1生活垃圾焚烧发电技术背景生活垃圾主要包括无机物及有机物，其中有机物包括厨余、纸类、木类、橡塑、纤维，无机物包括玻璃、金属、渣土砖瓦[1]。垃圾长时间堆积不仅占用空间，还会出现所谓的垃圾围城现象，并且释放大量氨、硫有害气体，有机、无机污染物及致病微生物和垃圾渗滤液等有害物质，给人类生活环境造成了严重的污染。截止到目前，垃圾处理主要方式有焚烧、堆肥和填埋[2]。（1）填埋法是一种较传统的垃圾处理方式，我国很多地区大都是直接采用此方法处理。该方法是将事前预备好的土坑中填入垃圾然后用土盖住并压实。填埋法的好处是简单且易于操作，但缺点是大量的垃圾长期在土中积聚后产生的垃圾渗滤液很有可能造成二次污染，而且该方法占地面积较大，会造成巨额费用。（2）堆肥法是将垃圾依次堆积起来，利用微生物的氧化分解作用将垃圾中的有害有机物质分解成无害的无机物，最终转变成腐殖质。但是长期的堆肥很容易造成对地下土壤或水分的破坏，因此该方法不适合经常使用。（3）垃圾焚烧发电的流程如图1所示。焚烧法是目前国内外比较普遍使用的一种垃圾处理方法，该方法是将垃圾填放到高温炉中，然后进行充分的燃烧，使其最终成为残渣固体。它可以将生活垃圾中有害的污染物通过燃烧的充分氧化作用转变成无害的物质，而且该方法可将垃圾的体积减小到原来的90%以上，大大减少了占地空间，更重要的是能够将垃圾焚烧过程中产生的热量进行发电和供暖，实现能源二次利用。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.02.015.F001图1垃圾焚烧发电流程图由于垃圾中含有大量的有毒有害物质，所以要先对其进行分选，筛选热值较低或有害物质，送入垃圾贮存坑中放置1周左右。在这期间不断通过机械搅拌或切碎，并进行垃圾渗滤液的收集。其次将垃圾通过吊车送入焚烧炉中，在几百摄氏度的高温下焚烧，该过程中会产生一定量的烟气和灰渣。余热锅炉把炉中的热量转化为温度较高的蒸汽作用在汽轮发电机上，将动能转化为电能最终实现发电。在焚烧的过程中，烟气会包含一些有害物质，如二噁英，所以必须改善烟气处理技术或者燃烧条件使垃圾中的物质充分燃烧以减少二噁英的排放。像灰渣和飞灰包含各种重金属比如汞、镍、铅、锌等并最终经过固化后运送到填埋场填埋处理。焚烧炉有多种设计类型，对整个焚烧过程起着至关重要的作用。目前常用的垃圾焚烧炉主要有两种：一种是机械炉排炉；另一种是流化床焚烧炉。机械炉排炉由于技术娴熟、处理范围广，是当前世界多个国家广泛使用的焚烧炉。我国垃圾的主要特点是成分复杂多样、热值较低、含水率高，所以在采用炉排炉时需要通过借鉴国外的技术经验并结合本国的实际状况。22014年至2018年我国垃圾焚烧发电情况随着我国人均经济不断增长，垃圾产量不断增加，需要扩建更多的垃圾焚烧处理厂。根据《中国统计年鉴》，汇总整理2014年至2018年的生活垃圾数量和无害化处理厂数量的数据，具体如图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.02.015.F002图22014～2018我国垃圾焚烧清运量及无害化处理厂数量由图2可知，2014年的生活垃圾清运量为17 860.2万t，2018年的清运量最高，为22 801.8万t。2014年的无害化处理厂数是818座，2018年达到1 091座，表明5年里我国生活垃圾清运量和无害化处理厂数持续稳定的增长。 2014年至2018年生活垃圾的无害化处理情况如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.02.015.T001表12014年至2018年生活垃圾无害化处理状况年份无害化处理量/万t无害化处理率/%无害化处理能力/(t/d)201416 393.791.8533 455201518 013.094.1576 894201619 673.896.6621 351201721 034.297.7679 889201822 565.499.0766 195我国在2018年采用无害化处理生活垃圾的总量达到22 565.4万t，其处理能力比去年增加了1 531.2万t，相应的处理率达到99.0%，比2017年增加1.3个百分点，而处理能力达到了766 195 t/d。从上面数据的分析可以看出，近些年来由于垃圾数量的不断增多，导致需要增设大量垃圾处理设备和场地来减轻我国的垃圾“围城”及处理困难等问题，以减轻环境承载负荷，避免产生大气、水和土壤的一次甚至二次污染。另一方面也说明了我国的垃圾处理技术与能力在日益加强和完善，通过借鉴国外技术与本国实际情况相结合，使垃圾焚烧处理技术先进化、焚烧处理设备国产化。3垃圾焚烧发电实例分析3.1北京市各区生活垃圾处理实例北京作为我国的首都，地处华北平原。数据显示2020年北京常住人口达2 153.6万人，其中城镇人口为1 865万人，占常住人口比重为86.6%，而常住外来人口为745.6万人，占常住人口的34.6%。因此北京市人口生活垃圾排放量在逐年递增。垃圾长时间的堆积会释放出有毒有害的气体和垃圾渗滤液，导致空气和土壤受到严重的污染。目前来说，北京市的垃圾焚烧处理能力多达2万t，焚烧处理率可达70%。北京6家垃圾焚烧处理厂以及主要的处理工艺如表2所示[3]。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.02.015.T002表2北京生活垃圾焚烧处理情况序号设施名称设施位置主要处理工艺设计处理能力/(t/d)1高安屯垃圾焚烧厂朝阳区焚烧1 6002朝阳垃圾焚烧中心朝阳区焚烧1 8003顺义区垃圾综合处理厂顺义区焚烧、卫生填埋1 1404平谷区垃圾综合处理厂平谷区焚烧3005怀柔区生活垃圾焚烧发电厂怀柔区焚烧6006通州区垃圾运转站通州区转运800从表2中可以看到朝阳区垃圾焚烧中心的每日设计处理能力最高，为1 800 t/d。平谷区垃圾综合处理厂焚烧的每日处理能力则较低，为300 t/d。而顺义区垃圾综合处理厂处理工艺包括焚烧及填埋，日处理能力达1 140 t/d。北京市顺义区人民政府2018年数据显示，首个垃圾焚烧发电项目，生活垃圾焚烧处理厂二期工程的垃圾日处理量可达700 t[4]，通过焚烧用来发电的年发电量大约为8 000万kWh。该工程设备采用的是2台日处理能力为350 t的机械炉排炉和2套6 MW汽轮发电机组，运用垃圾焚烧发电处理工艺，使垃圾处理达到了很好的处理效果。但是也有数据显示北京市的垃圾焚烧处理花费较为昂贵。所以对于目前北京垃圾处理现状提出的建议是降低运行成本，提高垃圾焚烧的社会价值。3.2生活垃圾焚烧发电碳减排计算生活垃圾焚烧发电项目的实施可以减少污染，还可以给人类的生活提供方便，对促进社会经济有着重要的意义。在实行生活垃圾焚烧发电项目的同时也需要计算该项目所减少的碳排放。生活垃圾焚烧发电碳减排计算如下：QR= QS-QT (1)式中：QR ——生活垃圾焚烧发电碳减排量；QS——所节约标准煤的CO2排放总量;QT ——垃圾焚烧CO2排放总量。垃圾CO2减排量Q计算如下，其中焚烧炉中CO2的排放总量Q排以在线监测仪表计量为准：Q=Q1×W×2.493W1-Q2 (2)式中：Q1——焚烧燃烧量, t;W——单位质量的可燃垃圾完全燃烧时所放出的热量，W；常数2.493——标准煤燃烧时排出的二氧化碳量的换算系数；Q2——生活垃圾焚烧发电厂在运行中间排出烟气CO2的量，t；W1 ——标准煤热值。垃圾焚烧将废弃物的热量通过蒸汽发电机组使热能转化为电能，然后通过电厂提供发电，可以代替传统的燃煤发电，减少温室气体的排放。但是垃圾燃烧本身也会释放一定量的二氧化碳，所以在计算垃圾焚烧的碳减排量时需要减去这部分的排放，即可得到最终的碳减排量。4结语(1) 垃圾焚烧发电的特点是具有多重属性，既是环保行业、公共事业，也是一项现代服务行业。满足了“减量化、资源化、无害化”的要求，实现了节能减排的效果[5]。从综合方面考虑，常用的3种垃圾处理方式中，垃圾焚烧发电技术具有明显的优势。(2) 通过比较我国2014年至2018年的垃圾焚烧发电数据可以看出，垃圾焚烧处理厂每年都在加大投入运行和扩建，并且日处理垃圾的能力不断增强，日处理量日益增加，取得了相当可观的处理效果。(3) 通过对北京市各区垃圾处理工艺和能力的比较可以看出焚烧处理技术的先进性和可行性，运用垃圾焚烧发电技术取代燃煤发电不仅可以减少了二氧化碳的排放和污染，而且还能在很大程度上节约能源。(4)垃圾焚烧处理技术仍存在一定的弊端，例如垃圾焚烧后会产生灰渣，释放出很多有害物质，用普通的处理方式难以净化。如二噁英为有毒有害物质，在国际上被公认为一级致癌物质，而且垃圾焚烧发电耗资也比较昂贵、操作程序相对复杂。虽然我国垃圾焚烧发电技术在不断完善，但迄今为止还尚未成熟，需要进一步去探索和实践[6]。(5)垃圾焚烧发电的优点是处理效率高、垃圾减容效果好，通过垃圾焚烧还可以有效回收各种能源，实现经济和可再生能源循环利用的效果[7]。