上海市机电设计研究院有限公司 上海 200040
摘要：随着工业的发展，各类工业固体废弃物的产生量也不断加大，一般工业固体废物的处理已经成为摆在我们面前的一个难题。一般工业固体处理方式多种多样，一般有综合利用、填埋、焚烧、填埋等。其中焚烧处理具有减量化、资源化和无害化的特性，焚烧技术正逐步成为诸多城市处理一般工业固废的新趋势。采用合理有效的处理方式对一般工业固体废物的处理有积极作用，本文笔者根据项目实践经验对一般工业固体废弃物的焚烧处理技术方案进行了分析探讨。
关键词：一般工业固体废物；焚烧处置；方案研析
Research and analysis of general industrial solid waste incineration and disposal project plan
LI Sen、XuLiang
（Shanghai Institute of Mechanical & Electrical Engineering Co.,Ltd., Shanghai 200040）
Abstract: With the development of cities and the continuous expansion of industrial development zones, the production of various industrial solid wastes is also increasing. The disposal of general industrial solid wastes has become a problem before us. General industrial solid waste has various treatment methods, generally including comprehensive utilization of resources, landfill, incineration, and landfill after cement solidification. Among them, incineration has the characteristics of reduction, resource utilization and harmlessness, and incineration technology is gradually becoming a new trend in the treatment of general industrial solid waste in many cities. Adopting reasonable and effective treatment methods has a positive effect on the treatment of general industrial solid waste. The author of this paper analyzes and discusses the technical scheme of general industrial solid waste incineration treatment based on the practical experience of the project.
Key words: General industrial solid waste; incineration disposal; plan study and analysis
我国是世界上最大的发展中国家，也是目前经济发展最为迅速的国家之一，能源发展战略始终在我国的经济发展中占有重要地位。在世界的总储量中，我国的煤炭占11%，天然气占0.7%，石油占1.8%[1]。能源的相对短缺和能源结构的不合理以及在能源开发与利用过程中的低效率所造成的能源浪费和环境污染，正成为我国经济与社会可持续发展的重要制约因素。随着工业的发展，各类工业固体废弃物的产生量也不断加大，其有效的处理也逐渐得到社会各界的广泛关注。
一般工业固体废物面广量大，种类繁多，主要包括大宗工业固废（冶炼废渣、粉煤灰、炉渣、煤矸石、尾矿、脱硫石膏）、工业污泥、其它废物等[2]。目前一般固废主要处置方法是综合利用和填埋处置，其中90%以上综合利用，少量填埋处置，另有少部分混入生活垃圾焚烧厂焚烧处置。固废处置行业市场规模及增长趋势属于政策驱动型行业，《固废法》修订、《一般固体废物分类及代码》的实施对一般固废处置监管趋严。
鉴于政策的收紧和填埋资源的日益稀缺，一般固废焚烧处置项目在较长一段时间内会处于一个快速增长期。因此，如何在这一背景下，深入系统地分析一般工业固体废弃物焚烧处置方案，采取积极有效的措施提高资源利用效率显得尤为重要。本文主要根据项目实践经验对一般工业固体废弃物的焚烧处理技术方案进行了分析探讨。
1一般工业固体废弃物的概述
我国工业生产所产生的固体废弃物正呈现逐年上升的趋势，固体废弃物的年增长率达到了10%。这些固体废弃物的堆积不仅给自然生态环境带来污染，还占据了大量的土地用于堆放和填埋。由于缺乏合理有效的技术，使得大量的固体废弃物资源被浪费掉[3]。本文主要通过焚烧项目的方案比选阐述了焚烧工艺在一般工业固体废弃物处理中的应用。
2一般工业固体废弃物的危害
2.1对土壤的危害性
由于一般工业固体废物资源缺乏合理的再利用，大多数固体废物只能进行简单地堆放或填埋，这不可避免地会占用大量土地资源。许多工业固体废物具有固有的毒性，在风化和雨水侵蚀下，它们的有毒物质将继续渗入地下，导致土壤退化，对土地资源造成严重破坏，并导致地形和绿色植被被破坏[3]。
2.2对水资源的污染
进行简单堆放或填埋处理的工业固体废弃物由于雨水等因索的影响而进入江河湖泊近海等区域，对地表水资源造成严重的污染，同时深入地下的国内工业固体废弃物也会使地下水资源也受到严重的污染，对人们的身体健康造成了严重的危害[4]。
2.3对大气的污染
颗粒状的固体废弃物容易被风吹起而扩散到空气中。例如，煤灰中的颗粒物被风待到农作物上后，会对其产量造成严重的负面影响。有的固体废弃物在运输和处理中会产生对人体有害的有毒物质，被风卷入后可能会扩散到城镇中，对人体健康造成严重的伤害[4]。
3一般工业固体废弃物焚烧处理的优点
3.1发展可再生能源、优化能源结构
一般工业固废是工业发展的必然产物之一，通过发展一般工业固废热能转换技术可以高效、简单地利用一般工业固废所含的能源，替代煤炭、石油和天然气，缓解矿物能源供应压力，减少对矿物能源的依赖。项目的建设对于安全、环保、高效处置一般工业固体废弃物，变废为宝，优化能源结构将起到积极的促进作用。
3.2推进工业固废资源综合利用、改善资源浪费现状
目前各地以皮具、织布、化纤纺织等为主导的行业，每天产生大量的一般工业固体废弃物，这些资源废弃物均无固定的利用途径，大部分可作电厂燃料收集利用。
4一般工业固体废弃物焚烧处理工艺方案比选
4.1新建一般工业固废焚烧发电厂
处理物料为一般工业固废，主要包括造纸轻渣、建筑模板、家具板等。工业垃圾的主要特点是水分低，灰分低，热值高，物理成分复杂，含有腐败性有机物及有害物质。焚烧炉的设计必须充分考虑到工业垃圾在炉内停留时间燃烧温度，烟气在炉内的停留时间以及温度，从而达到完全燃烧控制恶臭及抑制二恶英的产生。
按燃烧方式的不同焚烧炉的形式可分为水冷机械炉排焚烧炉，流化床焚烧炉和热解气化焚烧炉。相关比较如下：
表1不同焚化炉对比表
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由于此类工业固废物的水份较低、热值较高（约4000kcal/kg），且具有波动性，焚烧炉选型需根据热值、垃圾组分等考虑确定。水冷炉排虽能适应较高垃圾热值情况，但炉排的故障率高且存在炉排漏水情况较多等问题，故本方案研析暂按循环流化床方案描述。
4.2现有燃煤发电厂改造掺烧(燃煤耦合生物质发电)
4.2.1燃煤耦合生物质发电技术分类
燃煤耦合生物质发电技术目前主要分为直接共燃、间接和并联耦合3种技术途径[5]。
（1）直接共燃
将生物质与煤掺混后共同制粉和混烧，或对生物质进行单独处理粉碎后送入燃煤锅炉与煤混烧。该方式对于燃料处理和燃烧设备要求较高，存在低温碱金属腐蚀，需进行锅炉燃烧器改造等。不是所有燃煤发电厂都能采用。与煤粉直接掺烧的生物质，由于和煤粉的性质、成分不同，容易出现飞灰可燃物升高和炉内结渣等问题。当掺烧比例过高时，燃烧后的灰渣利用也会受到影响。
（2）间接耦合
利用专设气化炉将生物质气化，燃气进入锅炉与煤混烧；生物质气化产生的燃气与煤混合燃烧，该技术是目前国内开展生物质耦合发电的主要应用技术，这种方式需要将生物质燃气总量控制在一定范围内，否则将会对燃煤锅炉产生影响。
国内多采用这个方法，但燃煤电厂应用生物质气化间接耦合发电技术改造时，需新增气化器、燃气系统及生物质燃料处理系统等，所需投资成本较大。
（3）并联耦合
利用单独锅炉进行生物质燃烧，产生的蒸汽进入燃煤机组的蒸汽系统发电。这种耦合方式因为存在相对独立的生物质锅炉系统，燃煤锅炉燃烧不产生影响，
但是系统复杂，投资造价要高。
4.2.2改造掺烧技术对比
表2改造掺烧技术对比表
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4.2.3现状及问题
燃煤耦合发电技术能否找到合适的大型掺烧机组是关键且经营自主性受限于原有改造电厂的归属。燃煤耦合生物质发电对于秸秆等具有一定的市场化应用，但对于耦合一般工业固废的燃烧，案例较少，开发方式、投资及运营成本等几乎没有经验数据。且对于燃煤电厂耦合生物质发电，对于原有的燃煤锅炉的改造较大，十分考验原燃煤电厂支持度与专业性。
4.3制备成型燃料外售
4.3.1RDF垃圾衍生燃料
RDF，即“垃圾衍生燃料”，是原生垃圾经一系列复杂工序制成的一种固体成形燃料。可直接燃烧，也可与煤粉、燃油和木屑等混烧，广泛应用于发电工程、供热工程等工业领域[6]。RDF具有燃烧稳定、易于运输及储存等特点。国外对RDF技术的研究起步较早，在美国、日本等国已得到广泛应用，并开始商业化发展，但由于多方面的原因国内RDF在商业方面还未得到广泛应用。
目前来说，国内制备1tRDF燃料通常需要3t原生生活垃圾或者农林废弃物。国内成套100t/d处理规模的RDF制备设备约2800万元，不含土建、厂房投资。而RDF的生产成本（包括运行电费、人工费、成形添加剂费用、设备折旧等费用）大约为200元/t左右。100t/d处理规模的RDF制备生产线，年运行成本超过600万元。
4.3.2成型燃料制备工艺现状
目前国内RDF的利用还处于摸索试错阶段，还有诸多问题亟待解决，主要问题包括RDF的标准体系问题、制备成型问题以及商业应用的机制问题。由于垃圾衍生燃料RDF属于非标燃料，市场无统一标准，就无法按照热值进行市场定价，容易出现低质高价，市场混乱的现象，正规是RDF制造商也缺乏推广应用的动力。RDF制备技术并不完全成熟，受限于原生垃圾的种类，易造成燃烧产生环保问题和锅炉腐蚀的问题。
5方案对比（以1000t/d为例）
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6结论
针对上述三个技术方案，优缺点分析如下：方案一具有投资高，收益高的特点。整个经营链条最集中，经营自主性强，抗风险能力强。方案二投资较高，收益核算受煤炭价格的影响，经济效益需融入到原有改造电厂主体一起核算。能否找到合适的大型掺烧机组是关键。经营自主性受限于原有改造电厂的归属。方案三投资最低，但收益也最低。外卖的收益受特殊燃料需求市场的影响（相当于是把需要改造的机组分散到各地，各接收机组正常需要焚烧固废的资质，并进行相应的改造），经济效益将被二次远距离运输和接收厂的改造成本所稀释。
综上所述，随着城市的发展和生态文明建设的持续推进，一般工业固体废物的安全、绿色、资源化处理将日趋重视[7]。可通过选取具有更高经济效益和利用率的焚烧技术加强固废处置能力建设、“无废城市”建设和精细化管理实现一般工业固体废物的“减量化、资源化、无害化”，避免“二次污染”，促进群众环境质量的稳步提升[8]。
参考文献
[1]高俊侠.新形势下一般工业固体废物处置及环境管理建议[J].生态环境与保护,2020,3(8):109-110.
[2]罗顺,游玉萍,林义民,等.我国工业固废的产业规模和处理技术现状[J].材料研究与应用,2018,12(03):34-38.
[3]谢商贵.工业固体废弃物资源综合利用技术现状[J].基层建设,2019,19: 50-55.
[4]魏在弟.工业固体废弃物管理中的困难及对策建议[J]中国资源综合利用,2019,37(4):127-129.
[5]毛健雄.燃煤耦合生物质发电超超临界机组较大幅度减排CO2的可行之路[C]//中国动力工程学会;中国电力科技网.中国动力工程学会;中国电力科技网,2017.
[6]杨虎,谢峻林,何峰,等.垃圾衍生燃料(RDF)的燃烧过程[J].环境工程学报,2017,11(003):1825-1830.
[7]孙青松.增强固废处理能力，提升资源化利用水平浅谈[J].城镇建设,2019,10:53-55.
[8]陈小亮.一般工业固体废物管理现状与对策研究-以上海市为例[J].环境保护科学,2019,45(6):21-24.