溫 冬，鄭鳳才，王明飛

（1.北京環(huán)境工程技術(shù)有限公司，北京 101102；2.北京市城鎮(zhèn)生活固廢綜合處理與資源化工程技術(shù)研究中心，北京 100091）

1 引言

21 世紀(jì)以來(lái)，盡管我國(guó)環(huán)衛(wèi)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)已經(jīng)越來(lái)越好，但相關(guān)投訴卻依然居高不下，行業(yè)需求不斷升級(jí)。分析原因，我國(guó)環(huán)衛(wèi)設(shè)施行業(yè)忽略了垃圾處理是一個(gè)完整鏈條的性質(zhì)，會(huì)造成污染物在不同處理環(huán)節(jié)、環(huán)境介質(zhì)、存在形態(tài)之間循環(huán)往復(fù)地遷移與轉(zhuǎn)化，污染減排變成了污染轉(zhuǎn)移、延伸與擴(kuò)散，環(huán)境質(zhì)量難以根本改善［1］。

垃圾分類本質(zhì)上就是垃圾處理路徑的升級(jí)。如果前端垃圾沒(méi)有變化，再好的技術(shù)也不能全方位地解決因垃圾帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。如果收集的垃圾成分沒(méi)有變化，也無(wú)法很好地解決大量滲濾液難處理的問(wèn)題［2］。

北京市的生活垃圾分類政策框架是在繼承2000年第1 次生活垃圾分類經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)2009年4 月第2 次生活垃圾分類試點(diǎn)和推廣逐步建立和完善的。2010 年上半年北京市在全市范圍內(nèi)選擇了600 個(gè)小區(qū)進(jìn)行生活垃圾分類試點(diǎn)試驗(yàn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)后，從2010 年下半年開始，逐漸向全市推廣，這一時(shí)期出臺(tái)的政策更有針對(duì)性，內(nèi)容更加細(xì)化［3］。

2019 年11 月27 日，北京市十五屆人大常委會(huì)第十六次會(huì)議決定對(duì)2011 年11 月發(fā)布的《北京市生活垃圾管理?xiàng)l例》做出修改，修訂的內(nèi)容涉及加強(qiáng)生活垃圾總量控制、推行生活垃圾分類、完善源頭減量措施、強(qiáng)化分類投放要求、健全分類處置流程、增加分類收集容器設(shè)置、加大宣傳示范等具體條款。

修訂后的《北京市生活垃圾管理?xiàng)l例》（以下簡(jiǎn)稱“新《條例》”） 于2020 年5 月1 日正式實(shí)施，標(biāo)志著北京市生活垃圾分類正式步入法治化、常態(tài)化、系統(tǒng)化軌道。新《條例》實(shí)施后，進(jìn)入垃圾焚燒廠的垃圾在數(shù)量、熱值、理化特性等方面會(huì)發(fā)生明顯變化，會(huì)影響現(xiàn)有垃圾焚燒設(shè)施運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性［4］。本研究對(duì)新《條例》實(shí)施后對(duì)現(xiàn)有垃圾焚燒設(shè)施的影響進(jìn)行了分析，提出了可行的工藝或設(shè)備應(yīng)對(duì)措施。

2 材料與方法

2.1 研究方法

1） 文獻(xiàn)研究法。通過(guò)查閱生活垃圾焚燒以及垃圾分類等相關(guān)文件和文獻(xiàn)［4-7］，如上海市人民政府辦公廳2018 年初印發(fā)的《關(guān)于建立完善本市生活垃圾全程分類體系的實(shí)施方案》、2019 年1 月31 日發(fā)布《上海市生活垃圾管理?xiàng)l例》、《北京市生活垃圾管理?xiàng)l例》、《北京市生活垃圾分類工作行動(dòng)方案》、首都城市環(huán)境建設(shè)管理委員會(huì)發(fā)布的《垃圾分類減量四個(gè)實(shí)施辦法》等，了解垃圾分類的研究現(xiàn)狀、前沿以及政府已出臺(tái)的相關(guān)政策，整體掌握了垃圾分類實(shí)施后對(duì)垃圾焚燒廠的影響。

2） 類比法。為了預(yù)判新《條例》實(shí)施后，進(jìn)入北京市垃圾焚燒廠的垃圾在數(shù)量、熱值、理化特性等方面將發(fā)生的變化趨勢(shì)，對(duì)已實(shí)施垃圾分類政策地區(qū)（如上海） 的垃圾分類情況進(jìn)行調(diào)研、總結(jié)，在此基礎(chǔ)上做了相關(guān)的假設(shè)研究。

3） 實(shí)地調(diào)研法。為了分析新《條例》的實(shí)施對(duì)北京市已建成垃圾焚燒設(shè)施的影響并提出改進(jìn)措施，對(duì)北京市部分垃圾焚燒廠進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研，掌握了上述垃圾焚燒廠的運(yùn)行現(xiàn)狀、處理能力、垃圾來(lái)源及運(yùn)行情況。

2.2 上海市垃圾分類政策及垃圾焚燒廠運(yùn)行現(xiàn)狀調(diào)研

2.2.1 垃圾分類政策實(shí)施現(xiàn)狀

上海市人民政府辦公廳于2018 年初印發(fā)《關(guān)于建立完善本市生活垃圾全程分類體系的實(shí)施方案》，上海市垃圾分類正式進(jìn)入“全程分類，整體推進(jìn)”的新階段。同年，上海市發(fā)布了《上海市生活垃圾全程分類體系建設(shè)行動(dòng)計(jì)劃（2018—2020 年）》，明確了上海市該項(xiàng)工作的時(shí)間節(jié)點(diǎn)、任務(wù)分工和工作目標(biāo)。上海市于2019 年1 月31日審議通過(guò)了《上海市生活垃圾管理?xiàng)l例》，為垃圾分類全程體系建設(shè)提供了法治保障，該條例于2019 年7 月1 日正式施行。

2020 年4 月15 日，上海市生活垃圾分類減量推進(jìn)工作聯(lián)席會(huì)議召開電視電話會(huì)議［8］。會(huì)議總結(jié)2019 年上海市生活垃圾分類工作：2019 年分類達(dá)標(biāo)率由2018 年年底的15%提高到90%，單位達(dá)標(biāo)率總體為87%，具體數(shù)據(jù)見表1。2020 年生活垃圾源頭分類目標(biāo)見表2。

表1 2019 年上海垃圾分類情況

表2 2020 年上海垃圾分類目標(biāo)

通過(guò)分析上海市垃圾分類的相關(guān)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)《上海市生活垃圾管理?xiàng)l例》（以下簡(jiǎn)稱《條例》）實(shí)施后，濕垃圾占收集到垃圾總量的25%～30%、干垃圾占收集到垃圾總量的50%～55%、可回收垃圾占垃圾總量的15%～20%。

2.2.2 垃圾分類政策實(shí)施后上海焚燒廠運(yùn)行情況

《條例》 實(shí)施后，分別對(duì)上海老港垃圾焚燒廠、上海黎明垃圾焚燒廠、上海金山垃圾焚燒廠的運(yùn)行情況進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)研，得到如下結(jié)論。

1） 入廠生活垃圾總量有所降低，但降低程度有限，目前進(jìn)入垃圾焚燒廠的垃圾量較分類前減少約5%～10%。分析主要原因：①上海市現(xiàn)有濕垃圾處理設(shè)施能力不足，分出去的濕垃圾最終大部分又回到了垃圾焚燒設(shè)施處理；②生活垃圾收集率提高。

2） 入廠生活垃圾熱值有所提高，但提高程度有限。進(jìn)入該垃圾焚燒廠的生活垃圾熱值較之前提高400～500 kJ/kg，噸垃圾發(fā)電量提升24～30 kW·h［5］。分析原因：①進(jìn)入生活垃圾焚燒設(shè)施的干垃圾中濕垃圾的含量減少，熱值提高；②熱值較高的可回收垃圾占比提高，導(dǎo)致進(jìn)入生活垃圾焚燒設(shè)施干垃圾的熱值提高量有限。

3） 焚燒廠鍋爐機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性提高，鍋爐機(jī)組使用壽命延長(zhǎng)。通過(guò)垃圾分類將生活垃圾中塑料、橡膠、金屬包裝、電池等進(jìn)行分類回收利用，焚燒垃圾成分簡(jiǎn)單，燃燒就會(huì)穩(wěn)定，并可提高焚燒廠鍋爐機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性，延長(zhǎng)鍋爐機(jī)組使用壽命，減少故障停爐次數(shù)，確保焚燒廠安全、環(huán)保、穩(wěn)定運(yùn)行。

4） 氣態(tài)污染物排放大幅減少，煙氣處理成本降低。從運(yùn)行數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)垃圾產(chǎn)生的臭氣量、滲濾液量有減少趨勢(shì)；煙氣中重金屬含量、氣態(tài)污染物排放量有減少趨勢(shì)；飛灰產(chǎn)生量、爐渣量等較之前有減少趨勢(shì)；同時(shí)煙氣處理時(shí)需要的熟石灰、活性炭、液堿等消耗量也會(huì)降低，節(jié)約生產(chǎn)成本。

3 結(jié)果與討論

北京市生活垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)起步較晚，高安屯生活垃圾焚燒發(fā)電廠是北京市第1 家垃圾焚燒發(fā)電廠，到目前為止，北京已建成的垃圾焚燒設(shè)施如表3 所示。

表3 北京市生活垃圾焚燒設(shè)施統(tǒng)計(jì)

新《條例》 實(shí)施后，將直接導(dǎo)致進(jìn)入北京市已建成垃圾焚燒廠垃圾的數(shù)量、組分、熱值等發(fā)生變化，從而對(duì)現(xiàn)有垃圾焚燒廠的運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性造成影響。

上海市與北京市均為特大型城市，人口數(shù)量均在2 000 萬(wàn)左右，年產(chǎn)生垃圾量相當(dāng)，而且，上海市已于2019 年7 月1 日正式實(shí)施垃圾分類政策。因此，借鑒上海市垃圾分類政策實(shí)施對(duì)上海已建成垃圾焚燒廠的影響情況來(lái)預(yù)測(cè)新《條例》實(shí)施后對(duì)北京市已建成垃圾焚燒廠的影響是可行的。通過(guò)對(duì)比上海市《條例》實(shí)施后對(duì)垃圾焚燒廠產(chǎn)生影響的分析，對(duì)實(shí)施新《條例》 后對(duì)北京市現(xiàn)有焚燒設(shè)施的影響做出如下判斷。

3.1 新《條例》對(duì)北京市現(xiàn)有焚燒設(shè)施的影響

3.1.1 進(jìn)入焚燒廠垃圾量的變化趨勢(shì)分析及對(duì)現(xiàn)有焚燒設(shè)施的影響預(yù)測(cè)

對(duì)比分析上海市與北京市垃圾產(chǎn)生量現(xiàn)狀與生活垃圾管理?xiàng)l例，最終預(yù)測(cè)北京市新《條例》實(shí)施后，廚余垃圾占收集到垃圾種類的25%～35%較為合理。根據(jù)2019 年《垃圾處理設(shè)施工藝處理過(guò)程物料監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析報(bào)告》，2019 年北京市各設(shè)施生活垃圾物理組成及工業(yè)分析見表4～5。

表4 2019 年北京市各設(shè)施生活垃圾物理組成 %

表5 2019 年北京市各設(shè)施生活垃圾工業(yè)分析

由表4～5 可知，北京市目前收集到的生活垃圾中廚余垃圾的平均占比為56.11%（表4 中“蔬果落葉+肉類+骨頭”平均值），含水率為62.44%?？深A(yù)測(cè)進(jìn)入生活垃圾焚燒設(shè)施的生活垃圾量較之前降低約20%～30%。通過(guò)對(duì)上海部分垃圾焚燒廠的調(diào)研可以得知，上海市《條例》實(shí)施后進(jìn)入垃圾焚燒廠的垃圾量將逐漸減少，最終將達(dá)到減量目標(biāo)值?？梢灶A(yù)測(cè)，進(jìn)入北京市垃圾焚燒廠的垃圾量短期內(nèi)不會(huì)有大的變化，幾年后可實(shí)現(xiàn)減量20%～30%的目標(biāo)值。

對(duì)現(xiàn)有焚燒設(shè)施的影響預(yù)測(cè)如下：

1） 入廠垃圾量的減少，將導(dǎo)致垃圾貼費(fèi)收入減少。

2） 對(duì)焚燒爐運(yùn)行的影響。常規(guī)垃圾焚燒爐的連續(xù)負(fù)荷能力為70%～110%，基于現(xiàn)狀考慮，新《條例》實(shí)施后，現(xiàn)階段入廠垃圾量減少20%～30%，不會(huì)影響焚燒爐的安全運(yùn)行。但垃圾焚燒爐長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行，會(huì)降低整個(gè)垃圾焚燒廠的經(jīng)濟(jì)性。

3） 減少滲濾液的產(chǎn)生量。新《條例》 實(shí)施后，進(jìn)入垃圾焚燒廠的生活垃圾含水率降低，直接導(dǎo)致垃圾滲濾液量的減少，參照上海垃圾焚燒廠的經(jīng)驗(yàn)，滲濾液產(chǎn)生量將減少1/3～1/2。垃圾焚燒廠滲濾液的減少，可以降低焚燒廠的滲濾液處置成本，直接表現(xiàn)為水處理藥劑和廠用電消耗減少，這對(duì)垃圾焚燒項(xiàng)目實(shí)際收益水平的提升最為直接和明顯［9］。

4） 垃圾貯坑臭氣的產(chǎn)生量減少。垃圾在貯坑中發(fā)酵產(chǎn)生臭氣的主要原因是生活垃圾中存在易腐化的廚余垃圾。新《條例》實(shí)施后，廚余垃圾的收集比例將提高，進(jìn)入生活垃圾焚燒廠垃圾中的廚余垃圾量較之前減少50%左右。

5） 降低垃圾焚燒廠用電率。垃圾分類政策實(shí)施后，由于滲濾液的產(chǎn)生量降低，滲濾液處理設(shè)施運(yùn)行時(shí)間會(huì)縮短，會(huì)直接減少滲濾液處理廠用電。

3.1.2 進(jìn)入垃圾廠垃圾組分變化趨勢(shì)及對(duì)現(xiàn)有焚燒設(shè)施的影響

新《條例》 實(shí)施后，隨著廚余垃圾分離量比例的增加，進(jìn)入垃圾焚燒廠垃圾的含水率降低；隨著可回收垃圾收集比例的提高，生活垃圾中塑料、橡膠、金屬包裝、電池等分類回收利用率增加。因此，進(jìn)入生活垃圾焚燒廠的垃圾成分變的較為簡(jiǎn)單［6］?？偨Y(jié)出新《條例》實(shí)施后入廠垃圾組分變化趨勢(shì)：①生活垃圾密度呈現(xiàn)整體波動(dòng)下降趨勢(shì)；②生活垃圾含水率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；③生活垃圾發(fā)熱量呈現(xiàn)升高趨勢(shì)；④生活垃圾濕基灰分平均值呈下降趨勢(shì)；⑤紙類呈明顯下降趨勢(shì)。但具體變化數(shù)值有待進(jìn)一步跟蹤檢測(cè)。

垃圾組分的變化將對(duì)現(xiàn)有垃圾焚燒設(shè)施產(chǎn)生如下影響。

1） 對(duì)焚燒爐運(yùn)行的影響：①進(jìn)入垃圾焚燒廠垃圾成分簡(jiǎn)單，使焚燒爐燃燒穩(wěn)定，從而提高鍋爐機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性，延長(zhǎng)鍋爐機(jī)組使用壽命，減少故障停爐次數(shù)；②進(jìn)入垃圾焚燒廠垃圾的熱值較之前有所提高，焚燒爐運(yùn)行過(guò)程中爐膛溫度升高，生成氮氧化物的濃度有所增加；爐排運(yùn)行溫度較高、爐墻會(huì)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，有可能影響焚燒爐安全運(yùn)行；③焚燒爐在運(yùn)行過(guò)程中，爐膛的溫度大多都保持在1 000 ℃以上，而焰心處的溫度更高，已達(dá)到煙氣中飛灰的熔融溫度，飛灰出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，垃圾焚燒爐將出現(xiàn)結(jié)焦積灰現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響焚燒爐安全運(yùn)行。

2） 垃圾焚燒后固態(tài)產(chǎn)物減少。進(jìn)入垃圾焚燒廠垃圾中無(wú)機(jī)物含量較之前大幅降低，從而導(dǎo)致垃圾焚燒后爐渣、飛灰產(chǎn)生量較之前有減少趨勢(shì)。

3） 對(duì)煙氣凈化系統(tǒng)的影響。最終進(jìn)入垃圾焚燒廠的垃圾量及組分會(huì)發(fā)生較大的變化，如熱值提高、含水率降低、金屬含量減少等。從而導(dǎo)致鍋爐出口的煙氣參數(shù)會(huì)發(fā)生較大的變化，如煙氣量、污染物濃度、含水率、重金屬含量等，需要對(duì)實(shí)際工況的煙氣參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，核算凈化工藝以及設(shè)備選型能否滿足新工況條件下的排放要求。垃圾分類后鍋爐出口煙氣會(huì)存在污染物濃度高、峰值波動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題，隨著排放要求的提高，煙氣凈化系統(tǒng)承擔(dān)的負(fù)荷會(huì)越來(lái)越大。垃圾分類對(duì)煙氣凈化系統(tǒng)的影響主要包括面對(duì)峰值波動(dòng)如何穩(wěn)定控制達(dá)標(biāo)排放和降低運(yùn)行成本。

3.1.3 進(jìn)入焚燒廠垃圾熱值變化趨勢(shì)分析及對(duì)現(xiàn)有焚燒設(shè)施的影響

新《條例》 實(shí)施后，進(jìn)入生活垃圾焚燒設(shè)施垃圾的熱值升高，但升高幅度有限［7］。主要原因有：新《條例》實(shí)施后，隨著廚余垃圾分離率的增加，進(jìn)入垃圾焚燒廠垃圾的含水率降低；隨著可回收垃圾分離率的提高，進(jìn)入垃圾焚燒廠垃圾的熱值有降低趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)比上海市《條例》 實(shí)施后，進(jìn)入垃圾焚燒設(shè)施的生活垃圾熱值變化情況，預(yù)判北京市新《條例》實(shí)施后，進(jìn)入垃圾焚燒設(shè)施生活垃圾的熱值較之前提高400～500 kJ/kg，噸垃圾發(fā)電量提升20～30 kW·h。

入廠垃圾熱值提高，最明顯的特征就是噸垃圾發(fā)電量增加。垃圾焚燒爐的額定熱負(fù)荷是一個(gè)定值，如果入爐垃圾熱值提高且超過(guò)焚燒爐設(shè)計(jì)額定熱值，必然導(dǎo)致入爐垃圾量低于焚燒爐額定焚燒量。入廠垃圾熱值提高后，為了保證現(xiàn)有垃圾焚燒爐正常運(yùn)行，垃圾焚燒爐始終面臨“吃不飽”的情況，導(dǎo)致垃圾焚燒爐運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。

3.2 新《條例》對(duì)北京市現(xiàn)有垃圾焚燒廠改進(jìn)措施研究

3.2.1 解決焚燒爐“吃不飽”的措施

根據(jù)預(yù)測(cè)，新《條例》 實(shí)施后進(jìn)入生活垃圾焚燒設(shè)施的生活垃圾量較之前降低20%～30%。對(duì)于現(xiàn)有垃圾焚燒爐而言，該入廠量在焚燒爐允許的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍內(nèi)（70%～110%），焚燒爐可以正常運(yùn)行，但運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。另外，如果焚燒爐長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)焚燒爐壽命有影響［10］。為保證垃圾焚燒廠能夠保持現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)效益及垃圾焚燒爐良好運(yùn)行，提出建議：①增加入廠垃圾貼費(fèi)；②協(xié)調(diào)更多的城鎮(zhèn)固廢進(jìn)入垃圾焚燒廠協(xié)同處置，例如廚余垃圾處理設(shè)施產(chǎn)生的沼渣、污水處理廠的污泥等。

3.2.2 焚燒過(guò)程中NOx濃度增高問(wèn)題

1） 在沒(méi)有設(shè)置SNCR 系統(tǒng)的焚燒廠增設(shè)SNCR 脫硝系統(tǒng)。

2） 在已設(shè)置SNCR+SCR 系統(tǒng)的焚燒廠，增設(shè)SCR 備用層的裝填來(lái)提高催化劑效率。

3） 采用煙氣再循環(huán)，即降低NOx的同時(shí)提高對(duì)流吸熱量。

3.2.3 垃圾焚燒爐運(yùn)行安全措施

1） 為保證爐排片在運(yùn)行過(guò)程中得到及時(shí)的冷卻，建議調(diào)整爐排運(yùn)行方式，調(diào)整各風(fēng)室一次風(fēng)配風(fēng)量。

2） 為保證焚燒爐在運(yùn)行過(guò)程中爐墻不出現(xiàn)高溫，建議更換較大風(fēng)量、風(fēng)壓的爐墻送、引風(fēng)機(jī)，加大爐墻冷卻能力。

3.2.4 解決余熱鍋爐發(fā)生積灰、結(jié)焦現(xiàn)象的措施

1） 爐膛溫度控制。結(jié)焦很大程度是受到了溫度的影響。CJJ 90—2009 生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)范表明，煙氣要在850～950 ℃的爐膛中停留2 s 以上，這樣做的原因就是為了讓二噁英可以完全分解。因此，為了滿足這一條件并且充分保證垃圾焚燒鍋爐的熱負(fù)荷，應(yīng)當(dāng)保證950～960 ℃的爐膛出口溫度范圍上限［11］。

2） 垃圾焚燒爐熱負(fù)荷以及蒸發(fā)量的控制。在保證垃圾焚燒爐充分燃燒的前提下，最大程度地將焚燒爐的熱負(fù)荷進(jìn)行有效把控，確保鍋爐處在最大蒸發(fā)量的狀態(tài)。垃圾焚燒爐在運(yùn)行一段時(shí)間過(guò)后，不可避免會(huì)有輕微的結(jié)焦積灰現(xiàn)象發(fā)生，而此時(shí)就應(yīng)當(dāng)根據(jù)垃圾焚燒爐運(yùn)行的時(shí)間對(duì)最大蒸發(fā)量進(jìn)行降低。這樣做是因?yàn)樵诖蠖嗬贌隣t實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，焚燒爐的出力會(huì)被人為提高，會(huì)出現(xiàn)較高水平的爐膛出口單位界面熱負(fù)荷以及焚燒爐內(nèi)單位容積熱負(fù)荷，垃圾焚燒爐內(nèi)的熔融飛灰也會(huì)隨之增加。

3） 風(fēng)量和風(fēng)溫控制。要將一、二次風(fēng)的風(fēng)量進(jìn)行優(yōu)化，確保省煤器后有6%～9%的含氧量。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行調(diào)整，可以將含氧量控制在6%～7%。

4 結(jié)論

新《條例》 實(shí)施后，進(jìn)入垃圾焚燒廠的垃圾在數(shù)量、熱值、理化特性等方面將發(fā)生明顯變化，可通過(guò)相應(yīng)焚燒爐工藝改進(jìn)措施避免上述變化對(duì)垃圾焚燒廠的影響，以保證垃圾焚燒廠的安全性、經(jīng)濟(jì)性。