我国生活垃圾焚烧技术发展与二恶英控制
一、我国垃圾焚烧技术应用现状
（一）总体状况
由于生活垃圾焚烧技术具有占地小、处理时间短、减量化显著、场地选择较易、无害化较彻底以及可回收余热等优点，因此近年来在我国得到了较快发展。据2008年9月底的最新统计资料，全国共建设生活垃圾焚烧厂100座，其中建成56座，在建44座，超过70%的生活焚烧厂集中在我国经济最为发达的东部地区，广东、浙江、江苏和4个直辖市位居前四位，四地合计占全国生活垃圾焚烧处理总量的近六成，我国城市生活垃圾通过焚烧处理的比重达13%，已接近国际平均水平。80%以上的生活垃圾焚烧厂是在近5年建设的，上海环境集团等专业从事生活垃圾焚烧厂投资、建设、运行的龙头企业也已经开始形成。
（二）地区分布
我国生活垃圾焚烧厂主要集中在经济发达的东部地区（见表1）。
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（三）炉型分类
生活垃圾焚烧厂中炉排炉和流化床，引进设备（技术）和国产化设备细分市场（见表2）。
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（四）市场主体
若干专业从事生活垃圾焚烧厂投资、建设、运行的龙头企业已经开始形成（见表3）。
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二、国外垃圾焚烧技术应用现状
据欧洲垃圾发电企业联盟（CEWEP）2006年统计，全世界现有生活垃圾焚烧厂约2100座，其中生活垃圾焚烧发电厂约1000座；总焚烧处理能力约为62.1万吨/日，年焚烧生活垃圾量约为1.65亿吨，相当于中国城市生活垃圾年清运量。
生活垃圾焚烧厂主要分布于发达国家和地区，共有35个国家和地区建有生活垃圾焚烧厂。按生活垃圾年焚烧处理能力分析，欧盟19国家占38%，其次日本占 24%，美国占19%，东亚部分地区（中国、中国台湾、韩国、新加坡、泰国等）占15%，其它地区(俄罗斯、乌克兰、加拿大、巴西、摩纳哥等)占4%。
三、我国垃圾焚烧技术发展趋势
（一）政策法规支持焚烧技术发展
建设部、国家环保总局、科技部于2000年5月29日发布《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》（建城[2000]120号）：在具备经济条件、垃圾热值条件和缺乏卫生填理场地资源的城市，可发展焚烧处理技术。
国家发改委于2006年1月4日发布的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》（发改价格[2006]7号）规定：生物质发电项目上网电价实行政府定价的，由国务院价格主管部门分地区制定标杆电价，电价标准由各省（自治区、直辖市）2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价组成。补贴电价标准为每千瓦时0.25元。
国务院于2007年6月3日发布的《中国应对气候变化国家方案》（国发〔2007〕17号）规定：大力推进生物质能源的开发和利用，在经济发达、土地资源稀缺地区建设垃圾焚烧发电厂。大力研究开发和推广利用先进的垃圾焚烧技术，提高国产化水平，有效降低成本，促进垃圾焚烧技术产业化发展。
（二）专业规划谋划近中期布局
建设部于2006年10月8日发布《全国城镇环境卫生“十一五”规划》（建城[2006]243号）：东部地区的垃圾处理应以卫生填埋为基础，在具备条件的城市，鼓励采用以焚烧为主或与生化处理技术多种方式进行有机组合；在西南地区，现阶段可以卫生填埋处理为主，随着经济的发展，逐步加大焚烧或生化处理技术的使用比例。
国家发改委于2008年3月3日发布的《可再生能源发展“十一五”规划》（发改能源[2008]610号）规定：到2010年，建成垃圾发电装机容量50万千瓦。重点在经济较发达、土地资源稀缺地区，特别是南方地区的大城市（主要是直辖市、省会城市和沿海及旅游城市）建设垃圾焚烧发电厂。
（三） 环境影响评价属地化管理
国家环保总局、国家发改委于2006年6月1日发布的《关于加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》（环发〔2006〕82号）规定：生活垃圾焚烧发电项目环境影响报告书应报国务院环境保护行政主管部门审批。
两年多后的2008年9月4日，环保部、国家发改委、国家能源局发布的《关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》（ 环发〔2008〕82号）规定：生物质发电项目环境影响报告书（表）报项目所在省、自治区、直辖市环境保护行政主管部门审批。
两个同为82号的规划性文件见证了两年间，生活垃圾焚烧厂环境影响评价的审批权从地方到中央，再从中央返回地方的过程。
（四）大型垃圾焚烧厂引领市场
生活垃圾焚烧技术较复杂、投资较大，技术应用的门槛较高。不仅需要以经济基础为支撑，还应满足生活垃圾中可燃成分比重较大、热值较高的属性，而且宜有一定的规模效应，使得生活垃圾焚烧余热具有较好的发电收益才能保障生活垃圾焚烧厂的顺利运营，因而，我国新建生活垃圾焚烧厂的建设规模普遍大于800吨／日。而单炉规模小于500吨／日的进口设备不再免税的新政策也助推生活垃圾焚烧厂向大型化发展。
（五）炉排炉与流化床同步发展
国外发达国家的生活垃圾焚烧炉主要采用机械炉排炉，其技术成熟，运营稳定。中国的经济实力强的超大城市和特大城市，垃圾产生量大，对环境要求高，也主要采用进口炉排炉焚烧技术，如上海、北京、天津、重庆、广州、南京、成都、青岛等。目前国产炉排炉技术的大型化发展趋势已经体现，在近中期国内单炉为300 —600t/d规模的炉排炉成套设备的研发是科技攻关的重点，其研制成功将会大大地降低生活垃圾焚烧厂的建设成本，促进我国炉排炉技术的应用和普及。
而对于内陆城市和经济较发达地区，由于国产化流化床焚烧炉的价格优势以及掺煤获得的经济收益，仍将具有较大的吸引力。
（六）余热利用将仍以发电为主
生活垃圾焚烧余热利用主要有发电、供热和热电联产等三种方式。受我国可再生能源政策的影响，优惠的电价使得发电成为我国绝大部分生活垃圾焚烧厂热能利用的唯一选择，仅有极少部分生活垃圾焚烧厂采用供热或热电联产的热能利用方式。而在国外发达国家，利用垃圾焚烧热能的方式呈多元化，如供应工业用蒸汽、温水澡堂、游泳馆、热带植物园等。日本北海道还利用生活垃圾焚烧余热清除道路积雪。
在蒸汽参数方面，通常生活垃圾焚烧厂余热锅炉的蒸汽参数采用中温中压参数(4MPa和400℃)。若提高蒸汽参数将有助于提高余热利用效率，提高发电量，增加生活垃圾焚厂的收入，同时也会加剧余热锅炉材料的腐蚀，缩短设备的使用寿命，增加折旧成本。目前，广州市李坑生活垃圾焚烧厂采用的三菱重工焚烧炉，首次在国内尝试使用中温次高压的余热锅炉，其蒸汽参为 6MPa/450℃。采用中温次高压参数的经济性和对中国国情的适应性目前还在探索中。
在流化床技术中，已有部分厂商开始采用“外置过热器”技术，这种技术可以杜绝金属酸性腐蚀，提高设备使用寿命与设备运行时间，同时还能提高蒸汽温度，增加发电效率和换热效率。
（七）干法烟气处理工艺比例增加
生活垃圾焚烧厂的烟气中含有大量的酸性气体，通常的处理方法有三种，即干法、湿法和半干法。干法工艺简单，投资省，运营费用低，污染物去除率相对较低；湿法工艺复杂，投资高，运营费用高，污染物去除率高，有废水需要处理。半干法则介于干法和湿法之间，工艺处理效果较干法好，投资较湿法低。因而，2000 年我国发布的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》中明确指出，“烟气处理宜采用半干法加布袋除尘工艺”。
近年来随着干法工艺的进步和发展（如石灰粒度更细化、石灰喷射装置更优化等），其处理效果有较大提高，在国外的应用有所增加。以日本为例，由于东京都对环境要求较高，烟气处理均采用湿法处理工艺，而东京都以外生活垃圾焚烧厂的烟气处理主要采用干法处理工艺。国内采用干法处理工艺的生活垃圾焚烧厂近几年也有增加的趋势。
（八）投融资模式趋于多元化
我国传统的生活垃圾处理设施主要是采用“政府投资建设，事业单位运营”的模式。这种模式对于卫生填埋场等管理要求相对较低的方式较为适用，而对于焚烧项目，地方政府通常受到技术水平和人才资源的限制，难以自建自管。
近年来，随着我国产业化政策的推广和投融资体制的改革，大量民营或国外资本进入到生活垃圾焚烧处理领域，“特许经营(BOT）”模式开始得到较多应用。采用 BOT模式有助于推动生活垃圾焚烧项目的建设进程，提高运作效率，引进技术、人才及现代化管理水平，有诸多有利方面，只是这一切均需要政府买单。考虑到企业投资通常是以追求利益最大化为基本目的，不仅要收回投资，还要缴纳税费和获取利润，因而从长远看，政府采用BOT方式需要支付更多的成本。
（九）相关标准逐步建立完善
随着生活垃圾焚烧技术的发展，相关标准建设也在逐步建立完善，我国已经发布的标准有《生活垃圾焚烧污染控制标准》、《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》、《生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准》等，即将发布的标准有《生活垃圾焚烧厂运行维护与安全技术规程》、《生活垃圾焚烧炉及余热锅炉》、《城市生活垃圾焚烧厂评价标准》、《生活垃圾焚烧炉渣集料》、《医疗废物焚烧环境卫生标准》等，更多的相关标准也会在今后几年陆续发布。
四、垃圾焚烧厂二恶英的产生和排放
（一）二恶英的产生
生活垃圾在焚烧过程中，二恶英的生成机理相当复杂，至今为止国内外的研究成果还不足以完全说明问题，已知的生成途径可能有：
1.生活垃圾中本身含有一定微量的二恶英，由于二恶英具有热稳定性，虽然大部分二恶英会在高温燃烧时得以分解，但仍会有一小部分的二恶英在燃烧以后排放出来。
2.在燃烧过程中由含氯前体物生成二恶英，前体物包括聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等，在燃烧中前体物分子通过重排、自由基缩合、脱氯或其他分子反应等过程会生成二恶英，这部分二恶英在高温燃烧条件下大部分也会被分解；
3.不当因燃烧不充分而在烟气中产生过多的未燃烬物质，并遇适量的触媒物质(主要为重金属，特别是铜等)及300～500 ℃的温度环境，则在高温燃烧中已经分解的二恶英有可能会重新生成。
（二） 二恶英的控制
国内外的研究和实践均表明，减少生活垃圾焚烧厂烟气中二恶英浓度的主要方法是采取有效措施控制二恶英的生成。这些控制措施主要包括：
1.选用合适的炉膛和炉排结构。使垃圾在焚烧炉得以充分燃烧，烟气中CO的浓度是衡量垃圾是否充分燃烧的重要指标之一，CO的浓度越低说明燃烧越充分，烟气中比较理想的CO浓度指标是低于60mg/ m3。
2.控制炉膛及二次燃烧室内，或在进入余热锅炉前烟道内的烟气温度不低于850℃，烟气在炉膛及二次燃烧室内的停留时间不小于2s，O2浓度控制在6%~12%之间，并合理控制助燃空气的风量、温度和注入位置。
3.缩短烟气在处理和排放过程中处于300～500℃温度域的时间，控制余热锅炉的排烟温度不超过250℃左右。
4.选用高效袋式除尘器，控制除尘器入口处的烟气温度低于200℃，并在进入袋式除尘器的烟道上设置活性碳等反应剂的喷射装置，进一步吸附二恶英。
5.根据需要适当投加碱性物质、含硫含氮化合物等抑制剂。
6.在生活垃圾焚烧厂中设置先进、完善和可靠的全套自动控制系统，使焚烧和净化工艺得以良好执行。
7.通过分类收集或预分拣控制生活垃圾中氯和重金属含量高的物质进入拉圾焚烧厂。
8.由于二恶英可以在飞灰上被吸附或生成，所以对飞灰应按照相关标准要求进行稳定化和无害化处理。
（三）二恶英的排放
德国2003年的一份研究报告表明，生活垃圾中本身含有约为50 ng/ kg的二恶英，由于二恶英具有热稳定性，约有32.37 ng / kg （占64.7%）的二恶英在高温燃烧时得以分解，但仍会有35.3%左右（约为17.63 ng / kg）的二恶英在燃烧以后排放出来。这排放出来的17.63 ng / kg的二恶英，在烟气中的含量约为0.48 ng / kg，占原始值的0.96%；在炉渣中约占1.75 ng / kg，占原始值的3.5%；在飞灰中约占15.40 ng / kg，占原始值的30.8%（资料来源：TWGComments [2003]”TWGComments on Draft 1of Waste Incineration BREF）。
日本酒井伸一等也进行了类似的研究，研究结论是生活垃圾本身的二恶英含量为 1.4-50.2ng/kg，如果按照烟气中二恶英的排放允许浓度0.1ng-TEQ/Nm3来设计生活垃圾焚烧厂，那么生活垃圾在焚烧后排放的二恶英仅为2.9 ng/kg，也就是说绝大部分的二恶英在焚烧过程中得以分解（日本第8次废弃物学会研究发表会讲演论文集）。
2005 年9 月，德国环境部(BMU)在一份报告中指出：“尽管1985 年以来，生活垃圾焚烧规模增加1 倍，但由于执行了严格的排放标准, 生活垃圾焚烧已不再是大气中二恶英、重金属和烟尘等污染物的显著排放源。在德国所有的66个生活垃圾焚烧厂中，由于按照法规要求配置了袋式除尘器，二恶英年排放量由400g下降到不足0.5g，下降到1/1000。”比较其他工业排放，该报告中指出，“生活垃圾焚烧污染物排放下降最显著，在1990年德国生活垃圾焚烧二恶英年排放量约占全部的三分之一，而到2000 年，这一比例下降到不足百分之一”。
根据美国环保署（EPA）2004年统计资料，美国生活垃圾焚烧厂的二恶英排放量从1987年的1000g下降到2002年的12g，15年间下降了83倍。而2002年美国庭院垃圾露天焚烧产生的二恶英排放量则高达600g，是生活垃圾焚烧厂排放量的50倍。
据日本环境省专家是泽裕二的研究报告，1997年日本二恶英的年排放量约为8000g，其中生活垃圾焚烧产生了约5000g，占62.5%；经过努力，2004年日本二恶英的年排放量下降为350g，其中生活垃圾焚烧产生量仅为64g，占18.3%，7年间二恶英排放总量下降到1/23，生活垃圾焚烧二恶英排放量下降到1/78。
根据奥地利环保部门2000年的统计资料，生活垃圾焚烧厂的二恶英排放浓度仅为燃煤炉的1/84，吸烟的1/14，汽车尾气的1/10，木材燃烧的1/6，石油燃烧的1/4，也低于气体燃料燃烧时排放的二恶英浓度。
我国已投产的生活垃圾焚烧厂均委托国家核准的专业监测单位对二恶英的排放进行了检测，从监测结果看，采用引进设备或引进技术的生活垃圾焚烧厂全部能达到 0.1ng-TEQ/Nm3的国际标准（我国的现行标准是1.0ng-TEQ/Nm3）。下面是几个实例：上海江桥焚烧厂0.038ng-TEQ /Nm3，上海御桥焚烧厂0.018ng-TEQ/Nm3，天津双港焚烧厂0.038ng-TEQ/Nm3，广州李坑焚烧厂0.056ng-TEQ /Nm3，深圳南山焚烧厂0.031ng-TEQ/Nm3，中山中心组团焚烧厂0.049ng-TEQ/Nm3。
五、二恶英排放与人体健康
（一）评价标准
二恶英的环境影响评价采用环保部推荐的标准，也是目前世界上最严格的评价标准。
1.日本环境质量标准（2002年7月环境省告示第46号）：大气中年平均浓度值不超过0.6 pgTEQ/m3。
2.世界卫生组织（WHO）标准：通过呼吸对人体健康产生影响的限值：0.4pgTEQ/kg体重（为人体每日最大允许摄入量4 pgTEQ/kg体重的10%）。
（二）预测分析
1.上海江桥生活垃圾焚烧厂技改及扩能工程
该工程在正常排放时，二恶英的一次浓度最大值为0.035~0.130pgTEQ/m3，年平均值在阳光威尼斯为0.001~0.0025 pg TEQ/m3、在真建新村为0.001~0.002 pg TEQ/m3，远优于环境质量推荐标准（均低于标准限值0.6 pgTEQ/m3的1%）。
该工程在非正常排放时（即一台烟气处理设备因故障不起作用、且持续一小时），以一个成年人处在二恶英最大落地浓度处24小时计，其通过呼吸摄入体内的最大量在0.010~0.037 pgTEQ/kg体重，相当于推荐标准值的2.5%~9.2%。
可见在正常排放和非正常排放情况下，该工程排放的二恶英对周边敏感人群的健康都是安全的。
2.日本某生活垃圾焚烧厂
该生活垃圾焚烧厂的处理能力为1200吨/日，烟气中二恶英的排放浓度限值为0.1ng-TEQ/Nm3，日本专家按烟气扩散模式计算的结果是：二恶英的最大落地浓度位于距烟囱800米处，最大落地浓度小于0.02 pgTEQ/m3，仅为环境标准0.6 pgTEQ/m3的1/30。对周边敏感人群的健康不会造成任何影响。
（三）国外调查
据瑞典和德国发布的职业安全调查报告，生活垃圾焚烧厂职工与其他人群中相比，血液中的二恶英含量没有明显差异。
日本厚生劳动省每年公布二恶英类物质对健康影响的调查结果（详见厚生劳动省政府网站http://www.mhlw.go.jp/topics /index.html#roudou）。对在生活垃圾焚烧厂就职工作人员抽样进行常年跟踪调查，将职工血液中的二恶英浓度与大阪市和埼玉县一般市民的抽样调查结果进行比较。结果表明，生活垃圾焚烧厂工作人员和一般市民血液里的二恶英浓度无显著差异。
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