当神话照进现实,玉虚宫里炼丹的重要法器“天元鼎”化身现代环保“神器”……3月2日,记者驾车沿着灞桥区江村路蜿蜒的车道前行,不时能看到一座矗立在白鹿原半山腰处的白色建筑——西安市灞桥区生活垃圾无害化处理热电工厂。在此进出往来的车辆都是些“大块头”,它们每天将2千余吨西安城市生活垃圾,投入这座工厂的4台科技版“天元鼎”之中,在1000°C的高温下,生活垃圾“浴火销形、化电再生”。
随着陕西省地方标准《关中地区生活垃圾焚烧大气污染物排放标准》出台,多项污染物的排放限值进一步收紧,为垃圾末端处置环节带来了新挑战。这座与生活垃圾较劲2年多、年均发电量近4亿度的工厂,如今有了哪些技术创新?科技版“天元鼎”是如何运作的?它在助力西安建设“无废城市”的道路上发挥着什么作用?记者走入这座工厂的生产线一探究竟。
指挥“钢爪”堆沤垃圾的“手艺人”
3月2日7时许,一辆辆身披曙光、满载生活垃圾的转运卡车,排队经智能地磅精准计量后,驶入这座白色工厂的全封闭卸料大厅内。“3号口!”接到指令后,头戴安全帽的转运司机将车尾缓缓驶入对应格口,下车后将地锚挂在车头大梁上。随后,车内五颜六色的垃圾“坐着”滑道进入垃圾池。
笔直坐在巨大的落地玻璃前,拥有5年“抓”垃圾经验的机吊工王鹏真开始了忙碌的工作。他双手熟练地操纵摇杆,“嘎吱嘎吱”清脆的作业声打着节奏,悬吊的巨大“钢爪”在垃圾池自如穿梭,将“初来乍到”的生活垃圾抓起,均匀抛撒至堆料区顶部。
记者看到,这座白色工厂内部设有2个长51米、宽31米、高33米的垃圾池,并各配有2台焚烧炉。王鹏真负责的堆料发酵环节,决定了垃圾焚烧发电量的高低,重要程度不言而喻。他不仅要在有限的空间内将垃圾堆放成直角梯形,还要眼观六路,指引卡车卸料或及时为焚烧炉投料。
在王鹏真的教学下,记者也体验了一回“抓垃圾”,“左手控制‘钢爪’前后左右移动,右手往前是下降、往后是提升,往左是闭斗、往右是开斗……”简短的体验中,记者发现指挥“钢爪”不容易,耳朵听懂了,手却跟不上,劲太足“钢爪”大幅摆动,下降过深“钢爪”闭合不上,光是做到精准抓取、不漏不掉就十分困难,更别提修整堆料区的陡坡,从中“掏心”取出发酵好的生活垃圾了。同时,实操中,身体并不能倚靠在椅背上,要时刻保持微微前倾,才更便于手部精准控制摇杆。
而堆运垃圾可比“抓娃娃”难多了,不仅考验手艺,更考验眼力与脑力。“冬季垃圾发酵需要5天到6天时间,为了确保焚烧过程充分且不断档,必须提前堆沤好垃圾,我们每个班次都要不断‘翻新’堆料,预防池底垃圾形成板结,保证渗滤液沟道无堵塞,并及时为焚烧炉添料。”王鹏真说,每次接班后都要通过垃圾颜色与抛撒状态,判断垃圾发酵程度后,快速在大脑里形成堆料区、发酵区与投料区的最优调度方案。
不分昼夜,每天从西安市区运送到这座白色工厂的生活垃圾有2000余吨,“钢爪”一次只能抓8吨多,机吊工们全天候交替值班,日复一日进行着抓取、堆料与投料作业,周末与节日无休是常态。在他们的精心呵护下,每吨充分发酵与去水后的垃圾焚烧能产生510多度电,相当于一个三口之家3个月的用电量。
“火候官”24小时把控燃烧效率
生活垃圾在高温焚烧过程中,不仅能减少约90%的容积,产生的热值还能用来发电。要让这些特殊的“燃料”变废为能,不仅要依靠科技版“天元鼎”与蒸汽轮机加持,更离不开“火候官”24小时不间断的监护。
9时许,记者走入工厂的“智慧大脑”——中控室,生活垃圾“浴火重生”的每一道工序都会呈现在监控大屏上,3名“火候官”仔细观察着焚烧炉内的炉排的移动、风量与温度,以及烟气含氧量等数据的变化。与想象中不同的是,科技版“天元鼎”内部结构酷似三段“滑梯”,通过每一段炉排的机械运动,让生活垃圾在燃烧中不断翻动。
“你看,生活垃圾通过竖井均匀入炉后,先要经过200°C的热风烘干,再被炉排运至燃烧区,待垃圾焚烧殆尽后,还要经过冷却处理。”当了十多年“火候官”的王勇告诉记者,焚烧产生的高温烟气和水进行热交换后,再产生高温高压蒸汽,蒸汽推动汽轮机发电机组发电,实现生活垃圾处理的资源化。而焚烧后产生的炉渣,经过处理后被制作成了再生砖,重新回到城市建设中。
虽然运行中的3台科技版“天元鼎”都装有自动燃烧控制系统,但烧垃圾不像烧煤一样稳定,不同的垃圾如菜叶与塑料焚烧产生的热值相差5-6倍,这时就需要“火候官”及时增减风量和燃料,让炉内燃烧温度保持稳定、效率达到最高。同时,他们不仅要将一组组参数背后的含义吃透,每2个小时还要走到设备旁进行巡检,并通过观火口查看炉内情况。
跟随“火候官”的巡检脚步,记者参观了垃圾焚烧发电和绿色处理的先进设备。原来,工厂内设置了一系列净化措施,让垃圾焚烧中产生的废弃物得到了很好的利用。例如垃圾发酵时产生的渗滤液,经过处理后变成清澈的中水,可作为生产资料回用,对外实现零排放。
此外,这座工厂中还藏着一个科普乐园,3D全息投影、手摇发电墙、垃圾焚烧全流程模拟器等互动装置,让大家在有趣的体验中收获垃圾无害化处置的相关知识,打破对垃圾焚烧发电厂的“刻板印象”,目前已有近万人次前来打卡。
设备升级让“变废为能”更洁净
根据陕西省生态环境厅、陕西省市场监督管理局发布的《关中地区生活垃圾焚烧大气污染物排放标准》(以下简称“新标准”)要求,城市中已建成且单台设计处理量大于等于700吨/日的垃圾焚烧炉,须在2025年4月1日前完成烟气治理提升改造。
记者梳理发现,与之前执行的国标《生活垃圾焚烧污染控制标准》相比,新标准更加注重焚烧烟气污染物的有组织排放管理,同时收紧了颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氢、一氧化碳和重金属等污染物的排放限值,并新增了氨排放控制指标。
作为西安市正在运行的五座垃圾焚烧发电厂中规模大、处理量高、距离市区最近的一个,今年灞桥区生活垃圾无害化处理热电工厂迎来了设备升级——新添了烟气再循环脱硝系统,让生活垃圾“变废为能”过程更洁净。
10时许,记者在生产车间看到,与焚烧炉相连接的还有一个竖立着的巨大筒体,其下端酷似漏斗,原来它是去除烟气中酸性气体的净化设备。而净化设备的外围还安装有一组烟气再循环管道与风机等设备。“设备外围的管道就是新增的脱硝系统,之前烟气净化我们采用六步法,借助脱酸反应塔及干法脱酸、布袋除尘器除尘、还会采取依靠SNCR(选择性非催化还原)及SCR(选择性催化还原技术)喷尿素溶液将烟气中的氮氧化物还原、喷活性炭吸附有害物质,让烟道里最终排出优于排放标准的烟气。”西安白鹿原益恒环境能源有限公司生产运行负责人张小晔介绍道。
新建的烟气再循环脱硝系统,让垃圾焚烧后的烟气净化系统有了备用冗余,为工厂稳定运行再添一重保障的同时,实现烟气中氮氧化物排放浓度稳定连续的符合新标准要求。
作为垃圾焚烧产生的三种剩余物之一,飞灰的处置也面临着成本过高与技术挑战。“我国城市生活垃圾焚烧技术目前还处于摸索和经验积累阶段,缺乏有自主知识产权的、符合国情的飞灰无害化处理工艺。为此,我们通过产学研结合的方式,加速推动更经济实惠的飞灰处理工艺由实验室走入生产线。”张小晔说。
据介绍,该公司与西安交通大学联合开展的秦创原“科学家+工程师”项目,已取得“同时控制生物质CFB锅炉受热面结焦腐蚀和NOx排放的方法”“一种基于固体热载体加热的固废热解系统”两项专利。目前,双方正联合研发新的飞灰处置方法,有望彻底解决当前垃圾焚烧发电产物中仅剩的有害物质,实现垃圾焚烧处理百分之百资源化,助力西安“轻装上阵”奔向“无废城市”。
“吃”进去的是垃圾,可“吐”出来的是电。这座与垃圾较劲的工厂自投产至今,共处理生活垃圾近170万吨,产生绿色电力近8.7亿度,减排二氧化碳超46万吨,相当于再造2.5万亩森林。“我们已经着手拓展工业垃圾无害化处置业务,并推进换热站建设工作,争取尽早利用垃圾焚烧产生的余热为周边居民供暖。”张小晔信心十足地说,垃圾已经从城市的“环保烦恼”变成“绿色财富”。
文/郭沛然
编辑/倪家宁