生活垃圾焚烧发电灰渣处理技术综合分析

1 垃圾焚烧灰渣的现状

目前，随着政府对生活垃圾处理减量化、无害化和资源化的加强管理，生活垃圾处理已经成为城市管理和公共服务的重要组成部分，根据中国国情和相关技术，生活垃圾焚烧处理无疑已成为目前最被寄予厚望的垃圾处理方式。

“焚烧灰渣是城市垃圾焚烧过程中一种必然的副产物，如何处理好灰渣，是当前生活垃圾焚烧处理的一大问题。”

垃圾焚烧产生的灰渣包括从焚烧炉的底灰(BottomAsh，BA)，由烟气净化产生的空气污染控制残渣(AirPollutionControlResidues，APCR)两种。主要是不可燃的无机物以及部分未燃尽的可燃有机物。

根据垃圾组成的不同，灰渣的数量一般为垃圾焚烧前总重量的5%-20%。灰渣特别是飞灰中含有一定量的有害物质，若重金属未经处理直接排放，将会污染土壤和地下水，对环境造成危害。另一方面，由于灰渣中含有一定数量的铁、铜、锌、铬等重金属物质，有回收利用价值，故又可作为一种资源开发利用。因此，焚烧灰渣既有它的污染性，又有其资源特性。焚烧灰渣的处理是城市垃圾焚烧工艺的一个必不可少的组成部分。

2 炉 渣

2.1炉渣的组成

底灰(即炉渣)是灰渣的主要部分，呈黑褐色，大约占灰渣总质量的80%-90%。炉渣含水率10.5%~19.0%，热灼减率1.4%~3.5%，低热灼减率反映出其良好的焚烧效果。底灰是由熔渣、玻璃、陶瓷类物质碎片、铁和其他金属、及其他一些不可燃物质，以及没有燃烧完全的有机物所组成的不均匀混合物。

大颗粒炉渣(>20mm)以陶瓷/砖块和铁为主，两种物质的质量百分比随着粒径的减小而减小;小颗粒炉渣(<20mm)则主要为熔渣和玻璃其含量随着粒径的减小而增多，这主要是由于这些物质的物理性质和在炉排中移动时所受的撞击力不同而造成的。

因焚烧1t生活垃圾约产生200~250kg炉渣，以日处理量为1200t的重庆同兴垃圾焚烧发电厂为例，1年约产生8~11万t左右的炉渣。

某垃圾焚烧炉渣的化学组成表

2.2 炉渣的分拣工艺

炉渣中铁的总含量在5%~8%，目前国内的炉渣分拣主要是分拣炉渣中的铁。

炉排中燃尽的炉渣掉落到除渣机中，通过水的降温，液压式除渣机将冷却后的炉渣沥干后送入皮带输送机，在皮带输送机的转换端头加装多级除铁器，利用磁铁将金属铁分拣出来，为进一步提高分拣效果，工厂中一般在炉渣输送过程中配置振动装置和破碎装置，加大分拣力度。

2.3 炉渣的资源化利用

炉渣的性质

炉渣粒径分布主要集中在2~50mm的范围内(占61.1%~77.2%)，基本符合道路建材(骨料、级配碎石或级配砾石等)的级配要求。炉渣溶解盐量较低，仅为0.8%~1.0%，因此炉渣处理处置时因溶解盐污染地下水的可能性较小。炉渣pH缓冲能力较强，初始pH值(蒸馏水浸出，液固比为5:1)在11.5以上，能有效抑制重金属的浸出。因此，炉渣是很好的建筑材料，只要管理得当，可以做到环保资源化利用。

炉渣制免烧砖的优势

炉渣制免烧砖可利用垃圾焚烧炉渣作为主要原料，含量80%(包括骨料)以上，变废为宝，化害为利。免烧砖项目极具市场竞争优势，国家严格限制粘土砖的生产，免烧砖则不用粘土作原料，不需煤炭作为燃料，保护耕地，保护环境。制砖均为机械化生产，生产工艺简单，易于掌握，各地均可适用。生产免烧砖是物料进入标准模箱后，通过设备下压和高频定向震动双向作用成型，该砖外观十分规整、制品密实度高，各项技术指标优于粘土烧结砖。目前在所有利用工业废渣生产建材的技术中，免烧砖项目投资最少，见效最快。

制砖工艺

炉渣经分拣后通过输送系统、配料系统、搅拌系统、布料系统、成型系统、脱模系统、出坯系统、自动叠板系统、液压系统、电器控制系统等。将炉渣、水泥、石子、石粉以4:15:15:15的比例压制成型，达到资源化利用的目的。

3 飞 灰

3.1 飞灰的组成

飞灰指在烟气净化系统和热回收利用系统(如节热器、锅炉等)中收集而得的残余物，约占灰渣总量的20%左右。飞灰的溶解盐含量很高(40%一60%，重量计)，可浸出重金属(Cd、Pb、zn和Hg等)的浓度也比底灰要高，并且含有微量有机污染物，因其所含的细颗粒较多，使之持水量高，易冻胀又难压实。

由于焚烧飞灰颗粒细小，有较高的表面积，具有较强的吸附性，能形成较大的聚合体，也具有较高的亲水性。

3.2 飞灰的危害

飞灰吸附了烟气中大部分的有害物质，主要包括二噁英和重金属，因此我国环境保护标准规定垃圾焚烧飞灰为危险废物。二噁英(Dioxin)，又称二氧杂芑，是一种无色无味、毒性严重的脂溶性物质，二噁英实际上是二噁英类(Dioxins)一个简称，它指的并不是一种单一物质，而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物。二噁英包括210种化合物，这类物质非常稳定，非常容易在生物体内积累，对人体危害严重。

重金属，除以气态形式离开的外(如Hg)，其余重金属均存在于底灰或飞灰中，组成颗粒基体或者吸附于飞灰表面。飞灰中的重金属源于焚烧过程中生活垃圾中所含的重金属及其化合物的燃烧和蒸发焚烧。

3.3 飞灰的处理技术

目前国内外开发应用于焚烧飞灰无害化和稳定化处理的方法可以归结为高温处理、湿式化学处理与固定稳定化3种。此外，还有生物浸出提取、高温热分离等方法。

高温处理

高温处理技术主要包括熔融(玻璃化)、高温烧结和高温煅烧三种类型。

高温处理可让飞灰体积缩小约2/3左右，高温还能让飞灰中的有机化合物分解。有效的使飞灰得到无害化处理。但是该处理工艺成本较高，目前很难广泛推广使用。

湿式化学处理

湿式化学处理是利用化学药剂，通过化学反应使有毒有害的物质转变为低溶解性及低毒性物质的过程。湿式化学处理主要包括加酸萃取与废气中和碳酸化两种类型该方法处理后，浸出量较小，对重金属具有长期的稳定性，效果较好，但化学药剂使用量较大，成本较高，废弃物体积增大，且对二噁英的稳定性较差，故仅少部分使用。

固定稳定化

固定稳定化主要包括水泥固定、鳌合剂定化、高压缩固定、再利用固定四种类型。由于政府对危险废弃物监管力度的加大，目前国内飞灰大多采用螯合稳定化，该方法结合了水泥固定和螯合剂定化的优点，在固化过程中加入水泥和螯合剂，有效的防止重金属和二噁英的浸出，同时也弥补了水泥固定浸出不达标和螯合剂价格昂贵的的缺点。该方法由于其经济适用，被多个垃圾焚烧厂飞灰处理系统利用，达到了较好的效果。

3.4 飞灰的资源化利用

飞灰一般经稳定化处理后，送至填埋场填埋。作为危险废物，飞灰的综合利用必须从资源利用和环境影响的角度出发，在目前的研究中，垃圾焚烧飞灰的综合利用需考虑以下3个因素:

(1)适宜性，主要受飞灰的物理化性质的影响，这些性质可能对特定加工过程造成限制;

(2)使用性能，只有技术经济最好的工艺技术才能被广泛接受;

(3)对环境的影响，对无法处理的毒性，应作相应的危险评估，以免在资源化利用的过程中造成二次污染。

但是飞灰中也包含了多种可以资源化利用的物质，若可以找到适当的方法，飞灰这种目前被视为危险废弃物的物质，也可能被很好的资源化利用。

目前的研究中，主要从以下几个方面研究飞灰的资源化利用：

(1)土工、建筑用材料(水泥产品;混凝土;陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷;路基或堤坝)

(2)肥料和土壤改良剂

(3)吸附物

4 结 论

目前，在我国大力投资建设垃圾焚烧项目，垃圾焚烧处理越来越普遍的大环境下，炉渣和飞灰的处理和资源化利用也受到了广大人民群众的关注，从减量化、无害化和资源化的角度处理炉渣和飞灰，是当前的重要问题，从灰渣的物理、化学性质，分析解决灰渣的处理，有效的资源化利用有很好的现实意义。

编辑：赵凡