淺談冰凍垃圾的危害和防御措施
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1.1融化冰凍垃圾消耗能量
以黑龍江省某市垃圾為例，常溫下，生活垃圾含水率為50%，熱值為5179kJ/kg；如果垃圾由冰凍狀態(tài)-15℃達(dá)到常溫15℃，經(jīng)計算要多消耗熱能214.75kJ/kg；此時熱值降為4964.25kJ/kg，融化冰凍可使垃圾熱值減幅大于4%。
1.2冰固水分，難以滲出
帶到爐內(nèi)增加熱耗常溫下，垃圾在垃圾倉內(nèi)擱置5～7d后，外在水分被滲出、內(nèi)在水分也在生化反應(yīng)后析出，占垃圾量的10%～30%水分被分離出來，這部分被稱為滲瀝液，所以垃圾熱值得以提高，便于垃圾著火，這也是爐排爐能夠適應(yīng)我國多水分垃圾的重要原因。而冰凍垃圾，垃圾水分被固化在垃圾內(nèi)外，它的融化需要熱量和時間，而一般貯存垃圾設(shè)施的供熱化凍條件非常差，往往造成冰凍垃圾直接入爐，而入爐的10%～30%水分的冰不僅融化需要熱量，而且汽化更需要熱量；取一般滲瀝液產(chǎn)出量的20%計算，汽化消耗熱能522.81kJ/kg，這部分滲瀝液汽化再次使垃圾熱值減少10%；2種耗能總和達(dá)737.56kJ/kg，此時垃圾熱值降為4441.44kJ/kg，其熱值降幅達(dá)14%。
1.3影響爐內(nèi)燃燒狀態(tài)
爐渣熱灼減率增加冰凍垃圾經(jīng)推料裝置進(jìn)入爐排后，由于垃圾需解凍，且?guī)肓烁嗟乃?，垃圾的干燥過程不僅需要耗費更多的能量，且需要更長的干燥時間，在相同的爐排機(jī)械負(fù)荷下，增加了爐排干燥段的長度，使?fàn)t排的燃燒點向后移動；同時，縮短燃燒段及燃盡段的長度，減少了垃圾正常燃燒及燃盡的時間，使垃圾燃燒不充分，增加了爐渣的熱灼減率。當(dāng)大量的冰凍垃圾被推入爐排后，可將爐排料層上正在燃燒的火焰撲滅，不僅給焚燒爐的正常運行帶來巨大的風(fēng)險，同時還會帶來一系列的煙氣污染問題。
2垃圾冰凍成團(tuán)的原因及因素分析
2.1垃圾冰凍成團(tuán)的原因
垃圾水分可分為內(nèi)在水分和外在水分2種形式。其內(nèi)在水分分布在垃圾物質(zhì)分子間，由垃圾本身性質(zhì)決定，與外界環(huán)境條件無關(guān)，去除比較困難，往往需要發(fā)生生化反應(yīng)和較長時間才能去除；外在水分又稱為附加水分，由于自然環(huán)境或人為活動給垃圾添加的水分。垃圾在垃圾倉內(nèi)經(jīng)5～7d的貯存后，在水分自身重力及上層垃圾的重力擠壓下，這部分水分就可以滲瀝出來，需另行處理。在冰凍條件下，外在水分就成為垃圾成團(tuán)的粘合劑，但是在正常生活條件下，人為活動增加外在水分不會太多，盡管氣溫低，由于水分少，粘合作用小，一般也不會造成垃圾成團(tuán)現(xiàn)象；但是，如果垃圾露天放置，并混入大量冰雪充當(dāng)粘合劑，又在低溫環(huán)境中存放了較長時間，此時垃圾不僅凍成較大的冰坨，甚至使垃圾直接凍結(jié)在垃圾車體上，無法下卸。垃圾水分越高，越容易冰凍，垃圾熱值下降越多，造成的影響越大，可能會陷入惡性循環(huán)中
2.2產(chǎn)生冰凍垃圾的因素分析
2.2.1時間冰凍垃圾發(fā)生的時間，應(yīng)是1a中最冷的季節(jié)，垃圾冷凍成冰除與室外溫度高低有關(guān)外，更與在室外存放時間有關(guān)。垃圾在室內(nèi)產(chǎn)生時的溫度一般在10~20℃，現(xiàn)在各家都習(xí)慣用小型垃圾袋包裹垃圾，扔到室外垃圾收集點。據(jù)在東北某市觀察，在-20℃情況下，生活垃圾經(jīng)過4～6h尚未凍成冰塊，如果在這段時間內(nèi)將室外垃圾收集起來，進(jìn)入有采暖措施的貯存間或中轉(zhuǎn)站，可以解決、至少減輕垃圾冰凍成塊問題。
2.2.2溫度對照
全國主要城市的采暖室外計算溫度變化情況及其建設(shè)和運行的垃圾焚燒發(fā)電廠的情況發(fā)現(xiàn)：采暖室外計算溫度在-20℃及以下的地區(qū)和城市，如黑龍江及吉林，暫時還沒有爐排爐的垃圾焚燒發(fā)電廠在運行；采暖室外計算溫度在-15℃及以上的地區(qū)和城市，如秦皇島、大連、太原以南地區(qū)與城市，目前建有爐排爐的垃圾焚燒發(fā)電廠，而且沒有考慮任何垃圾防凍措施，一直在順利地運行；采暖室外計算溫度在-20～-15℃的地區(qū)和城市，主要指遼寧省及內(nèi)蒙的部分地區(qū)如營口、呼和浩特，正在準(zhǔn)備籌建爐排爐的垃圾焚燒發(fā)電廠項目。
因此可以劃定：
①采暖室外計算溫度在-20℃及以下的地區(qū)和城市，必須考慮垃圾防凍、解凍措施；
②采暖室外計算溫度在-15℃及以上的地區(qū)和城市，不必考慮垃圾防凍、解凍措施；
③采暖室外計算溫度在-20～-15℃的地區(qū)和城市，為過渡區(qū)域，應(yīng)該因地制宜考慮垃圾防凍、解凍的措施。
2.2.3水分高寒地區(qū)
由于生活習(xí)慣和物質(zhì)供應(yīng)關(guān)系，冬季的垃圾中內(nèi)在水分不僅比夏季要小得多，而且也比非高寒地區(qū)要少得多。這是個有利條件。而在高寒地區(qū)的冬季，外在水分的影響則大得多。由于歷史及經(jīng)濟(jì)原因，高寒地區(qū)的許多城鎮(zhèn)對垃圾的收運規(guī)劃及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)認(rèn)識不足，垃圾隨地亂扔，露天存放，且垃圾與冰雪混在一起造成冰凍垃圾、冰凍成團(tuán)現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。黑龍江省大慶市在高寒地區(qū)，是新興的現(xiàn)代化城市，而且經(jīng)濟(jì)實力較強(qiáng)，環(huán)衛(wèi)收集及轉(zhuǎn)運系統(tǒng)較為先進(jìn)，各個垃圾收集點有專門的密封容器存放；垃圾中轉(zhuǎn)站有采暖設(shè)施，基本上沒有垃圾、冰雪混合現(xiàn)象的產(chǎn)生。2011年12月6日對此城市的垃圾狀況進(jìn)行了調(diào)察，前5d是晴到多云的天氣，最高溫度為-10℃、最低溫度為-18℃，在垃圾倉內(nèi)垃圾不僅沒有成團(tuán)現(xiàn)象，而且垃圾結(jié)冰現(xiàn)象也不嚴(yán)重，可直接入爐。
3解決垃圾冰凍問題的措施
(1)對垃圾收運設(shè)施進(jìn)行全面規(guī)劃、合理布點，規(guī)范倒、收垃圾的時間，盡量減少垃圾在室外存放時間，在嚴(yán)冬季節(jié)一般不超過半天。
(2)采用保溫、密封的臨時垃圾收集容器，杜絕垃圾露天堆放現(xiàn)象。垃圾中轉(zhuǎn)站內(nèi)，要設(shè)置采暖設(shè)備，對垃圾起到防凍、緩凍作用；同時中轉(zhuǎn)站內(nèi)還應(yīng)考慮垃圾滲瀝液收集措施，減少垃圾水分以減輕在送往垃圾焚燒廠途中再次冰凍問題。
(3)禁止運輸冰雪混合垃圾及冰凍成團(tuán)垃圾到垃圾焚燒發(fā)電廠，垃圾焚燒發(fā)電廠也應(yīng)拒收此類垃圾；如有條件采用保溫型的垃圾運輸車。
4按氣候條件
產(chǎn)生冰凍垃圾的時間大約在二九至四九1個多月，如果在此時間內(nèi)，動員廣大居民在規(guī)定時刻，集中傾倒垃圾，而垃圾收運部門也按計劃，間隔1～2h后裝運垃圾，可以避免垃圾在室外長期冰凍存放的情況，對于沒有合格貯存設(shè)施的地區(qū)是一個簡易可行的方法。
(1)嚴(yán)格入廠檢驗制度，防止冰凍成團(tuán)垃圾入廠。
(2)在卸料平臺設(shè)置破碎裝置，一旦發(fā)現(xiàn)冰凍成團(tuán)垃圾，應(yīng)倒在卸料平臺上進(jìn)行破碎，再倒入垃圾倉內(nèi)。
(3)設(shè)計中應(yīng)盡可能增加垃圾倉的容積，延長垃圾在倉內(nèi)的存放天數(shù)，增強(qiáng)垃圾倉的保溫能力。
(4)為因在垃圾倉采取解凍措施難度較大且效果不佳，冰凍垃圾進(jìn)入垃圾料斗現(xiàn)象難以避免，所以，可一次對焚燒爐進(jìn)料斗及進(jìn)料溜管設(shè)置蒸汽伴熱裝置，使冰凍垃圾進(jìn)一步解凍；并加強(qiáng)推料器底部的排水，將解凍后融化的滲瀝液排出。
(5)針對多水分垃圾應(yīng)增加爐排的干燥段長度，并采取提高一次風(fēng)溫度的措施。
(6)對于冬季長達(dá)半年以上的極寒地區(qū)垃圾冰凍，一般措施無法解凍，需要設(shè)置專門解凍倉，將經(jīng)機(jī)械破碎除去附著冰塊后的垃圾，再利用爐內(nèi)煙氣進(jìn)行熱力解凍，可以起到進(jìn)一步節(jié)能效果。
作者：范春平 單位：城市建設(shè)研究院