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1、1垃圾焚烧发电利国利民各国工业的迅猛发展,人口的大量集中,城市越来越多、越来越大,人类生活水平的不断提高,造成地球上的垃圾越来越多,已成为一大公害。据 1996 年有关资料统计表明,目前全球每年排放垃圾近 100 亿吨。产垃圾最多的国家是美国,每年已超过 2 亿吨。德国人均年产垃圾为世界之最,为 800 公斤。日本东京日产垃圾已达 1.2 万吨。我国已有 660 个城市,其中已有 200 个城市陷入垃圾包围之中,垃圾产量正向 1 亿吨迈进。垃圾处理的常规方法 垃圾处理目前主要有填埋法、堆肥法、焚烧法等。下面就其中几种方法介绍如下:1.1 填埋法根据工艺的不同,又分传统填埋法和卫生填埋法两类。1
2、.1.1 传统填埋法这种方法实际上是在自然条件下,利用坑、塘、洼地将垃圾集中堆置在一起,不加掩盖,未经科学处理的填埋方法。1.1.2 卫生填埋法卫生填埋法是采用工程技术措施,防止产生污染及危害环境土地的处理方法。此二种填理法处理量大,方便易行,投资省,是我国目前处理城市垃圾的一种主要方法。但此法缺点是填理后易造成二次污染(污染地下水源),被填埋的垃圾发酵产生的甲烷气体易引发爆炸等,还占用大量农田面积,垃圾填埋场周围臭气等严重影响大气环境。1.2 堆肥法堆肥法就是把城市垃圾运到郊外堆肥厂,按堆肥工艺流程处理后制作为肥料,成2本低、产量大。由于经济实用的化肥大量普及,堆肥量大,劳动强度大,全面比较
3、后,市场越来越小。北京市不少堆肥厂已难于走出困境。1.3 焚烧法按焚烧原理不同,全世界又主要分为炉排炉焚烧、流化床焚烧、热解法三种。1.3.1 炉排炉焚烧就是将城市垃圾运到焚烧厂的垃圾池,经抓吊入料斗,慢慢进入炉堂,经过干燥、燃烧、燃烬三个阶段,在大量氧气(空气过剩系数等于 1.8)的助燃条件下,垃圾在炉排中用不同方法搅动下,充分燃烧,烧烬的炉渣入渣池冷却后,运往厂外填埋,垃圾燃烧后产生的大量高温烟气(850-900)进入余热锅炉换热,过热蒸气再进入汽轮发电机组发电。炉排炉根据结构的不同,又分为炉排炉、滚筒炉等很多种炉型,但是德国炉排炉(又称马丁炉)最著名,焚烧效率最高,质量最好。炉排炉垃圾焚
4、烧发电工艺流程见图 1。1.3.2 流化床焚烧就是将城市垃圾运到焚烧厂倒入垃圾池后,经抓吊入料斗,垃圾从焚烧炉的顶端投放进炉内后,落在活动床的中央,然后慢慢通过热砂床(600-700),其结果是垃圾被热砂焙烧而失去其水分变脆,继之分散到活动床两侧的流化床。在流化床内,脆而易碎的垃圾被剧烈运动的砂粒挤成碎片而很快燃烧掉。另一方面,垃圾中的不燃物则与砂粒一起移动到焚烧炉两侧,通过不燃物排出孔,与砂粒一起自动排出炉外。流化床垃圾焚烧发电工艺流程见图 23。此种新型流化床焚烧炉能够在不经事先处理(破碎)的情况下直接进行焚化,是1981 年研制成功的。它的典型代表是日本任原公司,目前单台日处理量已达33
5、90t/d。但它的价格仍然和炉排炉一样很高。1.3.3 热解法热解法是在隔绝空气的条件下,垃圾在热解装置中受热而使有机质分解,转化成燃气。燃气进入余热锅炉换热后,过热蒸气进入汽轮发电机发电。此种方法是近 1020 年研制出来的,是这三种焚烧法中最新焚烧理论。由于此种炉型结构简单,无运动件,设备技术投资比较前二种便宜约 50%,很有发展前途。它的产品以美国和加拿大公司为代表。2.我国垃圾发电的必要性和可能性2.1 垃圾发电必要性城市垃圾发电是近 30 年发展起来的新技术,特别是 20 世纪 70 年代以来,由于资源和能源危机的影响,发达国家对垃圾采取了“资源化”方针,垃圾处理不断向“资源化”发展
6、,垃圾电站在发达国家迅猛发展。最先利用垃圾发电的是德国和美国。1965 年,西德就已建有垃圾焚烧炉 7 台,垃圾焚烧量每年达 7.8 105 吨,垃圾发电受益人口为 245 万;到 1985 年,垃圾焚烧炉已增至 46 台,垃圾年焚烧量为 8 106吨,可向 2120 万人供电,受益人口占总人口的 34.3%。法国共有垃圾焚烧炉约300 台,可以烧掉 40%的城市垃圾。目前,法国首都已建有一个较完善的垃圾处理系统,有 4 个垃圾焚烧厂,处理垃圾已超过 170 万吨/年,产生相当于 20 万吨石油能源的蒸气,供巴黎市使用。美国自 80 年代起投资 70 亿美元,兴建 90 座垃圾焚烧厂,年处理垃
7、圾总能力达到 3000 万吨,90 年代将新建 402 座垃圾焚烧厂;90 年代初,美国垃圾焚烧发电占总垃圾处理量的 18%,预计 2000 年可达 40%。在美国的底特律市拥有世界上最大的日处理垃圾 4000 吨的垃圾发电厂。日本城市垃圾焚烧发电技术发展很快,1989 年焚烧处理的比例已占总量的 73.9%,90 年代将升4至 84%,到 2000 年将完全采用垃圾焚烧法。保护环境是我国的一项基本国策,随着我国城市的发展和人民物资生活水平的提高,妥善处理垃圾已成为当务之急。据统计,我国人均生活垃圾年产量为 440kg,且每年以 8-10%的速度在递增,大量的垃圾被运到城郊裸露堆放,已成为公害
8、。全国历年垃圾堆存量已高达 60 亿吨,堆占耕地 5 亿 m2,直接经济损失达 80 亿元人民币。因此,垃圾滋生已成为我国继能源、交通、工业三废之后又一重大难题,形势严峻,刻不容缓。目前我国城市已发展到 660 个,城镇人口 2.6 亿,按每人每年产生 440kg 垃圾计算,则产生垃圾量为 1.14 104 万吨,是可以使 100 万人口的城市覆盖 1 米。但另一方面,如果将其全部利用,则相当于 1340 万吨石油的能量,可见垃圾处理对我国来讲,意义更重大。我们相信,随着我国城市居民生活水平不断提高及人们环保意识的增强,垃圾焚烧发电的前景充满希望。特别是 1998 年国家计委关于新能源建设项目
9、审批通知中指出,垃圾发电也是一种新型能源,给予了大量的优惠政策支持,综合考虑其社会效益,环保效益及经济效益,建设垃圾电厂是非常必要的。 2.2 垃圾发电的可行性现代生活垃圾包罗万象、应有尽有,但可概括为可燃垃圾和不可燃垃圾两部分。其中可燃垃圾包含纸布、皮革、塑料、橡胶、竹木、动植物残体、树叶、果皮、厨余等,由有机物和可燃物构成城市生活垃圾的主体。而不可燃垃圾专指各类金属、玻璃、石陶瓷等无机物。根据我国大中城市垃圾热值均在 800kcal/kg1500kcal/kg,这些垃圾均能自燃,均能发电。燃烧一吨城市生活垃圾可发电 300400kw。而且垃圾焚烧处理后的灰渣呈中性,无气味,不会引发二次污染
10、,且体积减少 90%,重量减少 75%以上,明显减容减量。直接通过垃圾焚烧,产生高温烟气进入余热锅炉产生蒸气,进入汽轮发电机发电,在国外早已是成功的经验,国内深圳垃圾电厂七年5的实践也证明了垃圾发电的可行性。3. 垃圾焚烧厂建设的几点建议3.1 建设垃圾焚烧发电厂的指导思想应是实现垃圾处理的无害化,减量化,资源化。它们的相互关系是以无害化为核心,垃圾资源化是企业生存发展的条件,减量化是目的。3.1.1 一个垃圾焚烧厂是否成功?第一、看它是否做到了无害化,即它的焚烧炉污染排放物是否达到国家规定的标准。我国目前仅有一个城镇垃圾焚烧污染物排放标准(征求意见稿),标准是偏低的。目前世界上城镇垃圾焚烧污
11、染物排放标准最高的为德国、瑞士等。越高投资越大。本人认为美国、加拿大标准比较适中,二恶英为 I-TEQ 0.5ng/m3.我国征求意见稿是参考美国标准制订的,但目前二恶英暂不监督,仅供考虑。现实要求我国应尽早制订国定标准,工程设计才能有法律依据。如果一个垃圾焚烧厂污染排放物超过国家标准的规定,造成二次污染,那它就是失败的。3.1.2 垃圾处理必须减量化,最好的高效堆肥厂也只能把垃圾中 50%左右的有机物变为肥料,另 50%未处理。目前,最差的垃圾复合肥仅用有机物垃圾的百分之几, (不到 10%),其余送去填埋。未达到减量化目的。只有焚烧处理后,重量减少到 25%,体积减少到 510%,才真正做
12、到了减量化。3.1.3 垃圾处理必须资源化。因为垃圾处理是一个高投入低产出的行业,如果连这么一点低收入都不去争取,政府就没有那么多钱来支持垃圾焚烧厂,企业就亏损或建不起来。只有在对垃圾进行综合治理后,如垃圾焚烧后,热能发电,废渣中金属回收,废渣制砖作建筑材料,臭气吸入焚烧炉燃烧,污水作为冷却废渣水循环,少量无用污水经污水处理合格后排放。垃圾资源得到综合利用后,产生较好经济效益,支持了企业生存和发展,再加上政府优惠政策,企业才有光明前途。63.2 发展垃圾焚烧发电事业,必须立足我国国情。我国目前在垃圾处理上的国情又是什么呢?我认为我国城市生活垃圾处理目前主要是填埋和堆肥,而且堆肥成功的也较少。我
13、国目前垃圾热值较低,仅为8001500kcal/kg,政府拿不出那么多钱来处理垃圾,所以全国 660 个城市都存在着不同程度的垃圾山包围着城市。填埋带来的二次污染,非改不可。堆肥是利用垃圾中的有机物质发酵而成,而垃圾中占一半以上的无机物又如何处理呢?也只有焚烧利用。而垃圾中有机物资中常常由于垃圾源头不能严格分选,不少有害物质如重金属进入有机物中一起成为堆肥。如果堆肥中重金属含量超标,种出的蔬菜、庄稼,人们吃了有害身体健康。外国只要把堆肥用来种花、种草、种树。我们中国人堆肥的目的就是施肥于农作物,堆肥中重金属不能超过国家规定的标准,应引起重视。所以,垃圾堆肥前景有限。还是应该走垃圾焚烧处理之路。
14、人类在垃圾如何处理上已经走了几十年的历程,首先摸索了各种炉排炉焚烧建设,逐步发展完善而成为今天各种应用的炉排炉,最高水平为德国,热效率达到 0.8 以上。日本三菱公司购买德国专利,目前设计炉排炉热效率仅为 0.63。其次摸索了流化床焚烧理论,逐步发展完善到垃圾不用分选直接入新流化床焚烧,以日本任原公司为最高水平。最后摸索了热解法焚烧原理,运动件少,设备简单些,成本仅为以上二种的一半,热效率也在 0.8 以上,以美国、加拿大为代表。我认为,我国应首先引进一批垃圾焚烧处理设备,从中摸索经验再发展我国自己的产品。但应从原理和结构,成本上全面分析后,找到达到同样目的,设备简单、成本低的设备作为我国发展
15、方向。目前深圳、上海浦东、浦西及北京朝阳垃圾焚烧发电厂等均选用的是炉排炉,结构复杂,成本高,而且没有一家选用德国的,如我国有的工厂,按日本三菱公司专利产品设计,热效率较低。如果选德国专利设计不就提高了很高水平吗?7我院这次设计常德垃圾发电厂就选用加拿大瑞威公司产品,长沙垃圾发电厂就选用美国垃圾热解法发电,热效率均在 0.8 以上,整个电厂投资比炉排炉减少一半。3.3 如何走中国人自己的路我认为,城市垃圾处理应从源头抓起,即各个城市市长应重视这个环保问题。3.3.1 从源头抓起,对垃圾进行分选,除对市民进行教育外,要求环卫部门具体落实,每一个垃圾收集点,分别玻璃类桶、金属类(各种易拉罐等)桶,有
16、害物质(电池、日光灯、油漆、药品等)桶,石、砖、炉渣类桶,厨余等有机物捅,分选分装分运。玻璃、金属回收利用,有害物资再分选利用后填埋,石、砖、炉渣类桶送填埋,其余送垃圾焚烧发电厂。这样,大大减少了垃圾焚烧厂投资,进行了废物回收利用,创造了资源财富,是大有经济效益的工作。3.3.2 垃圾焚烧设备厂必须和设计院、焚烧厂合作,全面跟踪焚烧设备工程设计、安装调试运行中的优缺点,然后全面分析经验和教训及具体技术问题,寻找新的解决办法、途径,再设计更加先进、更加完善、更符合实际的焚烧设备来,才成为可能。如果单靠制造厂引进外国一个专利或一部分专利,照着干,是远远不够的,因为中国的垃圾有它的特色。哪个工厂也没有经济实力搞几套焚烧厂作试验。最省钱的办法是主动找上设计院和焚烧厂一道合作,发挥各自优势,注重各自侧重点,全面跟踪项目全过程,有志者事竟成。3.3.3 广泛调查分析,找到焚烧热效率最高,污染排放标准达到国家要求的,投资、运行成本最低的焚烧设备,才能具有竞争力,才有好的经济效益和社会效益。因为目前全世界垃圾焚烧设备有好多种,每一种都是从一定的条件下产生发展起来的,都有自己的特长