所采用。堆肥法在国外一般较少使用，因其与填埋法相比，投资费用较贵，此 外堆肥产品的销路较困难和售价偏低，以及产品对土壤可能引起重金属污染等，也 使堆肥法的推广受到限制。 从表2 1 所列出的各国生活垃圾处理方法的统计数据中，我们既可以看出各国 生活垃圾处理的基本概况，也可以看出因各国国情、经济水平等基础条件不同，所 采用的生活垃圾处理方式也存在很明显的差别，尤其是发达国家、中等发达国家和 发展中国家之间的差异相当明显。这种状况充分说明，任何个国家或城市治理生 活垃圾都必须紧密结合本国国情和本地实际。例如：发达国家生活垃圾的焚烧处理 率普遍较高，且呈稳步增长趋势，它说明这些国家生活垃圾的热值等基本特性和经 济、技术水平都适合采用焚烧技术。而发展中国家则以填埋、堆肥、堆放等处理方 式为主，除受生活垃圾热值较低等条件制约以外，也受经济、技术水平的严重制约。 因此，一个国家或城市的生活垃圾处理方式和水平，也直接或间接地反映了这个国 家或这个城市的经济发达水平和现代化程度。但是，从世界各国的生活垃圾处理状 况分析，无论是发达国家还是发展中国家，生活垃圾的无害化处理率都在不断增长， 且都在围绕减量化、资源化、无害化的治理目标实施与展开，尤其是采取有效措施 促进生活垃圾资源的开发利用，已经受到世界各国的普遍重视。因而，不仅实现生 活垃圾无害化处理已经成为世界各国的共识，而且实现生活垃圾资源化也已成为世 界各国拉动国民经济增长的重要举措之一，生活垃圾的回收利用率明显呈逐年上升 的趋势。以美国为例，1 9 9 0 年美国的生活垃圾回收利用率为8 ，到1 9 9 8 年美国 的生活垃圾回收利用率已达到了3 0 ，上升了整整2 2 个百分点，是1 0 年前的3 7 5 倍。 西安建筑科技大学硕士学位论文 3 城市垃圾焚烧技术的现状与发展方向 3 1 国内外垃圾焚烧技术现状 生活垃圾焚烧技术的发展历史相对较短，大致经历了三个阶段：萌芽阶段、发 展阶段和成熟阶段。 萌芽阶段是从十九世纪8 0 年代开始到二十世纪初期。1 8 7 4 年和1 8 8 5 年，英国 诺丁汉和美国纽约先后采用焚烧方法处理生活垃圾。1 8 9 6 年和1 8 9 8 年，德国汉堡 和法国巴黎先后建立了世界上最早的生活垃圾焚烧厂。但是此时因技术原始和垃圾 中可燃物的比例较低，在焚烧过程中产生的浓烟和臭味，对环境的二次污染相当严 重，因此这种方法曾一度为人们所抛弃。在一次世界大战后到二次世界大战期间的 二十年里，工业发达国家的经济迅速发展，城市居民的生活水平大幅度提高，生活 垃圾的成分也随之变化，给生活垃圾焚烧创造了条件，因此焚烧技术又逐渐发展起 来。 二二次世界大战以后，世界经济发展非常快，城市居民的生活水平进一步提高， 生活垃圾中的可燃物成分所占比例迅速上升，促进了生活垃圾焚烧技术的应用。特 别是在二十世纪6 0 年代的电子工业变革后，各种先进技术在生活垃圾焚烧炉上得 到了应用，使生活垃圾焚烧炉得到了进一步的完善。因此，从7 0 年代开始，焚烧 处理方式在生活垃圾处理中的比例正在逐步提高，成为发展速度最快的一种处理技 术。进入九十年代以后随着人们对垃圾焚烧废气中的有害物质，特别是二恶英、 呋喃等给人体健康造成危害的进一步认识，各国对新建垃圾焚烧厂开始持慎重态 度，并注重焚烧废气排放控制及污染治理研究。 在我国的许多大城市和经济比较发达城市，随着国民经济的发展、城市建设的 发展、环保标准的提高，新建垃圾填埋场受到越来越多的限制，已经很难找到合适 的场址。垃圾中可燃物的大量增多，垃圾热值的明显提高，使垃圾焚烧技术成为近 年来许多城市解决垃圾出路问题的新趋势和新热点。目前北京、上海、广州、厦门、 北海、沈阳等城市正在引进国外先进技术和设备建设大型垃圾焚烧厂，另有许多中 小城市也把建设垃圾焚烧厂提到了议事日程。同发达国家相比，我国的垃圾焚烧技 术刚刚起步，目前还远远不能满足日益增长的需要。但是，巨大的市场潜力正在吸 引着越来越多的企业来投资垃圾焚烧技术设备的研制，一个新兴的环保产业正逐步 形成。如果能尽快开发出适合国情的垃圾焚烧技术，应该能在我国得以较大的推广。 垃圾焚烧技术在国外是一种处理生活垃圾的成熟技术，已经成为许多发达国家处理 城市生活垃圾的主要方式。它具有占地面积小、运行稳定可靠、处理速度快、可进 行余热利用、选址难度低等优点，特别适用于土地资源紧缺的大城市。但因其一次 气一 西安建筑科技大学硕士学位论文 性投资较大，且其烟气( 特别是二恶英等) 对环境的影响也备受人们所关注，故在各 国存在不少争议，也使垃圾焚烧技术的应用受到了一定的限制。 城市生活垃圾处理无论采取何种处理方式，最终都是以无害化、资源化、减量 化为处理的主要目标。从应用技术看，国外城市垃圾处理方法有以下发展趋势：由 于能源、土地资源日益紧张，焚烧处理并利用余热发电比例逐渐增多，与传统的卫 生填埋和堆肥相比，垃圾焚烧发电( 或供热) 的处理方法能有效减少垃圾重量和体 积( 分别减少8 0 和9 0 以上) ，减少填埋用地，降低污染，取得能源效益，实现 垃圾减量化、无害化和资源化，尤其八十年代中期后，焚烧发电技术研究开发工作 不断得到发展，完善了余热利用系统和尾气净化系统，向“资源回收工厂”过渡。 焚烧技术作为一种有效的垃圾处理工艺已越来越被经济发达而土地资源相对紧缺 的地区所采用，可以预见焚烧技术在相当长的时期内仍将是垃圾处理的主导技术之 一。从7 0 年代到9 0 年代中期的2 0 多年间，是垃圾焚烧发展最快的时期，几乎所 有的工业发达国家、中等发达国家都建有不同规模、不同数量的垃圾焚烧设施。而 且，在部分发展中国家也已经建成或正在积极筹备建设垃圾焚烧厂，垃圾焚烧事业 发展方兴未艾。 目前我国城市垃圾的处理主要是以填埋和堆肥为主，焚烧占的比例较少。随着 经济的发展和人民生活水平的提高，垃圾的产量迅速增加，由于土地紧张，新建填 埋场难度大( 全国有近2 3 的城市处于垃圾填埋场的包围之中) ，而填埋不但产生渗 滤液及重金属成分对地下水的污染和对土壤的沙化等，且垃圾发酵产生的甲烷、硫 化氢、氨，臭气等对大气环境造成污染，有时还会发生垃圾爆炸现象，不能达到无 害化的目的。垃圾堆肥在我国起步较早，但是近年来此法日趋减少，主要问题是长 期的使用垃圾堆肥的城市郊区土壤的“渣化”较重，堆肥中的一些固体如陶瓷、玻璃 等对作物产生危害等，且垃圾堆肥的肥效较低，产品无市场。近年来，随着经济的 发展和人们对环境质量要求的提高，垃圾焚烧处理因其具有显著的减容化、稳定化 和无害化越来越受到重视，国家政策也支持和提倡焚烧法处理垃圾，特别是垃圾焚 烧发电技术的应用。不久前颁布实施的国家固体废物污染防治法中明确规定， 应对城市垃圾实施无害化处理，同时，国务院颁布的国民经济和社会发展“九五” 计划和2 0 1 0 年远景目标纲要中强调，实旖“可持续发展战略”，即保护环境，节 省资源和开发新能源的战略，采用垃圾焚烧处理技术，既可消除污染，净化环境， 又可能源、资源回收利用，极大地改变目前垃圾处理对环境造成二次污染状况。特 别是s a r s 发生以来，国家对垃圾焚烧技术更加重视，通过垃圾焚烧技术，使垃圾 实现减量化、稳定化、卫生化和资源化，可有效控制二次污染，对周围环境影响极 小，具有较好环境、社会、经济效益。由于经济水平的限制，长期以来焚烧法处理 西安建筑科技大学硕士学位论文 垃圾在我国的应用还相对较少，发展也较缓慢。二十世纪8 0 年代，深圳垃圾焚烧 发电厂是我国从国外引进的成套焚烧处理设备而建成的第一座现代化的焚烧厂。该 炉1 9 8 8 年投入运行，曰处理垃圾3 0 0 t ，并配有发电设备，装机容量为3 0 0 0 k w ，十 多年来运行良好，为垃圾焚烧发电积累了经验。目前上海已经建成了两座日处理 1 0 0 0 吨垃圾焚烧发电厂，北京日处理1 5 0 0 吨的垃圾焚烧发电厂也正在建设之中， 此外我国广东、浙江等地也先后有很多垃圾焚烧发电厂也已经在运行或建设之中。 3 2 我国焚烧技术发展趋势 目前，我国各地对于垃圾焚烧法处理表现出较高的热情，特别是经济比较发达、 生活水平较高的城市积极筹建城市垃圾焚烧厂，垃圾焚烧发电在我国也进入了应用 阶段。当前，我国的一些中小城市也在积极探讨垃圾焚烧处理可行性，推行垃圾焚 烧技术，因此，中国的垃圾焚烧处理的条件已基本成熟： ( 1 ) 我国城市生活垃圾的低位热值稳步提高，低热值生活垃圾焚烧技术的工艺进 一步完善； ( 2 ) 新一代国产成套生活垃圾焚烧设备的开发取得成功，并在部分中、小城市形 成一定的市场。单台处理能力2 0 0 t d 以下的生活垃圾焚烧设备已经实现了国产化。 ( 3 ) 生活垃圾焚烧厂的二次污染特别是尾气的净化技术取得突破，同时人们对二 恶英等污染物的关注程度愈加提高；目前的尾气处理技术已经完全可以达到国家有 关的排放标准。 ( 4 ) 生活垃圾焚烧余热的综合利用技术得到提高，焚烧发电将继续得到政府在政 策和税收方面的支持： ( 5 ) 由于国产化率和管理水平的提高，其工程投资和运行成本将得到控制； ( 6 ) 生活垃圾焚烧技术将稳步发展，生活垃圾焚烧处理的比例将逐步上升。 我国中、大型城市的生活垃圾产量较大，有机成分相对较高，经济、技术力量 相对较强，随着我国经济条件的改善，社会发展的需要，垃圾焚烧处理发电由于其 所具有的种种优势，在我国中大型城市应逐渐上升为一种主要的处理方式。未来几 年内在部分城市将建成若干个和国外接轨的生活垃圾焚烧厂，垃圾焚烧技术在我国 全面推广的条件已经具备。但是考虑我国的经济情况，全套引进国外设备费用则太 高，成本难以回收，应尽量做到引进设备与消化吸收相结合，且尽量开发效果较佳 的全套或部分国产的垃圾焚烧设备。在新建垃圾焚烧厂时，应结合各地区的经济实 力及垃圾的特性、当地的技术条件和具体情况而选择适当的地点、炉型，同时要借 鉴国外和我国己建成的垃圾焚烧厂的经验，避免不必要的损失和浪费。垃圾焚烧发 7 一 西安建筑科技大学硕士学位论文 电是目前世界上最先进的垃圾处理方式，不仅不污染环境，不破坏地下水资源，而 且可大量节约土地，可从根本上解决城市的垃圾处理问题，垃圾焚烧发电已经成为 国际上保护资源、实现环保和资源再生的良性循环产业的重要项目。 西安建筑科技大学硕士学位论文 4 我国城市垃圾分析 4 1 城市生活垃圾产生量的分析 4 1 1 我国城市生活垃圾的产生量 随着经济的高速发展、城市规模的扩大、城市化进程的加速、人口高度集中、 国民消费水平的提高，中国城市生活垃圾的产生量和堆积量均在逐年增加。图4 1 为我国自1 9 7 9 一1 9 9 9 年城市生活垃圾清运量与人均生活垃圾产量变化趋势图。近 几年我国城市生活垃圾的年增长率均在7 一9 。人均生活垃圾产量已超过1 0 k ( 人d ) ，超过了日本2 0 世纪8 0 年代末9 0 年代初的水平。日本此间的人均生活 垃圾产量变化趋势如图4 2 所示。 1 6 0 1 4 0 1 2 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 o n n -。- i nilill l_ 。_ 。_ 。 l 。i ，i 。l 。 i 。 1 9 7 91 9 8 3 1 9 8 71 9 9 1 1 9 9 51 9 9 9 口城市生活垃圾年清运量( 百万吨) 人均生活垃圾产生量( k g a 月) 图4 1 我国城市生活垃圾清运量与人均生活垃圾产生量变化趋势 9 西安建筑科技大学硕士学位论文 1 1 5 1 l o 1 0 5 l o o 9 5 9 0 1 9 8 41 9 8 61 9 8 81 9 9 01 9 9 2 1 9 9 4 圈4 21 9 8 4 - - 1 9 9 4 年日本人均生活垃圾产量变化趋势 4 1 2 我国城市生活垃圾产生量的影响因素 城市生活垃圾产生量主要与人口、经济发展水平、居民收、居民消费水平、民 用燃料结构等因素有关。 ( 1 ) 城市人口数量的影响中国城市生活垃圾总量的大幅度增加主要是由于城市 化规模的扩大以及城市数量和城市人口的增加所造成的。改革开放的2 0 多年来， 中国的城市化进程逐年加快，城市数量大幅度增加，城市规模不断扩大，城市非农 业人口迅速增长。至1 9 9 6 年中国人口已达1 2 亿，城市6 6 6 个，城市非农业人口数 超过2 亿，城市化水平达2 8 。其中：2 0 0 万人口以上的超大城市1 1 个，5 0 一2 0 0 万人口的中等城市1 9 5 个，2 0 万人口以下的小城市3 9 3 个。据国家建设部城市建设 发展司的预测，未来1 5 年内我国城市数量将超过8 0 0 个，城市人口数量将达到6 7 亿，占我国总人v i 数量的5 0 左右。1 9 8 6 - - 1 9 9 6 年间中国城市生活垃圾量与非 农业人口的关系如图4 _ 3 所示。从图4 3 中可见，我国城市生活垃圾的产量与城市 人i ：1 的增加几乎成正比关系增长，而且这一趋势随着我国城市化进程步伐的加快在 今后相当长的一段时间内仍将持续下去。可以肯定的讲，城市人口的数量是影响我 国城市生活垃圾总量的最主要因素。 ( 2 ) 国民经济发展水平的影响我国城市生活垃圾产生量与国内生产总值( g d p ) 的关系曲线见图4 4 。从图4 4 中可以清楚地看出经济发展水平对城市生活垃圾产生 量的影响。即随着g d p 的增长，城市生活垃圾产生量也随着增长，但当g d p 达到 一定值后，垃圾产量的增幅减慢，并逐渐趋于稳定。 一1 0 西安建筑科技大学硕士学位论文 1 2 0 x i 、 圆8 0 钆 蠹6 0 钧 2 0 1 2 0 0 x i 矿 1 0 0 0 x 1 0 5 8 0 0 l 旷 6 0 0 x l o ， 4 0 0 x 1 0 ， 2 0 0 1 0 5 0 图4 31 9 8 6 - - - 1 9 9 6 年间中国城市生活垃圾量与非农业人n 的关系 图4 4 我国城市生活垃圾产生量与g d p 间的关系 g d p 亿元 ( 3 ) 居民生活水平的影响城市生活垃圾产量与城市居民生活水平有一定关系。 经济发展，居民生活水平的提高，生活方式也随着发生变化，家具、生活用品等的 更新将加快，因而生活垃圾的产量无疑也随着增大。经济发达、居民生活水平高的 城市，其生活垃圾的产量一般比经济欠发达、居民生活水平相对较低的城市要高得 多。 -、嘲k繇翊 西安建筑科技大学硕士学位论文 4 2 城市生活垃圾成分分析 4 2 1 国内外城市生活垃圾成分、热值 世界各类国家城市生活垃圾的密度、水分、厨余、灰土、热值等的数值见表4 1 。 表4 1 各在国家城市生活垃圾的密度、水分、厨余、灰土、热值等数值 热值 国家类别 密度瓜g 肌一3含水量厨余含量灰土含量 k j k g l 6 3 0 0 发达国家 1 0 0 _ 一1 5 02 仔一4 0e 一3 0o 一1 0 1 0 0 0 0 4 0 0 0 。 较发达国家 2 0 伊一4 0 04 咿6 02 口一6 0 l 一3 0 6 5 0 0 1 5 0 0 发展中国家 2 5 伊一5 0 0剐) _ 一8 04 0 _ 一8 51 4 0 5 0 0 0 从表4 1 中可见，发展中国家的城市生活垃圾的组分、热值同发达国家的相比 差距较大。中国是一个发展中国家，经济实力、国民的生活水平、生活习惯等与发 达国家相比仍有一定差距。我国城市生活垃圾的成分、热值与发达国家的相比也有 很大的区别。表4 2 列出了我国部分城市与部分发达国家城市的城市生活垃圾组成。 由此可知，我国城市生活垃圾的特点是厨余、灰土、水分的含量高，热值低。一般 为厨余3 0 一5 5 、灰土1 0 9 舒一5 0 、水分4 0 6 0 、热值普遍低于4 0 0 0 k j k g ， 而美、日、德等发达国家则一般为厨余l o 盼一3 0 、灰土0 9 卜1 0 ，水分2 0 一 5 0 ，热值高于6 0 0 0 k j k g 。 表4 2 国内外部分城市生活垃圾组分( ) 城市厨余纸玻璃金属塑料织物灰土 纽约2 2 04 4 81 1 68 o5 14 o4 5 巴黎2 8 82 5 - 3 1 3 14 11 4 37 17 - 3 伦敦 2 8 o3 7 01 0 86 o5 23 49 6 上海4 2 7o 40 40 5o 55 3 8 北京5 0 64 2 0 90 8o 61 24 2 2 哈尔滨 1 6 63 60 92 61 5o 52 2 2 深圳5 9 4 1 l51 43 66 4 湛江3 7 10 9 o 71 2 _ 31 50 45 9 4 4 2 2 中国城市生活垃圾的成分、热值的影响因素 一1 2 西安建筑科技大学硕士学位论文 城市生活垃圾的构成、热值主要受地理条件、生活习惯、居民生活水平和民用 燃料结构的影响。我国城市生活垃圾在产量迅速增加的同时，垃圾的构成、热值也 发生了很大的变化。主要表现在有机成分及可燃成分增大。 a 民用燃料结构的影响民用燃料结构是城市生活垃圾的组分及热值的主要影响 因素。这主要是因为我国是一个以煤为主要能源的国家，煤作为能源占我国一次能 源消费总量的7 5 左右。煤炭不仅是我国的主要工业燃料，也是主要的民用燃料。 因而造成城市生活垃圾中含有大量的煤灰，可燃有机成分相应降低。 b 居民生活水平和消费结构的影响改革开放的2 0 多年来，我国城市居民的生 活水平不断提高，消费结构逐年改变，在1 9 8 6 - - - 1 9 9 6 年的l o 年间，我国城市居民 的收入提高了2 9 3 倍，塑料制品、家电、食物包装袋等过去发达国家的居民消费品 如今已普遍进入我国城市的居民家中。与此同时城市生活垃圾的成分与热值已发生 了很大的改变。广州市1 9 9 1 1 9 9 6 年城市生活垃圾的组分及热值数据见表4 3 。从 表4 3 中可见：城市生活垃圾中灰土的含量逐年下降，5 年间下降了约6 3 ；有机 物、高热值的塑料等可燃物的含量逐年提高，5 年间分别提高了约4 6 和2 1 5 ； 热值逐年增大，5 年间增大了1 6 4 3 。 表4 3 广j i 市1 9 9 1 - - 1 9 9 6 年城市生活垃圾的组分及热值 有机物纸、塑热值 年份灰土，玻璃金属，水分 料、布， k j 。k g 一1 1 9 9 14 6 3 44 1 1 75 6 11 6 6o 6 64 4 0 03 6 9 2 1 9 9 24 1 7 94 3 _ 3 l6 9 31 8 9o 6 74 4 2 63 6 9 7 1 9 9 33 7 7 04 5 5 48 5 7 2 1 60 6 94 8 8 63 6 8 6 1 9 9 42 1 1 94 7 9 01 5 9 22 9 9o 5 64 9 0 24 1 8 5 1 9 9 51 8 8 85 9 5 91 7 2 83 1 6o 5 25 0 0 54 3 7 4 1 9 9 61 7 1 26 0 1 71 7 7 93 3 70 4 95 0 1 24 4 1 8 c 城市特征的影响中国各地区的经济发展不平衡，各地区的生活习惯也不尽相 同，各城市的规模、性质、功能、地理位置也不尽相同，这就使得我国各城市生活 垃圾的构成、热值也不尽相同。一般来说：大城市的生活垃圾中有机成分占总量的 3 1 。3 6 以上，无机成分约占6 0 ，废品占4 6 ；中小城市的生活垃圾中有 机成分占总量的约2 0 ，无机成分约占6 5 ，废品占o 5 。此外，随着居民生活 1 3 - 西安建筑科技大学硕士学位论文 水平的提高和消费意识的变化及包装工业的发展，商品的包装形式越来越繁多，人 们的包装意识也越来越浓，一次性使用的商品、半成食品、精捡蔬菜等广泛地被使 用，这就使得这些附有城市生活垃圾中高热值的塑料成分成越来越多、生活垃圾的 热值也就随之显著增高。 4 3 临沂市垃圾成份分析 山东省临沂市位于山东省东南部，全境东西宽5 l 公里，南北长5 7 公里，总面 积1 7 4 8 平方公里，城区地势平坦，除金雀山、银雀山外，其余皆平原，海拔8 7 9 米。属暖温带季风区半湿润大陆性气候。四季分明，春季干燥多风，夏季炎热多雨， 秋季温度凉爽，冬季干冷少雪。临沂市是历史文化名城，鲁东南地区的商贸中心。 临沂市区划分为三大行政区：兰山区、罗庄区、河东区，包括3 0 个乡镇，1 1 2 3 个 村。改革开放以来，临沂市区国民经济和各项社会事业得到了很大发展，人民生活 水平有了较大提高。城市生活垃圾量也呈逐年上升趋势。临沂市现有垃圾处理场一 处，日处理量为6 0 0 吨，1 9 9 9 年，临沂市区年产垃圾量2 5 万吨，平均日产垃圾6 8 0 吨，对此，临沂市政府高度重视，并已将妥善处理日益增多的垃圾提到重要的议事 日程。2 0 0 2 年，临沂市一民营企业欲投资兴建垃圾焚烧处理厂，并委托我单位进行 前期工作，以下是调查结果。 截至2 0 0 1 年，包括流动人口在内，临沂市区总人口约为8 7 万。焚烧工程所处 理利用的垃圾主要来自市区的生活垃圾。临沂市城市生活垃圾的来源主要包括城市 居民生活垃圾、商业垃圾、街道清扫及企事业单位生活垃圾。表4 4 给出了1 9 9 8 年 至2 0 0 1 年临沂市区城市生活垃圾产生量的统计( 临沂市环境卫生管理处统计资料) 。 表4 4 临沂市区历年城市生活垃圾产生量( 吨) 年份1 9 9 8 芷1 9 9 9 生2 0 0 0 盆2 0 0 1 年 年产生量( t )2 5 4 3 0 02 7 3 7 5 02 9 9 3 0 03 2 4 8 5 0 目均产生量( t )6 9 6 7 5 08 2 08 9 0 统计结果表明，临沂市区2 0 0 1 年城市生活垃圾产生量为3 2 4 8 5 0 吨，全年曰均 产生量为8 9 0 吨。一年中城市生活垃圾产生量的高峰期为夏季和秋季，城市生活垃 圾日产量最高可达1 0 0 0 吨。人均垃圾产生量为1 0 2 k g a 。 临沂市区城市生活垃圾的组成主要可分为有机物( 包括植物类、动物类