垃圾焚烧厂飞灰处理成本分析

垃圾焚烧厂飞灰处理成本分析 1 国家颁布的新标准

2008 年9 月4 日由环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局联合发布的《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：生活垃圾焚烧发电类项目的焚烧飞灰属危险废物，应按GB18597—2001 危险废物贮存污染控制标准及GB18598—2001 危险废物填埋污染控制标准进行贮存、处置。GB 16889—2008 生活垃圾填埋污染控制标准实施后，焚烧炉渣和飞灰的处理也可按该标准执行。

2008 年7 月1 日起实行的GB 16889—2008生活垃圾填埋污染控制标准中规定：生活垃圾焚烧飞灰和医疗废物焚烧残渣（包括飞灰、底渣）经处理后满足下列条件，可以进入生活垃圾填埋场单独分区填埋处置：①含水率小于30%；②二恶英含量低于3 μgTEQ/kg；③按照HJ/T 300 制备的浸出液中危害成分浓度低于表1 规定的限值。飞灰无论是采用何种稳定化工艺，只要达到表1规定的标准，即可送入生活垃圾填埋场进行分区填埋。 2 飞灰处理方式比较

飞灰主要来自烟气处理系统反应吸收塔的排出物和袋式除尘器收集的烟气灰尘，其主要成分为CaCl2、CaSO3、SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3 等，另外还有少量的Hg、Pb、Cr、Cd、Mn、Zn 等重金属和微量的二恶英等有毒有机物。飞灰处理的目的是使飞灰中所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，以便运输和处置，主要有熔融固化法、水泥固化法、螯合剂稳定化等处理方法，其技术特点的比较见表2。从表2 可以看出，熔融固化法投资费用过高，而且会造成二次污染；水泥固化法简单实用，投资及运营费用低，但对毒性的稳定效果较差，大量水泥的使用增加固化体的体积和质量，与垃圾处理的宗旨———资源化、减量化、无害化不相符；污染物项目浓度限值/（mg/L） 污染物项目浓度限值/（mg/L） 汞0. 05 钡25 铜40 镍0. 5 锌100 砷0. 3 铅0. 25 总铬4. 5 镉0. 15 六价铬1. 5 铍0. 02 硒0. 1

表1 生活垃圾填埋场中生活垃圾焚烧 飞灰浸出液污染物浓度限值

螯合剂稳定化处理方法投资和运营费用适中。因此，目前飞灰处理工艺应采用水泥固化法和螯合剂稳定化处理方法。

3 上海江桥生活垃圾焚烧厂飞灰处理方式比较

江桥技改及扩能工程日处理垃圾2 000 t （进炉），预计焚烧厂日产飞灰60 t （按进炉垃圾量的3%计）。

3. 1 送嘉定安全填埋场

垃圾焚烧飞灰用罐车运至嘉定区危险废品安全填埋场，在填埋场进行水泥固化后填埋。 3. 2 送生活垃圾填埋场 3. 2. 1 飞灰稳定化工艺 飞灰稳定化工艺流程见图1。 3. 2. 2 螯合剂的规格

目前市场上存在固体和液体2 种不同形态的

螯合剂（见表3），在使用上各有优缺点：①固体包装用的编织袋费用便宜，不需回收；液体用塑料方桶价格为1 300 元/只，圆桶价格为200 元/只。方桶可以回收使用以降低包装成本。②固体的有效成分含量高，单位运输成本较低。③固体需要加水溶解后使用，需配置1 台

螯合剂溶解罐，并多消耗水和人工。 4 经济性比较

4. 1 送嘉定安全填埋场 飞灰处置费用900 元/t。飞灰运输外包给独立的运输公司，由江桥项目公司支付运输费70 元/t。飞灰处置成本总计970 元/t。 4. 2 送老港生活垃圾填埋场

飞灰稳定化系统按日平均处理飞灰量60 t/d建设。 4. 2. 1 土建费用

本系统厂房为多层，建筑面积为875 m2，按2 000 元/m2 计，共175 万元。 4. 2. 2 设备及安装工程费

飞灰稳定化处理的核心设备为混炼机，该设备用于搅拌混合飞灰、螯合剂和加湿水，形成稳 定化物。其它辅助设备包括飞灰贮仓、飞灰计量装置、飞灰输送机、螯合剂贮罐、螯合剂计量泵、养护输送机等，其费用见表4。本飞灰稳定化系统含设备、土建的总造价约748. 6 万元。其中土建投资为175 万元，直线折旧按运营期25 a 计算，摊算到每吨飞灰的折旧成本为3. 5 元。设备投资为573. 6 万元，设备折旧期按10 a 使用寿命计算，摊算到每吨飞灰的折旧成本约28. 68 元。另外，固定螯合剂需要配置的螯合剂溶解罐另计，为3 万元，折旧成本为0. 15

名称型号和规格数量 单价/ 万元 合价/ 万元

混炼机/台

形式：双轴式混炼机 能力：5 t/h 功率：110 kW

主要材质：耐磨合金钢、碳素钢 2 251 502 飞灰定量给料 机/台

形式：盘式给料机 输送能力：3 t/h 主要材质：碳素钢 电动机功率：3 kW 1 14. 4 14. 4 加湿水贮罐及 注入装置/套 贮罐容量：6 m3

计量给水泵流量：1 m3/h 1 2. 4 4. 8 螯合剂注入装 置/套

贮仓容量：8 m3 泵能力：3 L/min 主要部分材质：PE

1 7 14

养护输送机/台

形式：皮带输送机；能力：9 t/h 主要部分的材质：碳素钢 电动机功率：4. 4 kW 2 19. 2 38. 4 合计573. 6

处理方法适用对象优点缺点 水泥 固化法 重金属、 氧化物、 废酸

①水泥搅拌，处理技术 已相当成熟

②对废物中化学性质的 变动具有相当的承受力 ③可由水泥与废物的比 例来控制固化体的结构 缺点与不透水性

④无需特殊的设备，处 理成本低

⑤废物可直接处理，无 需前处理

①废物中若含有特殊的 盐类，会造成固化体破 裂

②有机物的分解造成裂 隙，增加渗透性，降低 结构强度

③大量水泥的使用增加 固化体的体积和质量 熔融 固化法 不挥发的 高危害性 废物、核 能废料

①玻璃体的高稳定性可 确保固化体的长期稳定 ②可利用废玻璃屑作为 固化材料

③对核能废料的处理已 有成功技术

①一次性投资费用高 ②高温热融需消耗大量 能源，运营成本较高 ③需要特殊的设备及专 业人员 螯合剂 稳定化 对重金属 稳定效果 好

①不会产生重金属溶出 现象，稳定性较好 ②设备简单，较便于管 理

③减容性好

①飞灰中毒性成分复杂 ②对部分有毒物稳定作 用较小

③螯合剂稳定价格高

表2 各种固化/稳定化技术的适用对象和优缺点比较 计量计量 混炼 养护 外运 填埋

飞灰螯合剂溶液

图1 飞灰稳定化工艺流程

类型形态有效成分含量/% 包装规格固体白色或灰白色结晶95 塑料编织袋，25 kg/包液体褐色或赤褐色液体50塑料方桶，1 000 L/桶塑料圆桶，200 L/桶 表3 螯合剂产品规格

表4 飞灰稳定化系统设备费用

注：固定螯合剂需要配置的螯合剂溶解罐另计。 处理方案每吨飞灰处理费用差值 送嘉定危废填埋场970 送老港生活垃圾填埋场 固体螯合剂505 -465

液体螯合剂658 -312元，故固体螯合剂相应的分摊成本为28. 83 元。因此，设备土建费用分摊到每吨飞灰分别为32. 18 元（液体螯合剂）、32. 33 元（固体螯合 剂）。

4. 2. 3 运营费用

考虑江桥扩能工程运行后，螯合剂固体和液体2 种产品用于飞灰处理的成本费用分析见表5。 以现江桥厂炉渣送老港填埋的经济数据为依据，运输费65 元/t，填埋费42 元/t，填埋方式费用总计107 元/t。

由于螯合稳定化之后飞灰将增加质量，每吨飞灰加1. 5%的固体螯合剂和22％的稀释水，故

固体螯合剂的扩容系数为1. 235；液体螯合剂每吨飞灰加2. 5%的液体螯合剂和20％的水，故液体螯合剂的扩容系数为1. 225。另外，根据设备功率，飞灰稳定化系统运行 消耗的电费23. 2 元/t。维修维护费摊算到每吨飞灰的成本约7. 17

元/t。故每吨飞灰的总费用（设备投资＋处理费＋维护费＋电费＋运输填埋费）： 固体螯合剂为32. 33＋310. 4＋23. 2＋7. 17＋107×1. 235＝505 （元）。 液体螯合剂为32. 18＋464. 2＋23. 2＋7. 17＋107×1. 225＝658 （元）。 4. 3 各方案的吨成本对比分析

各方案的吨成本对比分析见表6。如果采用固体螯合剂，每吨飞灰处理的全成本约505 元，比目前的危险废物填埋费每吨970元节省465 元，年节约成本930 万元，成本节省约1/2；如果采用液体螯合剂，每吨飞灰处理的全成本约658 元，可节约312 元，年节约成本624万元，成本节省约1/3。

4. 4 稳定化飞灰监测结果

经螯合剂稳定化处理的飞灰浸出液监测结果见表7，各项指标均符合GB 16889—2008 的要求。 5 结论

根据GB 16889—2008 生活垃圾填埋污染控制标准，从技术上讲，经螯合剂稳定化处理的飞灰可满足标准规定浸出浓度要求，进入生活垃圾填埋场进行填埋。经过财务测算，进入生活垃圾填埋场方案的飞灰处理费用将大大低于进入嘉定危废填埋场的处置方案。因此，在满足国家法律法规的前提下，采用飞灰螯合稳定化的方案将是较优方案，稳定化后的飞灰送生活垃圾填埋场填埋，以缩减昂贵的危废填埋费用。 项目

方案1 方案2 备注

（固体螯合剂）（液体螯合剂） 日处理垃圾量/（t/d） 2 000 2 000

年处理飞灰量/（t/a） 20 000 20 000 飞灰产量为垃圾量的3% 螯合剂添加量/% 1. 5 2. 5 螯合剂年用量/（t/a） 300 500

螯合剂到场单价/（元/t） 20 500 18 500 螯合剂到场价格/（万元/a） 615 925 稀释水用量/（t/a） 4 400 4 000

稀释水单价/（元/t） 2. 38 2. 38 按自来水单价 稀释水费用/（元/a） 10 472 9 520

人工费/（元/a） 48 000 24 000 工人月工资2 000 元 总费用/（元/a） 6 208 472 9 283 520 飞灰处理费单价/（元/t） 310. 4 464. 2 表5 螯合剂使用成本分析结果

表6 各方案的吨成本对比分析结果元

原始飞灰飞灰+1. 5%螯合剂飞灰+2. 5%螯合剂 （固体螯合剂） （液体螯合剂） 1 汞0. 011 8 <0. 000 05 0. 001 32 2 铜0. 736 <0. 000 5 0. 003 46 3 锌14. 3 0. 855 0. 369

4 铅0. 329 0. 028 3 0. 043 7 5 镉3. 12 <0. 000 1 0. 002 38

6 铍<0. 000 1 <0. 000 1 <0. 000 1 7 钡2. 96 0. 215 0. 577 8 镍0. 265 <0. 002 <0. 002 9 砷0. 034 8 0. 008 8 0. 010 0 10 总铬0. 133 0. 002 1 0. 003 1 11 六价铬<0. 004 <0. 004 <0. 004 12 硒0. 046 1 0. 009 2 0. 007 4 样品 编号 项目 名称

表7 飞灰稳定化物浸出液测试数据mg/L ·52· __

6 铍<0. 000 1 <0. 000 1 <0. 000 1 7 钡2. 96 0. 215 0. 577 8 镍0. 265 <0. 002 <0. 002 9 砷0. 034 8 0. 008 8 0. 010 0 10 总铬0. 133 0. 002 1 0. 003 1 11 六价铬<0. 004 <0. 004 <0. 004 12 硒0. 046 1 0. 009 2 0. 007 4 样品 编号 项目 名称

表7 飞灰稳定化物浸出液测试数据mg/L ·52· __

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