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立法会秘书处IN12/13-14 资料研究组第1页资料摘要 欧洲联盟的热能废物处理 1.

引言1.1 在欧洲,欧洲联盟(下 称 欧 盟 )限制兴建新的堆填区,加上欧盟的《堆填指引》(Landfill Directive)1 订立了严格的排放标准,促使 欧盟各国制定改善废物管理的环保法例和发展热能废物处理计划.事实上,欧洲国家普遍采用热能废物处理技术作为废物管理策略之一,目的是把不断增加的废物量分流,以腾出堆填区的空间.热能 处理技术除可减少废物体积外,亦可将废物转化为能源,以及从废物 回收矿物及/或化学物.本资料摘要旨在提供热能废物处理技术和欧盟相关法律框架的概览. 2. 热能废物处理技术 2.1 热能废物处理是指以高温处理废物原料的废物处理技术,当中包括焚化及其他处理方法,例如先进热能处理技术(Advanced Thermal Treatments),此项技术主要分为热解、气化及等离子 气化技术.各种热能废物处理 技术主要特点的比较表载於附录.

1 举例而言,根1999 年4月26 日发出并经修订的《欧盟部长理事会指引》(Council Directive)(编号1999/31/EC), 所有欧盟成员国必须在2006年、2009年及2016年之前,把运往堆填区的可生物降解都市废物总量分别减至1995年废物量的75%、50% 及35%, 目标是逐步将可生物降解都市废物分流,以腾出堆填区的空间.立法会秘书处IN12/13-14 焚化2.2 焚化是一项热能废物处理技术,用以减少需要最终弃置的废物体积.焚化技术一般能将废物的体积缩减约90% 以上,是都市固体废物运往堆填区弃置之前,其中一种被广泛采用的处理技术.大部分新式焚化设施都配备热能回收及发电装置,从废物中回收热能. 图1?? 先进焚化技术流程图热及电力 Heat &

Electricity 焚化过程 Incineration Process 大量空气 Excess air 混合都市固体废物 Mixed / Unrecyclable Municipal Solid Waste 燃烧 Combustion (>

摄氏850°C) 蒸气 Steam 蒸气涡轮发电机 Steam Turbine 热废气 Hot Exhaust Gas 奥 Boiler 烟道气体 Flue Gas 烟道气体净化 Flue Gas Cleaning 已净化的烟道气体 Cleaned Flue Gas 飞灰 Fly Ash 炉底灰 Bottom Ash 金属及废料 回收及循环再用 Metal and Materials Recovery and Recycling 飞灰处理 Fly Ash Treatment 堆填 Landfilling 烟囱 Chimney 资料来源:Environmental Protection Department (2011). 2.3 焚化通常是指燃烧未经处理的废物残渣.燃烧需有足够氧气,才能使燃料(即 废物)完 全氧化.一般而言,焚化炉会在空气供应充足的情况下以超过摄氏850 度的高温把废物燃烧两秒以上,以确保废物彻底燃烧,并防止二f英和一氧化碳产生.不可燃物料(例 如金属及玻璃)会 维持固体状态,称为炉底灰,这些物料可加工为填料,供高速公路、道路及 桥梁等建筑工程使用. 资料研究组第2页立法会秘书处IN12/13-14 2.4 当燃烧废物时,奥械娜攘刹哐拐羝,高压蒸气经过蒸气涡轮发电机可发电,也可供应暖气.奥械姆掀蜓痰榔迨紫刃刖换, 以消除污染物,然后排出. 活动炉排焚化技术 2.5 焚化设施普遍采用活动炉排焚 化技术处理废物.活动炉排可 尽量把废物推进燃烧室内,使 废物更迅速地完全燃烧. 2.6 废物由起重机搬运至炉排一端,经 瓶颈口 卸下,沿炉排的 倾坡滑向另一端的灰池.炉排由 活动炉排片组成,作用是把废物推至 燃烧室.经炉排底部注入空气,而 在炉排上方的火焰区再加注空气. 图2?? 活动炉排焚化炉示意图资料来源:Harrison, R.M. (2014). 卸下废物热气排出热废气(输送至热交换器,并进行气体净化)奥衣谆抑伎掌柿涎芯孔榈3页立法会秘书处IN12/13-14 资料研究组第4页2.7 如使用焚化炉产生的热力,须把经燃烧的气体输送至热交换器,从交换器释出的热流可产生蒸气,推动涡轮发电机;

此外,热流亦可把热能输送到其他地方. 先进热能处理技术 2.8 先进热能处理技术主要 包括热 解、气化及等离子气化技术.先进热能处理技术是透过把废物加热以提取能源,但与焚化技术相异之处是,在采用此项技术前,废物须先经处理,以除去体积过大 的废物、不可燃物料(例 如金属及玻璃)和 多余的水分.随后,废物须经切碎,以确保废物在处理过程中可 均匀地降解.此外,由於先进 热能处理技术需要的处理空气较少,其污染控制措施的规模也较焚化技术所需者为小. 2.9 先进热能处理技术从加热过程中产生一些混合产物,这些产物仍储存大量化学能源(例 如气体及油), 可燃烧以产生蒸气.然而,这些产物亦可在净化后输送到燃气发动机或燃气涡轮发电机直接燃烧,或转化为运输燃料或合成天 然气.与 利用蒸气发电相比, 后者可更迅速地把废物转化为能源,因此较具吸引力.尽管如此,后者存在技术上的困难,所产生的部分能源亦须供本身的处理程序使用,这使整体效益下降. 热解技术 2.10 与焚化技术不同,热 解技 术是在没有氧气的情况下进行热能 降解.这个程序需要外部热源以维持所需的温度.一般而言,在 热解 过程中,需使用摄氏300 至850 度的较低温度.未经处理的废物残渣通常不适合以热解技术处理,使用此项热能处理技术前,须先把废物处理,并将玻璃 、金属及惰性物料分开. 立法会秘书处IN12/13-14 2.11 在热解过程中会产生不可燃物料的固体残余物和碳(亦 称为 焦 炭 ),以 及氢和一氧化碳的混合气体,这种气体称为合成气.焦炭 可送往堆填区弃置,或采用气化或焚化方式进一步把焦炭变为炉底灰,以减少碳含量;

炉底灰可经循环再造成为再造石料.至於合成气,则可经凝固程序制成油、蜡或焦油,或经燃烧产生蒸气以发电及/或发热,供设施本身及外界使用. 2.12 由於热解过程对空气高度敏感,一旦空气意外流入,可 破坏 整个程序及增加爆炸的风险.另外,热解过程需要种类相若的废物原料,原料粒子的大小、水 分含量及成分必须长期大致 相同.此外, 热解所产生的能源较少;

根吐, 全球绝少商营的热解处理设施 接收都市固体废物.

2 图3?? 热解处理设施运作流程图资料来源:Young, G.C. (2010). 向电网供电可循环再造物料都市固体废物原料前期处理热解反应堆产生能源:电能+蒸气合成气净化合成气排出油、蜡及焦油灰、焦炭及金属2参阅Department for Environment, Food and Rural Affairs (2013c). 资料研究组第5页立法会秘书处IN12/13-14 资料研究组第6页气化技术 2.13 气化程序介乎热解与焚 化之间,经气化的物质会部分氧化,表示所注入的氧气不足以让燃料完全氧化和燃烧.气化程序一般所需的温度为摄氏650 度以上.启动和维持气化程序可能需要热源.气化与热解程序一样,需 事先把 未经处理的废物残渣处理.气 化程序 主要产生合成气,可在燃烧后发电,而炉底灰则可经循环再造成为再造石料. 2.14 在欧洲,气化技术的发展只属起步阶段,由於废物须预先处理,加上涉及的技术复杂,因此气化设施所需的营运及建设成本较焚化设施所需的成本为高.

3 等离子气化技术 2.15 等离子气化是以气化为基础的热能处理过程,当中采用等离子炬为热源,有别於传统的 熔炉技术.在处理过程中会采用电力 和高温把废物分解为合成气;

在摄氏

2 000度或以上的极度高温下, 废物中的无机成分会转化为液化残渣,而从中所提取的固态材料,可铺设路床和作其他建筑用途.在处理过程的第二阶段,一般会把合成气燃烧,以产生热能和电 力,供当地市场使用. 2.16 如用等离子气化技术处理都市 固体废物,必须预先处理混合 废物,使废物原料较为均质.由於等离子气化技术须在氧气不足环境 下进行,故此所产生的污染物(例 如氮氧化物)较 少,从反应堆排放的气体也较为清洁,并且不会产生炉底灰.

3 参阅Stantec Consulting Ltd (2013). 立法会秘书处IN12/13-14 资料研究组第7页2.17 目前,等离子气化技术甚少在商业上应用於处理都市固体废物,主要原因可能是这类设施所需的资本及营运成本较高.4此外,等离子室容易耗损,必须配 置后备等离子室使流程不会中断. 再者,由於在等离子气化过程中 需要输入大量能源,因 此整体的能源 回收率不高. 有关使用热能废物处理技术的争议 2.18 热能废物处理是其中一种被广 泛采用的技术,用 以处理弃置 堆填区前的都市固体废物.虽然此项技术或未能取代废物堆填,但可使废物的体积大幅减少90%以上,从而减低堆填区排放的温室气体.

5 2.19 热能废物处理亦有其他好处.举 例而言,在热能处理过程中 可回收热力及/或能源,因此可替代燃烧化石燃料以产生能量的方法.在热能废物处理程序中,亦可从固体废物回收矿物及化学物供重用或循环再造.此外,热能废物处理设施产生的炉底灰提供廉价 的石料,可供建筑工程使用. 2.20 部分环保团体指出,即使 技术最 先进的热能废物处理设施,也会在环境中释放大量污染物.6新式的污染控制方法不可防止二f?及?喃等有害的超细颗粒排放於大气中.

4 参阅Stantec Consulting Limited (2013).

5 美国环境保护局(Environmental Protection Agency)表示,以量度产生每度电所释放的气体计算,堆填区排放的温室气体较热能废物处理设施排放的温室气体高2至 6倍.假如不把废物焚化,而是将之埋於堆填区,当废物分解时会释出甲烷,这种温室气体的威力较焚化设施排放的二氧化碳强大25倍,对大气层造成的破坏更为严重.6关於这方面的例子,参阅Global Alliance for Incinerator Alternatives (2012). 立法会秘书处IN12/13-14 资料研究组第8页2.21 热能废物处理设施为取得废物供应而与城市签订长期合约,造成热能废物处理的另一问题.这些设施的建造费用高昂,设施营运商需确保废物源源不绝地供应,才可图利和向投资者提供回报.营运商通常与城市签订合约,确保后者长期供应指定的废物量,而合约期往往长达

20 或30 年.这项安排实际上是要这些 城市努力产生某数量的废物,结果可能令城市的废物回收率低於可达致的比率.因此,采用热能废物处理或会失去进一步推动回收的诱引. 3. 欧洲联盟的法律框架3.1 采用热能处理废物受《工业排放指引》(Industrial Emission Directive)所规管;

《工业排放指引》由欧盟发出,旨在将《废物焚化 指引》 (Waste Incineration Directive)及先前发出与工业排放有关的另外

6 项指引纳入单一指引内. 《工业排放指引》於2011年 1月 6日生效, 欧盟各成员国须在2013年 1月 7日前将该指引纳入当地法例.指引的目的是减少在空气、泥土、水及陆地排放污染物,并防止 产生废 物, 从而提高整体的环境保护水平. 3.2 《 工业排放指引》分为7章,内有合共84 项条款及10 个附件.为了尽量减少工业产生的污染物,该指引界定可能属主要污染源头的工业活动(包括废物焚化)须承担的责任7.凡进行《工业排放指引》所涵盖的活动的工业设施,必须符合以下环保规定:(a)采取污染的预防措施;

(b)采用最佳的现有技术;

(c)没有引致 严重污染;

(d)以造成最少污染的方法,减少、回收或弃置废物;

(e)尽量提高能源效益;

(f)防止意外发生,并减少意外的影响;

及(g)当活动结束时,将用地修复.

7 《 工业排放指引》涵盖的工业活动包括废物管理、能源工业、金属制造及加工、矿产业、化工及饲养动物.参阅《工业排放指引》附件I. 立法会秘书处IN12/13-14 资料研究组第9页3.3 《工业排放指引》亦订明,所有欧盟成员国必须设立监察有 关设施的环保巡查制度.所有设施须纳入环保巡查方案内接受监察,方案内容亦须定期检讨及更新.主管当局须根膊榉桨,定期制订例行环保巡查计划,当中须订明实地视察不同种类设施的次数. 3.4 此外,《工业排放指引》规定成员国设立全欧洲适用的登记册?? 欧洲污染物排放及转移登记册 (European Pollutant Release and Transfer Register) ?? 为公众提供欧盟废物焚化设施及其他工业设施排放污染物的详细资料,有助提高废物焚化活动的透明度,推动公众参与环保决策. 3.5 《 工业排放指引》亦订立监管废物焚化的具体规定(尤 其第IV章及附件 VI),监管事项包括受规管设施的围、申 请准许证及 发证条件、营运条件、排放物控制及监察、废物运送及接收、残余物, 以及提交报告和向公众发布资讯. 受规管设施的围 3.6 《工业排放指引》 适用於焚化及混合焚化固体或液体废物的 焚化设施及混合焚化设施.至於热解或气化设施,只要它们以热能处理废物所产生的气体经过净化,使气体在焚烧前不再是废气,而这些气体的污染物排放量不高於燃烧天然气的排放量,则可获得豁免. 申请准许证及发证条件 3.7 焚化设施处理废物的能力如每小时超过3公吨(非 有害废物)或每日

10 公吨(有害废物 ),必须获发准许证才可营运.焚 化设施必须 符合《工业排放指引》所订明的规定,主管当局才会签发准许证.准许证指明可处理的废物类别及数量、设施的焚化量,以及L集样本 和量度空气及水中污染物的程序. 立法会秘书处IN12/13-14 资料研究组第10 页 营运条件 3.8 为确保废物完全燃烧, 《工业排放指引》规定所有焚化炉必 须把焚化气体的温度保持在摄........