1、垃圾焚烧技术产生与发展摘要：本文介绍了垃圾焚烧处理技术的产生与发展，分别讲述欧美各国垃圾焚烧处理技术发展过程中所遇到的障碍和改进，并分析了欧洲与美国垃圾处理的技术取向不同的历史原因与各技术利弊。虽然垃圾填埋从短期来看是经济可行的，但时间推移，不可控的风险会增多，最终需要付出巨大的代价来修复环境，考虑环境经济效益，焚烧处理方式会是一种合适的选择。 关键词：垃圾 焚烧 填埋 中图分类号： R124.3 文献标识码： A The origin and development of the municipal solid waste (MSW) incineration technology Abst
2、ract: The article is about the origin and development of the MSW incineration technology, and expounds barriers and improves what the occident had encounter during the development of MSW incineration technology. The article also analyses historical reasons why the Europe and the USA adopted differen
3、t treatment technologies in MSW, and compares the advantages and disadvantages of several treatment technologies in MSW. It seems that the landfills would be economically feasible in a short term, but as time goes on, the risks will be uncontrollable. Finally, we need to repair the environment at gr
4、eat cost. So considering environmental and economic benefits, the MSW incineration will be an appropriate option. Key Words: MSW; Incineration; Landfills 垃圾焚烧技术的产生 最早有记录的垃圾填埋场大约出现在公元前 500 年的希腊，目的是清洁城市，防止疾病，从而吸引更多的商人、游客以及居民。以此概念为基础，罗马人建立下水道系统，当大雨来时会冲走残留在沟渠里的大部分物质，而平时人们会特意把水引向沟渠，把下水道冲洗干净。久而久之，城市越是干净、健
5、康，越是强大而有实力。 由于罗马式的下水管道系统造价昂贵，在罗马帝国灭亡后，这个系统没有被更深入地使用。直到十三世纪的中世纪古城的出现，人们再次提起垃圾处理这个想法。这些城市随着商贸活动的出现以及人口的聚集，垃圾产生量显著提高。许多垃圾都源自人和食物自身，通常用作肥料和饲料。然而随着城市的扩大，一部分的垃圾不得不运出城外处理以保证生活质量。城外的一些合适的地方通过会用来倾倒垃圾，垃圾填埋场由此产生了1。 工业革命的到来，除了使城市人口急剧增长产生大量的垃圾外，也使垃圾成份也变得复杂，如：玻璃，和一些不容易分解的物质，这些物质另垃圾作为肥料来重新利用变得越来越困难。加上飞速成长的城市更加使得没有
6、剩余的地方留给垃圾填埋场，需要把垃圾运出更远的城外，越是大规模的城市，垃圾运输的距离越远，耗费越多。由于垃圾难以用作肥料并占用了大量耕地，反对填埋的人越来越多。把垃圾倒进河流和湖泊也变得不被接受。为了缓解这个难题，人民探索更多的解决方案，这就导致了十九世纪七十年代英国第一代垃圾焚烧炉的研发。 近代垃圾焚烧技术的发展 英国的第一代垃圾焚烧炉运行得很不理想。因为垃圾的含水量高，垃圾不能在低温完全燃烧，并产生有毒的气体和烟尘弥漫，导致临近居民强烈反对。为了弥补这些焚烧炉建设和营运成本，焚烧产生的热能用于供热，但效率甚低。 英国第一代焚烧炉 经过长时间的争论和审议，汉堡（Hamburg）市政元老院决定
7、在 1894年建造欧洲第一个垃圾焚烧炉。同年，美国在纽约港（New York Harbor）总督岛（Governors Island）的第一个垃圾焚烧炉也投入使用，由美国陆军管理，但由于焚烧炉处理量较小，只发电，仅仅几年后就关闭了2。 在汉堡的垃圾焚烧炉处理量比较大，并吸收和改进了英美两国的焚烧炉，处理效果得到较大提升。汉堡的垃圾焚烧炉设有风机，填补了英国设计的漏洞。每一组焚烧炉都是由电动起重机从顶部倒进垃圾，并共用一条风道。焚烧炉的焚烧温度在 600 摄氏度以上，在 1913 年，温度又上升到 1000 摄氏度。 汉堡布勒迪工厂 为减少生产过程中废料的产生，焚烧炉产生的飞灰被用作屋顶填补裂缝
8、和墙体夹层填料。炉渣中的废铁用磁铁吸出，可以回收再用。炉渣硬得像玻璃，可用作砖头，而粉碎了的炉渣在道路铺设上十分受欢迎，用作混凝土制造的添加剂，则更是常常供不应求。焚烧产生蒸汽大部分用于发电，供应整座垃圾焚烧厂的机械，小部分用于行政楼供暖。由此，工厂的运作环境大有改善，正常运行时很难被外界发现，但还有抗议和抱怨垃圾焚烧厂的，尤其受焚烧厂产生强烈臭味和腐蚀性灰尘影响到的邻近地区。由于工厂在生产初期的故障问题引起强烈抗议，也使一些想模仿汉堡建厂的城市纷纷延迟他们的计划，在此之后几年，欧洲大陆上没有一个城市希望跟随汉堡的大胆尝试。 改良装置提高焚烧温度和安装机械清灰系统以增加热效率，以及使用垃圾作为
9、焚烧室的气封改善工作环境。这些改良在汉堡第二座焚烧厂里也有体现。在 1906 年，建立第二座厂房的计划已经十分成熟，市元老院把建议递交给国会。这座厂房的设计满足五十万居民产生的垃圾量。由于人们“不要盖在我家后院”的情结已经根深蒂固，经过几番争论后，工艺技术要求再被提高，新厂最终在 1912 年完工。 一战之后，垃圾的热值总体减少，许多垃圾焚烧厂不得不关闭。只有几座在矿井区附近或像在汉堡 Altera Teichweg 的有现代设施的工厂得以维持生产，剩下的垃圾被丢弃在一旁。直到 1926，由于在汉堡找不到一个合适的垃圾场，需要建造一座采用新技术的垃圾焚烧厂。试验炉由鼓风炉改进而来，作了如下改进
10、：更优好地预热燃烧空气、采用机械方式出渣和进料。通过技术改进，同样的焚烧炉其处理量由 30 吨/天提高至 80 吨/天。 1931 年，一家新式工厂在汉堡 Borsigstrasse 建成，这座工厂自动化度高，采用热电联产生产方式，最大限度地利用垃圾焚烧所产生的热能。另外，受公众投诉的影响，静电除尘器开始被使用，这是那个时期最先进的废气清洁技术。 现代垃圾焚烧技术的生成 二十世纪五十年代中，垃圾的数量大幅上升。汉堡的垃圾填埋场仍然是十分少；企图用垃圾提高土壤肥沃的举动（之前曾经失败过）又再次失败；把垃圾倾倒进北海的计划也没有成功，垃圾焚烧的试验和测试又从新开始了。在瑞士的连续运行炉排试验成功后
11、，第一座使用该技术的工厂于 1959 年在汉堡 Borsigstrasees 投入使用。现代焚烧炉排的主要特征已经能够在那座工厂里发现到。唯一不同的是废气处理采用静电除尘。 六十年代初，汉堡依然是联邦德国唯一一个有垃圾燃烧厂运行的城市。然而，随着垃圾堆放场的短缺和 1960 年的水资源法的通过，人们对垃圾焚烧的兴趣日渐高涨。到 1971 年，联邦德国已经有 30 座垃圾焚烧厂。1981 年，有 42 座，1994 年，有 50 座。2005 年，有 66 座。 今天 在焚烧技术方面，连续运行的焚烧炉排已经建成，炉排形式有滚筒式，顺推式和逆推式。主要的进步是烟气处理方面的技术，大大降低了污染物的
12、排放3。1999 年投运的 Rugenberger Damm 垃圾焚烧厂是其中一个出色的例子，该厂位于德国汉堡，有两条连续运行的生产线，年处理垃圾 32 万吨。其烟气处理系统由“一级布袋除尘器+三相喷淋脱酸塔+二级布袋除尘器”组成。产生的热能被用作地区供热和为本地电网发电。剩余的物质如炉渣、有色金属、黑色金属、石膏、盐酸和飞灰等，在适当处理后大部分都被回收再利用，最终需要填埋的残渣量不到原处理垃圾的 1%，烟气中污染物的排放量远较那些大型发电厂低，焚烧处理已经达到了一个前所未有的水平。 Rugenberger Damm 垃圾焚烧厂烟气处理系统 尽管垃圾焚烧以上诸多优点，但各地仍对此工艺质疑，提
13、出一些看似比焚烧更优越的处理方法，比如减少废物产生、循环再用和其它热处理工艺（如：气化和热解） ，以及厌氧发酵和堆肥等其它方法4。 美国，二十世纪三十年代到六十年代，垃圾填埋场继续是其处置城市固态废物的首选。但是在一些居民楼、医院和市区大厦里，焚烧垃圾增多明显。在纽约，到 1963 年，超过一万七千个居民楼焚烧炉和 22 个大型市政焚烧炉正在使用，总共处理纽约三分之一的垃圾。由于烟气、臭气没处理好造成污染，后来所有的焚烧炉都被关闭。二十世纪七十年代的中东石油禁运使美国从新对能源回收感兴趣。美国希望减少对外国能源的依赖，于是颁布禁令禁止城市固体垃圾倾倒进大海，大城市边缘逐渐减少填埋场，从而使能源
14、回收类的投资更具吸引。但是在七十年代早期到八十年代末，稳定而且下降的油价拖慢了能源回收工业的持续成长，而二十世纪末，更受到反对派前来阻止。 欧洲大部分城市固废处理是由政府负责的，但在美国，国家资金已经投放于地下渠道建设和污水系统，因而固废处理是私有化的，他们选择了最便宜的短期解决方案垃圾填埋。这使得政府不得不努力立法监管市场运作，既便如此，由于私人资金对政治的影响，操作上还是很困难5。如果美国政府仍然能够控制垃圾处理的方法，相信也会放弃垃圾填埋。即使最先进的填埋技术还是污染了地下水，几乎没有可回收再用性，不断受害虫烦扰，而且绝大部分的臭味是不能控制的。垃圾填埋还有火灾频发的问题。这些火灾通常发
15、生地下并持续闷烧一段时间，难以发现。然而这对垃圾填埋来说是个大问题，因为火灾引发烟尘无法收集处理。最后封闭填埋场还需要耗费大量金钱。因此，今天的垃圾填埋是下一代人的一种不合理负担，他们需要付出巨大的代价来修复环境。除工艺系统是否完善的问题，项目资金来源是决定工艺路线选择中极具影响的因素。 总结 从二十世纪九十年代初开始，德国政府与红绿联盟（社会民主党和绿党）发布于 2005 年 6 月 1 日实施的新条例指明“有机物未经处理不能进垃圾填埋场” 。与丹麦、荷兰和瑞士的指令十分相似，欧盟的目标是2010 年。德国决心到 2020 年停止垃圾填埋，据说欧盟在短期内将跟随。 在石油价格的不断上涨情况下
16、，垃圾焚烧才更具经济吸引力。然而，一旦考虑环境经济效益，焚烧处理方式会是一种合适的选择，尤其是处理那些既不能避免也无法回收的城市生活垃圾。 参考文献： 1. Zwahr, Dr.-Ing. Heiner (1996): 100 Years of Thermal Waste Treatment in Germany. VGB Kraftwerkstechnik 76, Number 2, 1996. 2. Hickman Jr., H. Lanier (2003), American Alchemy The History of Solid Waste Management in the Uni
17、ted States. ForesterPress, Santa Barbara, CA, 2003 3. 徐海云，生活垃圾焚烧处理技术发展分析,中国环保产业,2010 ，第 9 期，10-15 4. 曹霞，浅谈城市生活垃圾焚烧填埋堆肥处理方法的现状对策及发展趋势，城市建设理论研究，2011 ，第 20 期，1-4 5. Louis, Garrick E. (2004): A historical context of municipal solid waste management in the United States. Waste Management International Solid Waste Association (ISWA) 2004. 作者简介： 洪建军（1978 年 9 月出生） ，男，汉，广东省中山市人，工程师，硕士研究生。目前主要从事固废资源化技术研究和设备开发工作，曾参与中山市中心组团垃圾焚烧发电厂建设和运营。
