驳垃圾过度堆酵反而不利于焚烧的错误观点

摘要：摘引数篇基于堆酵实验的论文进行对比分析，驳垃圾过度堆酵反而不利于焚烧的错误观点。并提出了有利于焚烧的合适堆酵周期，以及给出满足合适堆酵周期所必须的超大容量储存容器的解决方案，以期将垃圾焚烧引入正确途径。
【关键词】：堆酵 垃圾 焚烧
1.引言：
在固废界有一种所谓“垃圾过度堆酵反而不利于焚烧”的论点在业内流传，似乎当今焚烧炉已经高科技到可以违反常理：焚烧湿垃圾反而优于焚烧干垃圾。该论点虽然没有实验数据的支持，却被包装在名为“城市生活垃圾堆酵实验研究”的研究课题报告中，颇显诡异，具有很大的欺骗性。
2. 摘引论文及点评
垃圾经数天（约3天）堆酵后热值升高有利于焚烧，已经成为业界共识。但也有人认为：过度堆酵反而不利于焚烧。为一探究竟上网搜索，摘引论文如下：
论文1：题目“城市生活垃圾堆酵实验研究”，发表在《中国城市环境卫生》 2003年第2期；和《铁道劳动安全卫生与环保》2002年第3期。
http://www.lw23.com/pdf_c2f0c5d2-f01c-467b-9f6b-873c2634c1b5/lunwen.pdf
文章最后一段：
5.堆酵时间过长会造成垃圾中可燃成分的过量流失，影响焚烧效果。根据深圳市市政环卫综合处理厂的实际生产运营经验，……
点评：堆酵与热值的相关试验只做了72小时（3天），怎么就下结论，堆酵时间过长会影响焚烧效果呢？
论文2：题目“堆酵——低热值生活垃圾焚烧工艺的重要环节”，发表在《能源研究与利用》2003年第4期。
http://paper.dic123.com/pdf_e15594bb-ac91-4d0c-9e4e-080ef5dcc35d/lunwen.pdf
文章最后：
…….，继续堆酵不会沥出更多水分，相反会使垃圾中大分子有机物质分解成小分子结构，造成厨余类成分纤维断裂而粉末化，反而影响垃圾在炉内的正常焚烧。
点评：按常理，固体物质在趋于粉末化过程中，比表面积会增加，与燃烧火焰接触更多，应该烧得更旺才是，该文作者怎么会得出相反结论呢？
细看文章作者，上述两篇论文作者实际是同一人。其有关过度堆酵反不利焚烧的论点在论文中找不到实验数据的支持，又违背常理，可以说纯属凭主观意愿胡乱编造。且看以下其他论文作者是如何回答的。
论文3：题目“垃圾堆放发酵机理与应用工艺研究”，发表在《环境污染治理技术与设备》2005年第10期。
http://www.lw23.com/pdf_5dc804ce-8fcb-4600-a0b7-714c6e612f75/lunwen.pdf
文章第3.3 垃圾发热量随堆酵时间的变化
……….
从理论上说，堆酵过程中有含碳气体释放，垃圾的总碳、总氢降低，其热值（指包括固形物和渗沥液在内的混合物热值）也应有所降低，但堆酵过程中水分的析出，垃圾中大分子有机类物质分解成小分子物质，使其更易氧化，燃烧能够在短时间内完成，对燃烧有利。综合考虑垃圾在堆酵过程中渗沥液的迁移，实际入炉的垃圾由于含水率降低而使热值升高，有利于燃烧。
另外在3.5节和最后“4 结论和建议”第5条都有类似描述。
点评：论文3作者以及其后论文作者都未被论文1作者的错误观点误导，不再敖述………。
然而在对于论文3作者 “……..在堆酵过程因含碳气体释放，垃圾热值有所降低”一说仍有持不同意见者，见以下论文4：
论文4：题目“生活垃圾入焚烧炉前的处理”，发表在《能源研究与利用》2010年2期。
http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-NYYJ201002014.htm
摘引第2.2节第3段最后一句话：
…...。即虽然堆酵过程使得垃圾中的碳、氢元素流失从而降低了垃圾的热值，实际垃圾中的碳、氢元素逸出被锅炉一次风机抽走进入了炉膛参与燃烧，再综合考虑到垃圾堆酵过程中的水分迁移，那么实际入炉的垃圾热值不仅不降低，反而会升高。
以及第2.3节最后段落最后一句话：
……。水分的流失使得入炉垃圾的总热量大为提高，气体逸出带走可燃元素实际是入炉燃烧，这样垃圾热值实际还是大大提高的。
点评：论文4作者认为，堆酵逸出的可燃气体实际并未流失，仍返回炉膛燃烧使垃圾热值得到提升。
以上论文所研究的堆酵期限都只有3天（72小时），以下论文超过3天。
论文5：题目“垃圾堆酵对焚烧厂垃圾热值的影响”，发表在《上海环境科学》2000年第2期。
http://paper.solidwaste.com.cn/view/id_2088
见论文中： 图1 垃圾热值随堆酵时间变化示意
点评：从图1中可以看出，从垃圾堆酵12天来看，热值始终是保持上升趋势的。
该示意图是根据表3的实验数据代入（4）式经计算结果绘制而得，而（4）式也与（2）式和（3）式相关。请注意在（2）式与（3）式之间有一段文字摘录如下：
“垃圾堆酵后，首先进行的是好氧反应，此过程无可燃气体产生；而后进行的是厌氧反应，此过程开始阶段只有少量气体产生，而且其中可燃气体（CH4、H2、H2S）含量很少，因此Qs可以忽略不计。.......”
也就是说，考虑到堆酵时间仅12天，在图1中的垃圾低位热值并没有考虑可燃气体的影响。
但是当1个月或2个月后，在垃圾堆体中沼气大量产生后还能忽略不计吗？垃圾中的塑料和无机物不会因堆酵发生变化，唯独有变化的是以餐厨为主的可腐有机物，其中的水分和有机质因厌氧发酵大部分转化为沼气，因此固体质量大大缩减。
由此可以推断：如果图1的横坐标（天数）能够延长数月的话，其热值与堆酵天数的曲线决不会这样平缓向上延伸，在加入了沼气热值因素后一定可以画出一根较陡的向上曲线。
3. 综合评价及推论
上述所有论文都有一个共识：水是焚烧的大敌，降低含水量是提升垃圾热值的关键。这也符合常理：当然是越干燥的物质越有利于焚烧。
垃圾堆酵2～3天后虽然析出了渗沥液，但其内部含水量还是很高，仅仅是可以勉强不必添加助燃剂而已，从本质上讲还是属于湿垃圾。论文1作者认为此时垃圾最适宜焚烧显然有悖常理，也与其论文1“结论”第2、第3条自相矛盾。
除论文1作者外，其他论文作者也提到建议垃圾堆酵3～5天后即可投炉焚烧。不过他们没有故意编造理由，主要还是因为顾及到堆酵储料仓的建设成本：若欲使堆酵时间加长，则需要建造大容量甚至超大容量的储料仓。参照目前大容量贮煤筒仓估算，每立方米造价约近千元。焚烧炉本身价格就非常昂贵，动辄数亿，再投入数千万甚至数亿建储料仓，显然是地方政府难以承受的。
如不考虑储料仓成本因素，那么究竟应该堆酵多长时间才算是最佳？笔者认为：应该是垃圾中的含水量低到不足以使生化反应持续进行时，即具体表现为垃圾堆体中逸出的气体（沼气）量已达下限值，即趋近于零排放时。这是一个比较漫长的过程，估计应该有180天（半年），甚至有可能更长。这时候出料的垃圾含水量最低，是名副其实真正适宜焚烧的干化垃圾。
保守估计：干化垃圾的质量比较堆酵前的原生垃圾缩减不小于30％，而其中的餐厨垃圾质量至少可减小70％。主要原因是垃圾中水分的析出，以及餐厨中的有机质大部分经发酵转化为气体逸出。
虽然论文4作者认为：堆酵产生的气体逸出因回炉焚烧，所以热能并没有损失。可终究还是有一些能量损失，这就是析出渗沥液中的高浓度有机质。论文5作者在文章最后第1条中说：“ 垃圾焚烧厂渗沥液是一种生化性非常好的高浓度有机废液”。笔者揣摩其言下之意：如此高浓度有机质无法焚烧，却要送污水厂花大价钱进行处理，实在是可惜！
热值高的垃圾当然是有利于焚烧的“好垃圾”，但还不够完整，还需要烧得快，即焚烧效率要高。日焚烧吞吐量加大，也就意味着建设成本、运营成本降低，以及发电效益提高。
垃圾烧得快与高热值之间并不相互排斥，反而是相辅相成的。经长时间堆酵的干化垃圾既具有理想的高热值，并且还特别不耐烧，同时具有高热值和烧得快的双重特征，这样的垃圾才是真正适于焚烧的“好垃圾”。
垃圾堆酵时间越长质量越小（轻）。撇开是否好烧不谈，单就焚烧量而言就已经是提高了焚烧效率。
4. 干化垃圾的焚烧：
垃圾经180天堆酵后，其中可腐有机物（以餐厨为主，包括渗沥液）中至少有70％已经转化为沼气，剩余约30％为干腐后的沼渣。除无机物外，全部为高热值焚烧物：沼气、废塑料和沼渣。
估计焚烧效率及发电效益应比现行焚烧湿垃圾提高约数倍，甚至10倍。另外，因焚烧干化垃圾很容易获得炉内高温，所以对控制二恶英等有害气体生成也非常有利。
5. 超级大筒技术
应用加筋土技术可以制作非常廉价，且具有超大容量的容器，以满足长时间堆酵生活垃圾的需要。详见以下附件“超级大筒技术”。
该附件中有一个设计示例，其中一些主要设计指标如下：
日干化生活垃圾1100吨；堆酵周期180天（半年）。
单个筒仓容量3.1万立方米，建10座筒仓，总占地41.5亩。
建设投资：795万元；吨投资：0.72（万元/日吨）；筒仓单位容积造价：25.7（元/立方米）。
运营费：
第一种方案（袋装垃圾）：每天运营费4.2万元；年运营费：1524.5万元；每吨垃圾运营费：38（元/吨）。
第二种方案（散装垃圾）：每天运营费3.1万元；年运营费：1123万元；每吨垃圾运营费：28（元/吨）。
以上可以看出：投入垃圾干化项目的建设投资和运营成本并不高，但因焚烧干化垃圾取得的经济效益、环境效益却有难以想象的大幅度提高。