垃圾發(fā)電歷史與意義

1、垃圾焚燒發(fā)電存在的問題及應(yīng)對措施摘要：垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)近幾年發(fā)展較快，但在環(huán)保方面還存在一些爭論。介紹了垃圾焚燒發(fā)電的基本原理、基本流程，分析了我國當前垃圾焚燒發(fā)電存在的主要問題，提出了應(yīng)對措施。關(guān)鍵詞：垃圾焚燒；發(fā)電技術(shù)；垃圾資源中圖分類號：X705：TM619 文獻標志碼：A 文章編號：1671-3354（2010）03-0075-04面對垃圾泛濫成災(zāi)的狀況，世界各國的專家們已不僅限于控制和銷毀垃圾這種被動做法，而是采取積極有力的措施，科學(xué)合理地綜合處理和利用垃圾。城市生活垃圾是當前世界各國面臨的主要環(huán)境問題之一，也是目前中國存在的突出的環(huán)境問題。隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市人口的大量增加

2、和城市規(guī)模的日益擴大以及人民生活水平的不斷提高，生活垃圾產(chǎn)生量逐年增長1。1995年以后，中國城市生活垃圾年清運量均超過1億t，且以每年3左右的速度增長。對垃圾的處理不當，會對環(huán)境造成巨大的危害：占用土地、污染土壤、污染地下水資源、影響空氣質(zhì)量、污染大氣、傳播疾病、影響環(huán)境衛(wèi)生和居民健康。因此，如何無害化處理生活垃圾，以及如何對垃圾處理進行有效的管理，已經(jīng)成為許多城市亟待解決的問題。目前比較普遍的垃圾無害化處理方式有衛(wèi)生填埋、焚燒和綜合利用（如生產(chǎn)有機肥料、建筑材料、供熱和發(fā)電等）。從20世紀70年代起，一些發(fā)達國家便著手運用焚燒垃圾產(chǎn)生的熱量進行發(fā)電。歐美一些國家相繼建起了垃圾發(fā)電站，美國某

3、垃圾發(fā)電站的發(fā)電能力高達100MW，每天處理垃圾60萬t。據(jù)科學(xué)家測算，垃圾中的二次能源如有機可燃物等，所含的熱值高，焚燒2t垃圾產(chǎn)生的熱量大約相當于1t煤。如果中國能將垃圾充分有效地用于發(fā)電，每年將節(jié)省煤炭50006000萬t，其效益還是比較可觀的2。焚燒垃圾發(fā)電具有很好的發(fā)展前景，但目前由于人們的環(huán)保意識、垃圾發(fā)電技術(shù)、政策支持力度等原因，焚燒垃圾發(fā)電還存在一些問題，本文分析并提出了解決問題的措施。1垃圾焚燒發(fā)電簡介1.1垃圾焚燒發(fā)電的基本原理垃圾焚燒發(fā)電是一種對城市垃圾進行高溫?zé)峄瘜W(xué)處理的技術(shù)，將垃圾作為固體燃料送入爐膛內(nèi)燃燒，在8501100的高溫條件下，垃圾中的可燃成分與空氣中的氧進

4、行劇烈的化學(xué)反應(yīng)，釋放出熱量并轉(zhuǎn)化為高溫的燃燒氣和少量性質(zhì)穩(wěn)定的固定殘渣。當垃圾有足夠的熱值時，垃圾能靠自身的能量維持自燃，而不用提供輔助燃料。在高溫焚燒中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為高溫蒸氣，推動渦輪機轉(zhuǎn)動，使發(fā)電機產(chǎn)生電能。性質(zhì)穩(wěn)定的殘渣可直接填埋處置。經(jīng)過焚燒處理，垃圾中的細菌、病毒能被徹底消滅，各種惡臭氣體能得到高溫分解，煙氣中的有害氣體經(jīng)處理達標后排放。1.2垃圾焚燒發(fā)電的基本流程垃圾由運輸車運至焚燒廠，經(jīng)地磅稱重后，開至卸料門，卸到垃圾坑。垃圾吊車將垃圾送入給料斗，并送入爐內(nèi)，在焚燒爐內(nèi)燃燒。送風(fēng)機的入口與垃圾坑連通，這樣可將垃圾的臭味送入燃燒溫度約8501100的焚燒爐內(nèi)進行熱分解，變?yōu)闊o臭

5、氣體。燃燒的火焰及高溫?zé)煔?，?jīng)自然循環(huán)鍋爐，產(chǎn)生高溫蒸汽，為汽輪發(fā)電機組提供汽源。鍋爐、汽輪發(fā)電機組由中央控制室集中控制和監(jiān)視。燃燒完的爐渣落入出渣裝置，經(jīng)冷卻后的爐渣轉(zhuǎn)運到制磚廠綜合利用。預(yù)處理電除塵器系統(tǒng)收集的飛灰不屬危險廢棄物，收集后轉(zhuǎn)運到水泥廠或攪拌站等處綜合利用。半干式煙氣凈化裝置收集的飛灰屬危險廢棄物，輸送到固化車間，經(jīng)水泥固化養(yǎng)護后，運輸至填埋場安全填埋。垃圾滲濾液經(jīng)處理后，達標排放。經(jīng)處理的煙氣指標達到環(huán)保要求，由引風(fēng)機送入煙囪排出。1.3垃圾焚燒發(fā)電的優(yōu)點過去處理垃圾的主要方法是填埋，填埋處理方式主要有以下缺點：侵占大量的土地資源；垃圾滲漏液和散發(fā)的臭氣對土壤、地表水、地下水

6、和大氣造成長期嚴重污染；垃圾堆放場所是蚊蠅和病源菌滋生的地方，而且產(chǎn)生的沼氣易發(fā)生爆炸，威脅居民的安全健康；嚴重影響城市景觀和城市形象。垃圾焚燒發(fā)電處理方式與填埋處理方式及其他城市垃圾處理方法相比具有以下獨特的優(yōu)點。（1）減容效果好。焚燒處理可以使城市垃圾的體積減少8090。（2）消毒徹底。高溫燃燒可以使垃圾中的有害成分得到完全分解，并能徹底殺滅病原菌，尤其是對于可燃性致癌物、病毒性污染物、劇毒性有機物等，幾乎是唯一有效的處理方法。（3）減輕或消除后續(xù)處置過程對環(huán)境的影響?？梢源蟠蠼档吞盥駡鼋鲆旱奈廴疚餄舛群歪尫艢怏w中的可燃及惡臭成分；還可以減少溫室氣體，例如甲烷排放。（4）有利于實現(xiàn)城市垃

7、圾的資源化，充分利用垃圾焚燒技術(shù)轉(zhuǎn)化為再生能源。垃圾焚燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?，其熱能被廢熱鍋爐吸收轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，可以用來供熱或發(fā)電。（5）可全天候操作，不易受天氣影響。以垃圾替代煤、石油或天然氣等有限資源作為發(fā)電燃料，節(jié)省天然資源，處理效率高。（6）焚燒廠占地面積小，可以在靠近市區(qū)的地方建廠，既可節(jié)約用地又可縮短垃圾的運輸距離，焚燒發(fā)電處理的操作費可望低于填埋，對于經(jīng)濟發(fā)達的城市，尤為重要。基于以上這些優(yōu)點，說明焚燒處理是實現(xiàn)垃圾無害化、減量化和資源化的最有效的手段之一，是未來垃圾處理的發(fā)展方向。1.4不同焚燒發(fā)電技術(shù)的比較按焚燒原理不同，全世界主要分為爐排爐焚燒、流化床焚燒、熱解法等三種。（1）爐排爐

8、焚燒。爐排爐焚燒的基本原理是將城市垃圾運到焚燒廠的垃圾池，經(jīng)抓吊入料斗，慢慢進入爐膛，經(jīng)過干燥、燃燒、燃燼三個階段，在大量氧氣的助燃條件下，垃圾在爐排中用不同方法攪動，充分燃燒，燒燼的爐渣入渣池冷卻后，運往廠外填埋。垃圾燃燒后產(chǎn)生的大量高溫?zé)煔膺M入余熱鍋爐換熱，過熱蒸氣再進入汽輪發(fā)電機組發(fā)電。爐排爐根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同又分為爐排爐、滾筒爐等多種爐型。（2）流化床焚燒。流化床焚燒的基本原理是將城市垃圾運到焚燒廠倒入垃圾池后，經(jīng)抓吊入料斗，垃圾從焚燒爐的頂端投放進爐內(nèi)后，落在活動床的中央，然后慢慢通過熱砂床（600700），垃圾被熱砂焙燒而失去其水分變脆，然后分散到活動床兩側(cè)的流化床。在流化床內(nèi)，脆而易

9、碎的垃圾被劇烈運動的砂粒擠成碎片而很快燃燒掉。另一方面，垃圾中的不燃物則與砂粒一起移動到焚燒爐兩側(cè)，通過不燃物排出孔，與砂粒一起自動排出爐外。這種新型流化床焚燒爐能夠在不經(jīng)事先處理（破碎）的情況下直接將垃圾進行焚化，是1981年研制成功的。循環(huán)流化床垃圾焚燒處理技術(shù)與設(shè)備是一種基于循環(huán)流化床燃燒技術(shù)而發(fā)展起來的新型的集垃圾焚燒、供熱、發(fā)電為一體的先進的垃圾處理技術(shù)和設(shè)備，循環(huán)流化床是國家相關(guān)行業(yè)政策明確推薦的節(jié)能環(huán)保燃燒爐型，該爐型特別適用于燃用劣質(zhì)燃料，對生活垃圾的高灰分、高水分、低熱值具有較好的適應(yīng)性。例如，武漢市綠色環(huán)保能源有限公司、武漢漢口綠色環(huán)保有限公司分別在武漢市江夏區(qū)和黃陂區(qū)建成

10、投產(chǎn)的2座垃圾發(fā)電廠就是采用了循環(huán)流化床技術(shù)。（3）熱解法。熱解法的基本原理是：在隔絕空氣條件下，垃圾在熱解裝置中受熱而使有機質(zhì)分解，轉(zhuǎn)化成燃氣。燃氣進入余熱鍋爐換熱，過熱蒸氣進入汽輪發(fā)電機發(fā)電。此種方法是近10-20年研制出來的，是這3種焚燒法中最新的焚燒方法。由于此種爐型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備技術(shù)投資比前2種便宜約50，很有發(fā)展前途。它的產(chǎn)品以美國和加拿大公司為代表。2中國垃圾焚燒發(fā)電存在的問題垃圾焚燒發(fā)電在垃圾減量化（減重約80，減容約8090）和熱能利用方面有較大優(yōu)勢，但在發(fā)展中還存在一些問題。（1）焚燒設(shè)備投資成本較高，目前垃圾發(fā)電廠的建設(shè)成本約為每t垃圾4070萬元人民幣。（2）由于垃圾熱

11、值受季節(jié)變化影響較大，使得垃圾焚燒運行不很穩(wěn)定，因此，需要引進新的管理經(jīng)驗，研究開發(fā)新技術(shù)，以提高垃圾熱值，穩(wěn)定運行。我國垃圾管理和處理水平較低，全民環(huán)境保護意識不高，目前仍用混合收集清運的方法收集垃圾，垃圾成分復(fù)雜，垃圾中攙雜了大量不可燃成分，造成垃圾熱值偏低。（3）垃圾焚燒后產(chǎn)生的尾氣中含有超量的有毒有害物質(zhì)，包括嚴重致癌物質(zhì)二惡英（PCDD），若處理不善，將造成二次污染，破壞周邊環(huán)境，危及群眾人身安全。因此，尾氣處理一定要按照國家相關(guān)規(guī)定將排放指標嚴格控制在合格范圍內(nèi)。（4）目前垃圾發(fā)電的產(chǎn)業(yè)政策還不十分完善，垃圾處理費用的收取仍然不能完全到位，因此，垃圾發(fā)電廠的運作還依賴于較高的電價和

12、財政補貼。3應(yīng)對措施3.1降低建設(shè)成本垃圾發(fā)電廠的建設(shè)成本高，主要是焚燒設(shè)備采用昂貴的進口設(shè)備。為了降低建設(shè)成本，可采用焚燒設(shè)備國產(chǎn)化或主要設(shè)備進口、其他設(shè)備國產(chǎn)化的辦法。這方面中國已有先例，例如珠海市某垃圾發(fā)電廠就是采用主要設(shè)備爐排從美國進口，其他設(shè)備國產(chǎn)化的方法，將投資成本降至每噸垃圾34萬元人民幣。該廠自2000年投產(chǎn)后一直運行良好，這說明，采用焚燒設(shè)備國產(chǎn)化的方法是降低成本的一條可行之路。但國產(chǎn)焚燒設(shè)備和進口設(shè)備相比還有一定的差距，這也對中國焚燒設(shè)備生產(chǎn)廠家提出了更高的要求。3.2提高垃圾的熱值垃圾焚燒運行不穩(wěn)定，主要是由于中國垃圾熱值低，而垃圾混合收集清運是導(dǎo)致垃圾熱值偏低的主要原因

13、，要提高垃圾的熱值可從以下幾個方面著手。（1）混合收集清運是由中國國情所決定的，主要由管理水平及全民環(huán)境保護意識的強弱所決定，雖然近年來大力提倡垃圾分類收集，但收效甚微。從長遠來看，分類收集是提高垃圾熱值的最好辦法，也是提高廢物利用效率的最好辦法，建議繼續(xù)加大宣傳力度，倡導(dǎo)公民將垃圾分類放置。同時嚴格源頭管理，出臺一些針對減量化的產(chǎn)業(yè)政策并貫徹實施，如：限制過度包裝，減少并限制一次性用品的使用，等等，將垃圾“減量化、無害化、資源化”的目標推進到更高的階段。（2）垃圾含水量高是導(dǎo)致垃圾熱值偏低的根本原因。因此，降低垃圾中的含水率是提高垃圾熱值的關(guān)鍵。干燥穩(wěn)定技術(shù)是降低垃圾含水率、提高熱值的有效辦

14、法，即將混合垃圾進行為期5-7d的生物堆肥處理，在堆放的過程中，多余的水分由于重力的作用濾走，另外由于微生物的活動，垃圾的溫度可高達70。利用這一溫度，再加入過量的空氣，便可對垃圾進行脫水。經(jīng)過5-7d堆放后的垃圾含水率可由原來的6070降至1015，大大提高了垃圾的熱值。目前大部分地區(qū)如深圳、珠海、上海、廣州等地的垃圾發(fā)電廠都采用該項技術(shù)。（3）有小部分垃圾發(fā)電廠采用在垃圾中摻加低質(zhì)煤的辦法提高垃圾燃燒熱值，采用這種辦法雖然可以穩(wěn)定燃燒，但煤的熱利用效率約為常規(guī)爐燃煤效率的5O。（4）近年來，國外開始采用機械生物處理技術(shù)來提高垃圾熱值，該技術(shù)可將混合垃圾中的非易燃物如有色金屬、鐵、玻璃等分揀

15、出。由于該技術(shù)費用較低，而且在環(huán)境保護方面有一定優(yōu)勢，因此人們?nèi)菀捉邮?，但目前中國使用該項技術(shù)的垃圾發(fā)電廠還不多。3.3減少有害物質(zhì)的排放垃圾焚燒后產(chǎn)生的尾氣中一般會有以下幾類有害物質(zhì)：飛灰、酸性氣體（包括HCL、NOx、SOx等）、金屬化合物（重金屬）、未完全燃燒產(chǎn)物（如CO、高分子碳氧化合物等）、微量有機化合物（如多環(huán)芳烴（PAHs）、多氯聯(lián)苯（PCBs）、二惡英（PCDD）等）。為了消除煙氣中的有害物質(zhì)，除了嚴格采用垃圾分揀技術(shù)，減少塑料焚燒產(chǎn)生有毒氣體外，還可采用半干式加布袋除塵系統(tǒng)，該系統(tǒng)由石灰漿、布袋除塵器、活性炭等部分組成，其原理如下。石灰漿可將煙氣中的酸性氣體中和，布袋除塵器可

16、吸收并去除灰塵，活性炭吸附并去除煙塵中的二惡英（PCDD）和揮發(fā)性重金屬，經(jīng)過半干式加布袋除塵系統(tǒng)可將污染控制在國家規(guī)定的范圍內(nèi)，垃圾發(fā)電廠對周圍環(huán)境的不良影響已大大降低。傳統(tǒng)的脫硫、脫酸方法有濕法、干法、半干法。針對垃圾成分的復(fù)雜性，綜合考慮經(jīng)濟性，采用多流體堿霧發(fā)生器脫硫技術(shù)，效果也比較理想。從垃圾焚燒爐尾部排出的煙氣，首先通過機械除塵器，除去煙氣中大部分的煙塵顆粒，降低煙氣中的粉塵濃度，以利于提高吸收劑的利用率。多流體堿霧發(fā)生器煙氣脫硫方法是一種簡易、高效的半干法煙氣脫硫（酸）方法。它以傳統(tǒng)半干法為基礎(chǔ)，能夠有效克服或避免常規(guī)半干法煙氣脫硫（酸）方法復(fù)雜的漿液制備系統(tǒng)和霧化噴嘴堵塞與磨損

17、等一系列問題，能夠大幅度提高脫硫（酸）吸收劑顆粒與霧化水滴的碰撞活化效率，以及脫硫吸收劑的反應(yīng)活性和脫硫效率，大大減小凈化吸收塔的體積。3.4尋求垃圾焚燒發(fā)電的政策支持中國中央和地方政府都很支持垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，目前建設(shè)的垃圾焚燒發(fā)電裝置的投資大都來源于當?shù)刎斦?，都是在?jīng)濟條件相當好的大中城市。國家環(huán)保總局在2000年出臺了有關(guān)垃圾焚燒發(fā)電的污染控制標準和規(guī)范。國務(wù)院在2001年11月出臺了對垃圾焚燒發(fā)電項目實行增殖稅即征即退的優(yōu)惠政策，這一政策非常明確且易于操作。此外，國內(nèi)的一些機構(gòu)正在進行通過法律條文形式鼓勵可再生能源發(fā)展的研究以及其他相關(guān)的準備工作。參考國際上的經(jīng)驗，垃圾焚燒發(fā)電可以作為被鼓勵的技術(shù)之一包含其中。歐洲在垃圾焚燒發(fā)展方面的成功經(jīng)驗可以借鑒，它是與歐洲各國垃圾處理的體制和政府制定的優(yōu)惠政策密切相關(guān)的。從體制上，垃圾處理和資源化利用已經(jīng)成為成熟的產(chǎn)業(yè)，大部分由私營公司和企業(yè)來運營，政府通過垃圾收費政策從垃圾排放者中籌集資金，支付給垃圾處理企業(yè)，常常通過競標確定垃圾處理的價格；從標準上，歐洲各國制定嚴格的垃圾焚燒標準并嚴格執(zhí)行；從政策上，歐洲各國通過立法或優(yōu)惠的政策鼓勵垃圾焚燒發(fā)電項目的實施