上海市生活垃圾焚烧处理的生命周期评价

表4产品LCA 与城市垃圾LCA 的主要区别

3．上海市生活垃圾焚烧处置LCA
3.1 生活垃圾焚烧处理介绍
垃圾的焚烧处理，一般是指将垃圾作为固体燃料送进垃圾焚烧炉中，垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈的化学反应放出热量，转化成高温的燃烧气和量少而性质稳定的固体残渣，燃烧气可作为热能回收利用，性质稳定的残渣可直接填埋，同时排放的温室气体、酸性气体等又造成一定的环境负荷。采用焚烧工艺处理垃圾能以最快的速度实现无害化、稳定化、资源化和减量化的最终目标。
一般当垃圾热值高于4000KJ/kg，同时土地资源有限时，应优先采用焚烧法处理生活垃圾，该种处理方法在工业发达的国家中被广泛应用。
表5 主要工业发达国家城市垃圾处理中焚烧所占的比例(%)


图5典型城市生活垃圾焚烧系统示意图
上面的图中是生活垃圾焚烧系统的示意图：在后面的LCA中，将分别按照上图所示将整个系统分为：收集、转运和预处理系统/垃圾焚烧系统/余热利用系统/ 尾气处理系统/渗滤液处理系统/灰渣处理系统。
3.2 目的与范围的确定
本文中，主要以上海市的城市生活垃圾焚烧处置作为主要对象，应用LCA从成本和环境负荷两方面进行分析，寻求对城市生活垃圾焚烧处理更合理的管理。
3.3 LCA 清单分析
3.3.1 边界确定
城市生活垃圾焚烧系统的LCA边界如下图所示。

图6 垃圾焚烧系统LCA边界图
3.3.2收集、转运和预处理系统
上海市生活垃圾收集系统采用4吨垃圾车将生活垃圾运送到转运站，运送距离往返15km，然后采用20吨卡车将垃圾运送到垃圾焚烧厂，运送距离往返25km（所用数值均为假设平均值）。各种车辆耗油量以及相应产生二氧化碳数量表如下。
表6 陆地运输车辆耗油量以及CO2排放量

按照每天运输1000吨垃圾计算：
成本投入：
4吨垃圾车，相当于每天往返250次，每次往返15km，耗油量为250*15/5=750L；
20吨卡车，相当于每天往返50次，每次往返25km，耗油量为50*25/2.2=568.2L；
人事成本：卡车司机以及工作人员共有30人，按照50元/天（1500元/月）的标准，需要50*30=1500元。
输出：
4吨垃圾车，产生CO2的量为，250*15*0.519=1946.25kg；
20吨卡车，产生CO2的量为，50*25*1.18=1475kg。
3.3.3 垃圾焚烧系统
典型的垃圾焚烧系统的工艺流程图如下图所示。
在焚烧系统中的投入包括：
辅助燃料油/抽气机抽入的空气/运输燃料油车辆所需消耗的燃料。
在焚烧系统中的产出主要包括：
CO2

图7 典型垃圾焚烧系统的工艺流程图
计算辅助燃料需要量以及二氧化碳的排放量：
投加辅助燃料油的比例为1.87kg/t垃圾，即1870kg/1000t垃圾；折算成CO2：5793.42kg。运输这些燃料油需要2吨卡车，运输距离为40km，则需要消耗柴油5L，折合成CO2，得到的结果为12.92kg。
3.3.4 余热利用系统
上海市的垃圾焚烧厂通常会采用余热回收的技术来回收能量用来发电，除了能满足自身的地理需要外，还能向公共电网输电，产生一定的经济利益。这个系统的典型工艺如下：

图8 余热利用系统工艺图
由上面的工艺图可以看出，余热利用系统中，主要输入的是水，输出的主要是电。根据工程的实际情况，每天需要水100吨。在热能转变为电能的过程中，热能损失较大。焚烧厂热效率为13%－22.5%，取20%。垃圾热值取均值5500kJ/kg。