浅谈冰冻垃圾的危害和防御措施

1冰冻垃圾的危害

1.1融化冰冻垃圾消耗能量

以黑龙江省某市垃圾为例，常温下，生活垃圾含水率为50%，热值为5179kJ/kg；如果垃圾由冰冻状态-15℃达到常温15℃，经计算要多消耗热能214.75kJ/kg；此时热值降为4964.25kJ/kg，融化冰冻可使垃圾热值减幅大于4%。

1.2冰固水分，难以渗出

带到炉内增加热耗常温下，垃圾在垃圾仓内搁置5～7d后，外在水分被渗出、内在水分也在生化反应后析出，占垃圾量的10%～30%水分被分离出来，这部分被称为渗沥液，所以垃圾热值得以提高，便于垃圾着火，这也是炉排炉能够适应我国多水分垃圾的重要原因。而冰冻垃圾，垃圾水分被固化在垃圾内外，它的融化需要热量和时间，而一般贮存垃圾设施的供热化冻条件非常差，往往造成冰冻垃圾直接入炉，而入炉的10%～30%水分的冰不仅融化需要热量，而且汽化更需要热量；取一般渗沥液产出量的20%计算，汽化消耗热能522.81kJ/kg，这部分渗沥液汽化再次使垃圾热值减少10%；2种耗能总和达737.56kJ/kg，此时垃圾热值降为4441.44kJ/kg，其热值降幅达14%。

1.3影响炉内燃烧状态

炉渣热灼减率增加冰冻垃圾经推料装置进入炉排后，由于垃圾需解冻，且带入了更多的水分，垃圾的干燥过程不仅需要耗费更多的能量，且需要更长的干燥时间，在相同的炉排机械负荷下，增加了炉排干燥段的长度，使炉排的燃烧点向后移动；同时，缩短燃烧段及燃尽段的长度，减少了垃圾正常燃烧及燃尽的时间，使垃圾燃烧不充分，增加了炉渣的热灼减率。当大量的冰冻垃圾被推入炉排后，可将炉排料层上正在燃烧的火焰扑灭，不仅给焚烧炉的正常运行带来巨大的风险，同时还会带来一系列的烟气污染问题。

2垃圾冰冻成团的原因及因素分析

2.1垃圾冰冻成团的原因

垃圾水分可分为内在水分和外在水分2种形式。其内在水分分布在垃圾物质分子间，由垃圾本身性质决定，与外界环境条件无关，去除比较困难，往往需要发生生化反应和较长时间才能去除；外在水分又称为附加水分，由于自然环境或人为活动给垃圾添加的水分。垃圾在垃圾仓内经5～7d的贮存后，在水分自身重力及上层垃圾的重力挤压下，这部分水分就可以渗沥出来，需另行处理。在冰冻条件下，外在水分就成为垃圾成团的粘合剂，但是在正常生活条件下，人为活动增加外在水分不会太多，尽管气温低，由于水分少，粘合作用小，一般也不会造成垃圾成团现象；但是，如果垃圾露天放置，并混入大量冰雪充当粘合剂，又在低温环境中存放了较长时间，此时垃圾不仅冻成较大的冰坨，甚至使垃圾直接冻结在垃圾车体上，无法下卸。垃圾水分越高，越容易冰冻，垃圾热值下降越多，造成的影响越大，可能会陷入恶性循环中

2.2产生冰冻垃圾的因素分析

2.2.1时间冰冻垃圾发生的时间，应是1a中最冷的季节，垃圾冷冻成冰除与室外温度高低有关外，更与在室外存放时间有关。垃圾在室内产生时的温度一般在10~20℃，现在各家都习惯用小型垃圾袋包裹垃圾，扔到室外垃圾收集点。据在东北某市观察，在-20℃情况下，生活垃圾经过4～6h尚未冻成冰块，如果在这段时间内将室外垃圾收集起来，进入有采暖措施的贮存间或中转站，可以解决、至少减轻垃圾冰冻成块问题。

2.2.2温度对照

全国主要城市的采暖室外计算温度变化情况及其建设和运行的垃圾焚烧发电厂的情况发现：采暖室外计算温度在-20℃及以下的地区和城市，如黑龙江及吉林，暂时还没有炉排炉的垃圾焚烧发电厂在运行；采暖室外计算温度在-15℃及以上的地区和城市，如秦皇岛、大连、太原以南地区与城市，目前建有炉排炉的垃圾焚烧发电厂，而且没有考虑任何垃圾防冻措施，一直在顺利地运行；采暖室外计算温度在-20～-15℃的地区和城市，主要指辽宁省及内蒙的部分地区如营口、呼和浩特，正在准备筹建炉排炉的垃圾焚烧发电厂项目。

因此可以划定：

①采暖室外计算温度在-20℃及以下的地区和城市，必须考虑垃圾防冻、解冻措施；

②采暖室外计算温度在-15℃及以上的地区和城市，不必考虑垃圾防冻、解冻措施；

③采暖室外计算温度在-20～-15℃的地区和城市，为过渡区域，应该因地制宜考虑垃圾防冻、解冻的措施。

2.2.3水分高寒地区

由于生活习惯和物质供应关系，冬季的垃圾中内在水分不仅比夏季要小得多，而且也比非高寒地区要少得多。这是个有利条件。而在高寒地区的冬季，外在水分的影响则大得多。由于历史及经济原因，高寒地区的许多城镇对垃圾的收运规划及基础设施建设认识不足，垃圾随地乱扔，露天存放，且垃圾与冰雪混在一起造成冰冻垃圾、冰冻成团现象经常发生。黑龙江省大庆市在高寒地区，是新兴的现代化城市，而且经济实力较强，环卫收集及转运系统较为先进，各个垃圾收集点有专门的密封容器存放；垃圾中转站有采暖设施，基本上没有垃圾、冰雪混合现象的产生。2011年12月6日对此城市的垃圾状况进行了调察，前5d是晴到多云的天气，最高温度为-10℃、最低温度为-18℃，在垃圾仓内垃圾不仅没有成团现象，而且垃圾结冰现象也不严重，可直接入炉。

3解决垃圾冰冻问题的措施

(1)对垃圾收运设施进行全面规划、合理布点，规范倒、收垃圾的时间，尽量减少垃圾在室外存放时间，在严冬季节一般不超过半天。

(2)采用保温、密封的临时垃圾收集容器，杜绝垃圾露天堆放现象。垃圾中转站内，要设置采暖设备，对垃圾起到防冻、缓冻作用；同时中转站内还应考虑垃圾渗沥液收集措施，减少垃圾水分以减轻在送往垃圾焚烧厂途中再次冰冻问题。

(3)禁止运输冰雪混合垃圾及冰冻成团垃圾到垃圾焚烧发电厂，垃圾焚烧发电厂也应拒收此类垃圾；如有条件采用保温型的垃圾运输车。

4按气候条件

产生冰冻垃圾的时间大约在二九至四九1个多月，如果在此时间内，动员广大居民在规定时刻，集中倾倒垃圾，而垃圾收运部门也按计划，间隔1～2h后装运垃圾，可以避免垃圾在室外长期冰冻存放的情况，对于没有合格贮存设施的地区是一个简易可行的方法。

(1)严格入厂检验制度，防止冰冻成团垃圾入厂。

(2)在卸料平台设置破碎装置，一旦发现冰冻成团垃圾，应倒在卸料平台上进行破碎，再倒入垃圾仓内。

(3)设计中应尽可能增加垃圾仓的容积，延长垃圾在仓内的存放天数，增强垃圾仓的保温能力。

(4)为因在垃圾仓采取解冻措施难度较大且效果不佳，冰冻垃圾进入垃圾料斗现象难以避免，所以，可一次对焚烧炉进料斗及进料溜管设置蒸汽伴热装置，使冰冻垃圾进一步解冻；并加强推料器底部的排水，将解冻后融化的渗沥液排出。

(5)针对多水分垃圾应增加炉排的干燥段长度，并采取提高一次风温度的措施。

(6)对于冬季长达半年以上的极寒地区垃圾冰冻，一般措施无法解冻，需要设置专门解冻仓，将经机械破碎除去附着冰块后的垃圾，再利用炉内烟气进行热力解冻，可以起到进一步节能效果。

作者：范春平 单位：城市建设研究院