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电力观察
垃圾发电技术现状与发展前景
摘要:垃圾作为人类工业生产和日常生活的必然产物,一方面已经对城市环境和人类健康构成了严重威胁,且正以每年10%的速度增长,另一方面,垃圾又是一种不断增长的资源。经研究,燃烧2t垃圾产生的热量相当于1t煤(即燃烧1t垃圾大约可获400MW电)。将垃圾充分有效地利用于发电,其“资源效益”极为可观,同时垃圾发电是一种潜力巨大的“绿色”产业。是一个日益引人注目和值得深入研究的课题。
 
关键词:垃圾发电;焚烧;填埋
 
一、城市垃圾问题
 
到目前为止,中国城市垃圾年增长已达到近2亿吨,这些垃圾对城市造成了严重污染。生活垃圾含有大量漂浮在空气中危害健康的病毒和细菌,人们随意焚烧垃圾产生的大量对人体健康构成极大危害的烟雾,倾倒进河流的城市垃圾随水流动污染了水质。约50万人口的城市要建造3~4个大型垃圾场,大量垃圾占用土地,造成很大的经济损失。
 
垃圾通过焚烧可减少90%的占地面积。但是,垃圾应该在环保炉中燃烧并科学地利用其热量。建立垃圾焚烧锅炉,并利用其燃烧热量进行发电是缓解城市垃圾危害和保护环境的有效途径。
 
二、我国垃圾发电技术现状
 
我国自1985年开始引进垃圾焚烧热电技术,近年来发展迅速。1985年,深圳市环境卫生综合处理厂利用饱和蒸汽发电的1、2号垃圾焚烧炉,每台锅炉的垃圾处理能力为150t/d,采用日本三菱重工进口的500kW发电机组发电、供热,但它的最大发电量仅能满足发电厂的需要。日本三菱公司的垃圾焚烧炉制造技术公司设计制造的采用过热蒸汽发电的3号焚烧炉垃圾处理能力150t/d,配3000千瓦发电机组,1995年6月投入运营。目前,作为一种资源化、减量化、无害化的垃圾处理设备,在社会效益和经济效益方面都非常可观的垃圾焚烧炉通过技术引进,基本实现了垃圾焚烧锅炉国产化,其设备安装、备件和培训的成本远低于进口。
 
继深圳垃圾焚烧发电厂之后,先后建设了引进美国Temporlla炉体设计技术、发电厂工程规模为3×200t/d的广东珠海垃圾发电厂,于2001投入运行,配备两台6000千瓦发电机组,处理能力为1000t/d。目前,属中国最大的垃圾发电站的浙江宁波垃圾发电厂等一批垃圾焚烧发电厂,浙江省宁波污水发电厂燃煤电站锅炉运行状况良好,发电机组运行正常。为解决宁波市垃圾处理问题,并防止烟气产生的环境污染,补充垃圾燃料热量不足,取得良好的环保效益和经济效益,宁波市垃圾焚烧发电厂进行了升级改造,炉膛内装有柴油喷嘴,将柴油喷入锅炉炉膛内,炉子上部温度升至850℃以上,开始时可提高炉温,方便垃圾燃烧。已建成投产调试后运行良好的上海浦东100t/d垃圾焚烧发电厂、即将投产的上海浦西1000t/d垃圾焚烧发电厂。
 
北京、苏州、无锡、常州等多个城市已完成拟建垃圾发电站的初步设计。位于北京市朝阳区高安的垃圾场,处理能力为1300t/d,年发电量为136GWh,将很快成为中国最大的垃圾焚烧发电厂之一的北京市垃圾焚烧发电项目已获国家计委正式批准。于2003年7月初开工建设、占地5.98公顷、总投资5.7亿元、每天无害化处理生活垃圾1200t的天津市第一座垃圾焚烧发电厂建成。
 
三、垃圾焚烧关键技术设备情况
 
借助垃圾焚烧锅炉关键设备处理垃圾,将垃圾转化为热电是最根本的目的。目前的垃圾焚烧锅炉有两种:机械炉排锅炉和分为旋转流化床锅炉及循环流化床锅炉的流化床锅炉。机械炉排锅炉焚烧生活垃圾的规模大,垃圾处理效果优于流化床锅炉,但投资大,运营成本高。流化床锅炉和机械炉排锅炉处理垃圾虽在国内被允许使用,但专家对循环流化床锅炉垃圾处理的排放指标和环保效果(主要是二恶英)存有争议。采用油作为机械炉排锅炉的燃烧支持剂和煤作为循环流化床代替燃料油的助燃剂,并采用特殊的外部换热技术,使主蒸汽参数达到亚高压,可以降低运行成本,保证循环流化床的热效率,经济效益好。
 
四、制约我国垃圾焚烧发电的因素
 
处于起步阶段的中国垃圾焚烧发电技术有许多方面需要改进:第一,随季节的变化和地区的差异,可燃垃圾的质量和数量变化很大,加上低热值和高水分含量,导致发电波动大,稳定性差。垃圾焚烧发电厂向电力公司供应剩余电力时,价格低廉。第二,需要国家政策支持,垃圾处理、焚烧以及锅炉和发电设备的运营成本高,需要一次性投资,自我收入低,有待进一步研究和改进垃圾焚烧发电技术。第三,市民在投入垃圾前未按要求对含有金属、砖、煤灰、废电池等大量可燃烧材料垃圾进行分类倾倒。有必要加大宣传力度,加强源头的分类和收集工作。第四,致癌二恶英和能破坏大气环境的NOX产生在燃烧后的垃圾烟气中,为防止垃圾焚烧过程中对环境的二次污染,有必要加大对去除烟气中二恶英和NOX的研究。
 
五、我国垃圾焚烧发电的发展前景
 
5.1垃圾处理由填埋向焚烧过渡
 
目前,我国对城市垃圾的处理主要以垃圾填埋为主。根据国家规定的垃圾处理标准,城市垃圾无害化处理率达到90%,综合利用率达到50%,这种垃圾填埋处理方法达不到环保要求。在缺乏更好的处理方法的情况下,垃圾焚烧发电处理方法在中国被越来越多地采用。国内一些专家呼吁逐步提高焚烧比例,国家也出台了一系列鼓励建设垃圾焚烧发电项目的政策和措施。目前,已建成近20座垃圾焚烧发电厂,促进了这一产业的发展。
 
5.2垃圾焚烧技术设备国产化是发展趋势
 
我国城市生活垃圾热值较低,要采用适合国情、需要补充燃料支持燃烧的技术和设备。在引进日本三菱重工的基础上,国内部分高校(如北京大学、清华大学、浙江大学)、科研院所(如中科院)、环保企业对垃圾焚烧处理技术进行了研究和开发,并取得了一定的成果:锦江集团与浙江大学联合开发了对二恶英等污染物有显著抑制作用的“多相循环流化床垃圾发电”、成功应用在深圳、温州、杭州,锅炉累计日处理能力3650t,发电量78兆瓦,烟气污染物排放浓度达到国家标准环境要求的烟气净化技术和设备已在6家企业推广应用,已经转化为实际生产力。
 
5.3生活垃圾焚烧发电技术设备符合环保要求
 
目前,我国已出台了烟气排放标准。我国垃圾焚烧发电执行2001年颁布的《生活垃圾焚烧污染控制标准》我国二恶英浓度排放限值为0.1ng/Nm3的标准,低于发达国家和欧盟排放限值为0.1ng/Nm3的污染控制水平。但是,中国也只有少数垃圾焚烧厂符合这一标准。为提高垃圾焚烧污染控制水平,有必要加强对适合国情技术设备的研发,促进我国垃圾焚烧发电产业的发展,尽快使垃圾焚烧无害化。
 
5.4垃圾焚烧发电必须走市场化发展道路
 
垃圾经营管理费用为100~150元/吨,垃圾发电及运行管理成本较高,在我国财政收入有限的情况下,有必要综合利用提高电价等经济手段和推广包括废物发电在内的新技术等行政和法律手段,实现能源工业的可持续健康发展。
 
六、结束语
 
我国垃圾热值比较低、焚烧工艺和焚烧设备还比较落后、经济实力也比较弱等国情决定了中西部以发展填埋法为主,只有在经济发达而土地短缺的东部才适度发展垃圾焚烧项目。待经济实力增强后,再全部实行焚烧综合处理才是最彻底的无害化、减量化、资源化。同时,我们必须设计适合国情的垃圾焚烧炉。
 
参考文献:
 
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[2]郭长山.垃圾发电新动态[J].热能动力工程.2001,16(3):345.
 
[3]顾列铭.垃圾发电潜力无限[J].中国第三产业.2001,(2):13-14,17.
 
[4]马晓茜.垃圾焚烧炉设计新思路[J].工业加热.2000,(4):29-31.
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