固体残留物处置方案优化

焚烧底灰、飞灰、空气污染控制残留物（APC）占投入到垃圾发电厂垃圾总量的25%左右。飞灰则是非常危险的有害物质。

国外垃圾焚烧飞灰主要处置方法有安全填埋法、固化与稳定化法、熔融法以及其他处理方法（化学浸提法、电磁分离法）等。

6.2.5.1　简述

20世纪80年代，为了有效抑制垃圾焚烧烟气产生二英等二次污染，热解气化工艺获得进一步发展和应用。在系统配置的样式上呈现出多样化。气化装备如下：炉排气化炉、水平回转窑气化炉、流化床气化炉；熔融炉有立式和卧式等，垃圾处理容量逐渐增大。

瑞士每年处理垃圾量3.55×106 t，底渣8×105 t、飞灰8×108 t。40%飞灰经过酸洗后采用电化学技术进行重金属铜、锌、铅和镉等回收处理。日本处理飞灰采用熔融、水泥、化学药剂、分离萃取等固化稳定措施，充作填料、路堤的填充料，混凝土或沥青骨料，熔渣作为修路材料，水泥固化物在稳定后填埋处置［31］。

用于处置固体废弃物的电弧等离子体技术是近年研发成功的应用技术。

20世纪90年代，等离子体技术应用于垃圾处理。它将一切垃圾分解成原子状态，所有有害、有毒的废弃物以及病菌、病毒全部无害化处理。

研究认为，对于垃圾转换能源或降低污染物排放的种种工艺，电弧等离子体技术被证明是行之有效的方式。美日等国在处理垃圾方面已取得一定的业绩。

近年来，等离子体处理生活垃圾的技术也逐渐成为国内外的研究热点，但装备制造仍处在商业化的门槛阶段。

国内等离子体废弃物处理技术研发始于20世纪70年代，直到90年代垃圾“围城”现象越趋严重，等离子体技术逐渐进入民用的时代。因投资大、技术含量高，故多用于销毁多氯联苯（PCB）、POP、废农药、垃圾飞灰和医疗垃圾等危险废弃物。

中科院力学所成功研发等离子体MSW气化发电技术，建成了三条完整的等离子体技术处理危险废物的生产线：在实验室建成了一条3 t/d的等离子体技术处理模拟医疗垃圾的实验线，还与企业合作建成两条工业规模（5～10 t/d）的等离子体技术处理危险废物的生产线。

6.2.5.2　灰渣处理

生活垃圾焚烧的固体废物主要包括焚烧炉渣和焚烧飞灰。焚烧炉渣属于一般工业固体废物，可以作为建材原料，实现零排放，具有技术和经济可行性。对于焚烧飞灰，实现零排放则有一定的难度。至今为止，国内对灰渣处理技术进行了研究和探索，并取得了一定的突破。

1）热解气化+灰渣熔融

热解气化+灰渣熔融被认为是21世纪二英类零排放的气化熔融焚烧技术。该技术将其热解气化和灰渣熔融两个过程结合为一体。垃圾在欠氧还原性气氛、温度为450～600℃下进行热分解、气化，避免有价金属氧化，使铜和铁等金属不易转化为促进二英生成的催化剂；含碳量高的灰渣将在1 300℃以上的高温下熔融燃烧，遏制二英类的形成，实现灰渣无害化、高温消毒再生利用。

外热回转窑式热解气化技术首发于德国西门子公司，后经日本引进消化改进，最大单台炉处理能力提高到600 t/d。目前比较成熟的垃圾气化熔融焚烧装备有外热回转窑式和流化床式。几种气化熔融焚烧技术特点如表6-15所示。(https://www.xing528.com)

表6-15　几种气化熔融焚烧技术特点［32］

2）高温灰渣熔融

炉排、流化床焚烧炉的垃圾减容、减量尽管已很多，但其飞灰量还是分别占总量的3%～5%和10%～15%。由于含有有毒污染物，对环境危害很大，长期被要求按照危险物品处置。这种被动的处置措施不但占地耗资，而且还存在泄漏渗透、污染地下水的危险。

国内将成熟的燃煤液态排渣的熔融技术应用于处置有毒危险品，有液体排渣法（主要为立式、卧式旋风炉）等。

20世纪90年代初上海发电设备成套设计研究院、上海交大和天津化工厂等单位在处理六价铬废弃物项目中，利用立式旋风炉进行熔融玻璃化处理试验，取得明显效果。

哈工大研究者利用一台75 t/h卧式旋风炉处理垃圾焚烧飞灰，采用煤粉+20%～40%飞灰作为燃料，废热供余热发电，运行成本低。试验证明：熔融技术能分解飞灰中99.9%以上的二英。急冷熔渣、静电除尘器及排放尾气的二英含量分别为1～2 ng TEQ/kg、25～26 ng TEQ/kg和0.033 ng TEQ/kg；废弃物中的重金属浸出毒性远低于国家环保标准值［33］。

3）等离子体电弧熔融技术

垃圾焚烧飞灰和空气污染控制残留物中含有高浓度的重金属和危险有机物二英及呋喃，如何处理这些高危险性环境污染物，等离子体成为市场应用的选项［34］。

（1）原理 等离子体是气体电离后形成的由电子、离子、原子、分子或自由基等极活泼粒子所组成的集合体。依据温度划分为冷、热两种。前者可在室温状态下激发，分解气态的有害有机物。而热等离子体则具有极高的温度和能量密度，可以通过多种方式激发，如交、直流电弧放电、射频放电、常压下的微波放电，以及激光诱导的等离子体等。

（2）热等离子体 优点：它以极高的能量密度、温度（1 600℃左右）和极快速的反应时间，实现污染物零排放，垃圾资源循环利用，垃圾减量高，减容达99.7%。

应用的范围非常宽广，包括固、液、气等各种危险垃圾；彻底分解各种有机物为小分子可燃气，占地面积小，处理量大，且快速启停。

电能加热，不需要氧化剂，相比常规热处理过程产烟量少；加入玻璃前驱物，与垃圾熔融为玻璃态物质，包封有害物质，回收废金属。

缺点：以电力为能源，耗量大，成本高。

（3）热等离子体发生器应用现状 采用热解和气化组合方式处理固体物质或污泥处理后的残余物，一般应用非转移弧热等离子体炬或射频电感耦合放电热解或气化有害有机垃圾，消纳生产过程（布袋除尘器、电除尘器等）中捕获的粉尘。热等离子体技术是一种非常有前景的替代性选择。