垃圾發(fā)電歷史與意義

1、垃圾燃燒發(fā)電存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)舉措摘要：垃圾燃燒發(fā)電技術(shù)近幾年開(kāi)展較快,但在環(huán)保方面還存在一些爭(zhēng)論.介紹了垃圾燃燒發(fā)電的根本原理、根本流程,分析了我國(guó)當(dāng)前垃圾燃燒發(fā)電存在的主要問(wèn)題,提出了應(yīng)對(duì)舉措.關(guān)鍵詞：垃圾燃燒；發(fā)電技術(shù)；垃圾資源中圖分類(lèi)號(hào)：X705:TM619文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671-3354(2021)03-0075-04面對(duì)垃圾泛濫成災(zāi)的狀況,世界各國(guó)的專(zhuān)家們已不僅限于限制和銷(xiāo)毀垃圾這種被動(dòng)做法,而是采取積極有力的舉措,科學(xué)合理地綜合處理和利用垃圾.城市生活垃圾是當(dāng)前世界各國(guó)面臨的主要環(huán)境問(wèn)題之一,也是目前中國(guó)存在的突出的環(huán)境問(wèn)題.隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速開(kāi)展,城市人口的大量增加和城

2、市規(guī)模的日益擴(kuò)大以及人民生活水平的不斷提升,生活垃圾產(chǎn)生量逐年增長(zhǎng)1.1995年以后,中國(guó)城市生活垃圾年清運(yùn)量均超過(guò)1億t,且以每年3%左右的速度增長(zhǎng).對(duì)垃圾的處理不當(dāng),會(huì)對(duì)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(wú)害化處理生活垃圾,以及如何對(duì)垃圾處理進(jìn)行有效的治理,已經(jīng)成為許多城市亟待解決的問(wèn)題.目前比擬普遍的垃圾無(wú)害化處理方式有衛(wèi)生填埋、燃燒和綜合利用(如生產(chǎn)有機(jī)肥料、建筑材料、供熱和發(fā)電等).從20世紀(jì)70年代起,一些興旺國(guó)家便著手運(yùn)用燃燒垃圾產(chǎn)生的熱量進(jìn)行發(fā)電.歐美一些國(guó)家相繼建起了垃圾發(fā)電站,美國(guó)某垃

3、圾發(fā)電站的發(fā)電水平高達(dá)100MW,每天處理垃圾60萬(wàn)t.據(jù)科學(xué)家測(cè)算,垃圾中的二次能源如有機(jī)可燃物等,所含的熱值高,燃燒2t垃圾產(chǎn)生的熱量大約相當(dāng)于1t煤.如果中國(guó)能將垃圾充分有效地用于發(fā)電,每年將節(jié)省煤炭50006000萬(wàn)t,其效益還是比擬可觀的2.燃燒垃圾發(fā)電具有很好的開(kāi)展前景,但目前由于人們的環(huán)保意識(shí)、垃圾發(fā)電技術(shù)、政策支持力度等原因,燃燒垃圾發(fā)電還存在一些問(wèn)題,本文分析并提出了解決問(wèn)題的舉措.1垃圾燃燒發(fā)電簡(jiǎn)介1.1 垃圾燃燒發(fā)電的根本原理垃圾燃燒發(fā)電是一種對(duì)城市垃圾進(jìn)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8501100C的高溫條件下,垃圾中的可燃成分與空氣中的氧

4、進(jìn)行劇烈的化學(xué)反響,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?jiān)?當(dāng)垃圾有足夠的熱值時(shí),垃圾能靠自身的能量維持自燃,而不用提供輔助燃料.在高溫燃燒中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為高溫蒸氣,推動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能.性質(zhì)穩(wěn)定的殘?jiān)芍苯犹盥裉幹?經(jīng)過(guò)燃燒處理,垃圾中的細(xì)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(dá)標(biāo)后排放.1.2 垃圾燃燒發(fā)電的根本流程垃圾由運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至燃燒廠,經(jīng)地磅稱(chēng)重后,開(kāi)至卸料門(mén),卸到垃圾坑.垃圾吊車(chē)將垃圾送入給料斗,并送入爐內(nèi),在燃燒爐內(nèi)燃燒.送風(fēng)機(jī)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8501100c的燃燒爐內(nèi)進(jìn)行熱分解,變

5、為無(wú)臭氣體.燃燒的火焰及高溫?zé)煔?經(jīng)自然循環(huán)鍋爐,產(chǎn)生高溫蒸汽,為汽輪發(fā)電機(jī)組提供汽源.鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)組由中央限制室集中控制和監(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(yùn)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(xiǎn)廢棄物,收集后轉(zhuǎn)運(yùn)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(xiǎn)廢棄物,輸送到固化車(chē)間,經(jīng)水泥固化養(yǎng)護(hù)后,運(yùn)輸至填埋場(chǎng)平安填埋.垃圾滲濾液經(jīng)處理后,達(dá)標(biāo)排放.經(jīng)處理的煙氣指標(biāo)到達(dá)環(huán)保要求,由引風(fēng)機(jī)送入煙囪排出.1.3 垃圾燃燒發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)過(guò)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(diǎn)：侵占大量的土地資源；垃圾滲漏液和散發(fā)的臭氣對(duì)土壤、地表水

6、、地下水和大氣造成長(zhǎng)期嚴(yán)重污染；垃圾堆放場(chǎng)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,威脅居民的平安健康；嚴(yán)重影響城市景觀和城市形象.垃圾燃燒發(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(dú)特的優(yōu)點(diǎn).(1)減容效果好.燃燒處理可以使城市垃圾的體積減少80%八90%.(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(duì)于可燃性致癌物、病毒性污染物、劇毒性有機(jī)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(guò)程對(duì)環(huán)境的影響.可以大大降低填埋場(chǎng)浸出液的污染物濃度和釋放氣體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

7、利于實(shí)現(xiàn)城市垃圾的資源化,充分利用垃圾燃燒技術(shù)轉(zhuǎn)化為再生能源.垃圾燃燒產(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(lái)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)燃燒廠占地面積小,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(yùn)輸距離,燃燒發(fā)電處理的操作費(fèi)可望低于填埋,對(duì)于經(jīng)濟(jì)興旺的城市,尤為重要.基于以上這些優(yōu)點(diǎn),說(shuō)明燃燒處理是實(shí)現(xiàn)垃圾無(wú)害化、減量化和資源化的最有效的手段之一,是未來(lái)垃圾處理的開(kāi)展方向.1.4 不同燃燒發(fā)電技術(shù)的比擬按燃燒原理不同,全世界主要分為爐排爐燃燒、流化床燃燒、熱解法等三

8、種.(1)爐排爐燃燒.爐排爐燃燒的根本原理是將城市垃圾運(yùn)到燃燒廠的垃圾池,經(jīng)抓吊入料斗,慢慢進(jìn)入爐膛,經(jīng)過(guò)枯燥、燃燒、燃燼三個(gè)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(dòng),充分燃燒,燒燼的爐渣入渣池冷卻后,運(yùn)往廠外填埋.垃圾燃燒后產(chǎn)生的大量高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐換熱,過(guò)熱蒸氣再進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)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)流化床燃燒.流化床燃燒的根本原理是將城市垃圾運(yùn)到燃燒廠倒入垃圾池后,經(jīng)抓吊入料斗,垃圾從燃燒爐的頂端投放進(jìn)爐內(nèi)后,落在活動(dòng)床的中央,然后慢慢通過(guò)熱砂床(600c700C),垃圾被熱砂焙燒而失去其水分變脆,然后分散到活動(dòng)床兩側(cè)的流化床

9、.在流化床內(nèi),脆而易碎的垃圾被劇烈運(yùn)動(dòng)的砂粒擠成碎片而很快燃燒掉.另一方面,垃圾中的不燃物那么與砂粒一起移動(dòng)到燃燒爐兩側(cè),通過(guò)不燃物排出孔,與砂粒一起自動(dòng)排出爐外.這種新型流化床燃燒爐能夠在不經(jīng)事先處理(破碎)的情況下直接將垃圾進(jìn)行焚化,是1981年研制成功的.循環(huán)流化床垃圾燃燒處理技術(shù)與設(shè)備是一種基于循環(huán)流化床燃燒技術(shù)而開(kāi)展起來(lái)的新型的集垃圾燃燒、供熱、發(fā)電為一體的先進(jìn)的垃圾處理技術(shù)和設(shè)備,循環(huán)流化床是國(guó)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(duì)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)保分別在武漢市江夏

10、區(qū)和黃陂區(qū)建成投產(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.熱解法的根本原理是：在隔絕空氣條件下,垃圾在熱解裝置中受熱而使有機(jī)質(zhì)分解,轉(zhuǎn)化成燃?xì)?燃?xì)膺M(jìn)入余熱鍋爐換熱,過(guò)熱蒸氣進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電.此種方法是近10-20年研制出來(lái)的,是這3種燃燒法中最新的燃燒方法.由于此種爐型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,設(shè)備技術(shù)投資比前2種廉價(jià)約50%,很有開(kāi)展前途.它的產(chǎn)品以美國(guó)和加拿大公司為代表.2中國(guó)垃圾燃燒發(fā)電存在的問(wèn)題垃圾燃燒發(fā)電在垃圾減量化(減重約80%,減容約80%90%)和熱能利用方面有較大優(yōu)勢(shì),但在開(kāi)展中還存在一些問(wèn)題.(1)燃燒設(shè)備投資本錢(qián)較高,目前垃圾發(fā)電廠的建設(shè)本錢(qián)約為每t垃圾4070萬(wàn)元人

11、民幣.(2)由于垃圾熱值受季節(jié)變化影響較大,使得垃圾燃燒運(yùn)行不很穩(wěn)定,因此,需要引進(jìn)新的治理經(jīng)驗(yàn),研究開(kāi)發(fā)新技術(shù),以提升垃圾熱值,穩(wěn)定運(yùn)行.我國(guó)垃圾治理和處理水平較低,全民環(huán)境保護(hù)意識(shí)不高,目前仍用混合收集清運(yùn)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)垃圾燃燒后產(chǎn)生的尾氣中含有超量的有毒有害物質(zhì),包括嚴(yán)重致癌物質(zhì)二惡英(PCDD),假設(shè)處理不善,將造成二次污染,破壞周邊環(huán)境,危及群眾人身平安.因此,尾氣處理一定要根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定將排放指標(biāo)嚴(yán)格限制在合格范圍內(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(fèi)用的收取仍然不能完全到位,因此,垃圾發(fā)電廠的

12、運(yùn)作還依賴(lài)于較高的電價(jià)和財(cái)政補(bǔ)貼.3應(yīng)對(duì)舉措3.1降低建設(shè)本錢(qián)垃圾發(fā)電廠的建設(shè)本錢(qián)高,主要是燃燒設(shè)備采用昂貴的進(jìn)口設(shè)備.為了降低建設(shè)本錢(qián),可采用燃燒設(shè)備國(guó)產(chǎn)化或主要設(shè)備進(jìn)口、其他設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的方法.這方面中國(guó)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(guó)進(jìn)口,其他設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的方法,將投資本錢(qián)降至每噸垃圾34萬(wàn)元人民幣.該廠自2000年投產(chǎn)后一直運(yùn)行良好,這說(shuō)明,采用燃燒設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的方法是降低本錢(qián)的一條可行之路.但國(guó)產(chǎn)燃燒設(shè)備和進(jìn)口設(shè)備相比還有一定的差距,這也對(duì)中國(guó)燃燒設(shè)備生產(chǎn)廠家提出了更高的要求.3.2提升垃圾的熱值垃圾燃燒運(yùn)行不穩(wěn)定,主要是由于中國(guó)垃圾熱值低,而垃圾混合收集清運(yùn)是導(dǎo)

13、致垃圾熱值偏低的主要原因,要提升垃圾的熱值可從以下幾個(gè)方面著手.(1)混合收集清運(yùn)是由中國(guó)國(guó)情所決定的,主要由治理水平及全民環(huán)境保護(hù)意識(shí)的強(qiáng)弱所決定,雖然近年來(lái)大力提倡垃圾分類(lèi)收集,但收效甚微.從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,分類(lèi)收集是提升垃圾熱值的最好方法,也是提升廢物利用效率的最好方法,建議繼續(xù)加大宣傳力度,倡導(dǎo)公民將垃圾分類(lèi)放置.同時(shí)嚴(yán)格源頭治理,出臺(tái)一些針對(duì)減量化的產(chǎn)業(yè)政策并貫徹實(shí)施,如：限制過(guò)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(wú)害化、資源化的目標(biāo)推進(jìn)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升垃圾熱值的關(guān)鍵.枯燥穩(wěn)定技術(shù)是降低垃圾含水

14、率、提升熱值的有效方法,即將混合垃圾進(jìn)行為期5-7d的生物堆肥處理,在堆放的過(guò)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(dòng),垃圾的溫度可高達(dá)70Co利用這一溫度,再參加過(guò)量的空氣,便可對(duì)垃圾進(jìn)行脫水.經(jīng)過(guò)5-7d堆放后的垃圾含水率可由原來(lái)的60%70%降至10%15%,大大提升了垃圾的熱值.目前大局部地區(qū)如深圳、珠海、上海、廣州等地的垃圾發(fā)電廠都采用該項(xiàng)技術(shù).3有小局部垃圾發(fā)電廠采用在垃圾中摻加低質(zhì)煤的方法提升垃圾燃燒熱值,采用這種方法雖然可以穩(wěn)定燃燒,但煤的熱利用效率約為常規(guī)爐燃煤效率的50%.4近年來(lái),國(guó)外開(kāi)始采用機(jī)械生物處理技術(shù)來(lái)提升垃圾熱值,該技術(shù)可將混合垃圾中的非易燃物如

15、有色金屬、鐵、玻璃等分揀出.由于該技術(shù)費(fèi)用較低,而且在環(huán)境保護(hù)方面有一定優(yōu)勢(shì),因此人們?nèi)菀捉邮?但目前中國(guó)使用該項(xiàng)技術(shù)的垃圾發(fā)電廠還不多.3.3 減少有害物質(zhì)的排放垃圾燃燒后產(chǎn)生的尾氣中一般會(huì)有以下幾類(lèi)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(jī)化合物如多環(huán)芳煌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(yán)格采用垃圾分揀技術(shù),減少塑料燃燒產(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、活性炭等局部組成,其原理如下.石灰漿可將煙氣中的酸性氣體中和,布袋除塵器可吸

16、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(guò)半干式加布袋除塵系統(tǒng)可將污染限制在國(guó)家規(guī)定的范圍內(nèi),垃圾發(fā)電廠對(duì)周?chē)h(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(duì)垃圾成分的復(fù)雜性,綜合考慮經(jīng)濟(jì)性,采用多流體堿霧發(fā)生器脫硫技術(shù),效果也比擬理想.從垃圾燃燒爐尾部排出的煙氣,首先通過(guò)機(jī)械除塵器,除去煙氣中大局部的煙塵顆粒,降低煙氣中的粉塵濃度,以利于提升吸收劑的利用率.多流體堿霧發(fā)生器煙氣脫硫方法是一種簡(jiǎn)易、高效的半干法煙氣脫硫酸方法.它以傳統(tǒng)半干法為根底,能夠有效克服或防止常規(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等一系列問(wèn)題,

17、能夠大幅度提升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響活性和脫硫效率,大大減小凈化吸收塔的體積.3.4 尋求垃圾燃燒發(fā)電的政策支持中國(guó)中央和地方政府都很支持垃圾燃燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)的開(kāi)展,目前建設(shè)的垃圾燃燒發(fā)電裝置的投資大都來(lái)源于當(dāng)?shù)刎?cái)政,都是在經(jīng)濟(jì)條件相當(dāng)好的大中城市.國(guó)家環(huán)?？偩衷?000年出臺(tái)了有關(guān)垃圾燃燒發(fā)電的污染限制標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn).國(guó)務(wù)院在2001年11月出臺(tái)了對(duì)垃圾燃燒發(fā)電工程實(shí)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(guó)內(nèi)的一些機(jī)構(gòu)正在進(jìn)行通過(guò)法律條文形式鼓勵(lì)可再生能源發(fā)展的研究以及其他相關(guān)的準(zhǔn)備工作.參考國(guó)際上的經(jīng)驗(yàn),垃圾燃燒發(fā)電可以作為被鼓勵(lì)的技術(shù)之一包含其中.歐洲在垃圾燃燒開(kāi)展方面的成功經(jīng)驗(yàn)可以借鑒,它是與歐洲各國(guó)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),大局部由私營(yíng)公司和企業(yè)來(lái)運(yùn)營(yíng),政府通過(guò)垃圾收費(fèi)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(guò)競(jìng)標(biāo)確定垃圾處理的價(jià)格；從標(biāo)準(zhǔn)上,歐洲各國(guó)制定嚴(yán)格的垃圾燃燒標(biāo)準(zhǔn)并嚴(yán)格執(zhí)行；從政策上,歐洲各國(guó)通過(guò)立法或優(yōu)惠的政策鼓勵(lì)垃圾燃燒發(fā)電工程的實(shí)施