【摘要】本文对垃圾焚烧发电技术的应用和发展进行了论述。
【关键词】垃圾焚烧发电技术
城市生活垃圾是当前世界各国面临的主要环境问题之一, 也是目前我国存在的突出的环境问题。随着我国经济的快速发展, 城市人口的大量增加和城市规模的日益扩大以及人民生活水平的不断提高, 生活垃圾产生量逐年增长, 不可避免地带来了大量的垃圾排放。1995 年以后, 我国城市生活垃圾年清运量均超过一亿吨, 且以每年3%左右的速度增长。因此如何无害化处理生活垃圾以及如何对垃圾处理进行有效的管理已经成为许多城市亟待解决的问题。
一、垃圾焚烧处理是实现垃圾无害化、减量化和资源化的最有效的手段之一
目前, 比较普遍的垃圾无害化处理方式有卫生填埋、焚烧和综合利用(如生产有机肥料、建筑材料、供热和发电等)。焚烧是一种对城市垃圾进行高温热化学处理的技术, 将垃圾作为固体燃料送入炉膛内燃烧, 在800～1000℃的高温条件下, 垃圾中的可燃组分与空气中的氧进行剧烈的化学反应, 释放出热量并转化为高温的燃烧气和少量性质稳定的固定残渣。垃圾燃烧产生的高温燃烧气可作为热能回收利用, 性质稳定的残渣可直接填埋处置。经过焚烧处理, 垃圾中的细菌、病毒能被彻底消灭, 烟气中的有害气体经处理达标后排放。
二、我国垃圾焚烧应用发展迅速
垃圾焚烧技术在西方发达国家已有很长的发展历史, 最先利用垃圾发电的是德国和法国, 近几十年来, 美国和日本在垃圾发电方面的发展也相当迅速, 处于世界领先行列。相比之下, 我国的垃圾焚烧设备的设计、生产和应用的水平和规模与发达国家的差距还很大。
( 一) 应用现状
国内第一个垃圾焚烧发电厂在1987 年投入运行, 垃圾焚烧发电在九五期间得到一些城市特别是南方大中城市的重视, 从2000 年到2003 年建成有二十多个日处理量在200 吨以上的焚烧装置, 主要在上海、广州、深圳、杭州、郑州、哈尔滨等大城市以及南方一些中等城市如苏州、宁波等, 规模最大的纯垃圾焚烧处理装置( 基本不需要利用辅助燃料) 的日垃圾处理量为1800 吨, 装机18 兆瓦, 此外目前在广东等地还有一些项目在建设之中。虽然近两年发展迅速, 但因为起步晚, 垃圾处理总量和装机总量都不大, 占我国生活垃圾总量的3%左右, 发电总装机容量200 多兆瓦。垃圾焚烧发电得到了政府的大力支持, 由于其社会效益和经济效益日趋明显, 因此经济发达的一些城市在推广垃圾焚烧发电技术方面作了大量的工作。
( 二) 我国垃圾焚烧发电行业发展特点
1.投资主体多样。与其它垃圾处理方式相比, 垃圾焚烧发电项目的初始投资高, 我国在近几年的时间里, 垃圾焚烧发电发展较快主要得益于地方城市环保意识的加强, 尤其是在经济条件好的城市, 地方政府或是采用直接投资、或是采取鼓励拓宽融资渠道的手段来支持垃圾焚烧发电技术的应用。
2.关键设备进口, 配套设备国产化。从焚烧设备的角度来看, 工业发达国家已经有了100 多年焚烧垃圾的历史, 无论技术上还是设备上都已经相当成熟。而我国垃圾焚烧处理专用设备的开发研制生产水平相对薄弱, 但许多垃圾焚烧发电厂都借鉴了深圳首家垃圾焚烧厂的做法, 采用关键设备进口、配套设备国产化的模式。
( 三) 焚烧发电应用推广中存在的主要问题
垃圾焚烧发电项目的推广有以下限制性因素:
1.对垃圾成分有一定的要求: 垃圾焚烧要求垃圾应能满足热值要求, 一般要求低位热值至少在4000kJ/kg 以上, 最好高于5000kJ/kg, 但对于小城市和经济不太发达的城市, 生活垃圾如果不经过分检的话,不适合于做燃烧处理。此外, 北方城市生活垃圾在冬季灰份比较高, 南方的垃圾在夏季含水率比较高, 都会影响垃圾焚烧的效率甚至不能焚烧。
2.国内装备水平与发达国家相比差距较大, 焚烧装置的关键设备需要进口, 尤其是大容量设备的国产化率很低。
3. 与其它垃圾处理方式以及其它技术成熟的可再生能源发电相比, 项目投资高, 如果不考虑垃圾处理的社会效益, 单纯考虑发电收益的话, 发电成本在1 元/kWh 左右。
4.焚烧尾气的二次污染问题: 尾气中的二恶英对人体、对环境的危害极大, 虽然采取垃圾加油燃烧、加煤粉燃烧等方式可以提高燃烧温度和效率从而大大降低二恶英的排放量, 但这一点仍是目前关于大面积推广垃圾焚烧发电的争论的主要原由之一。另外, 燃油价高, 垃圾加油燃烧加大了运营成本, 垃圾发电场一般不愿意采用。[page]
三、垃圾焚烧发电技术应用前景展望
垃圾焚烧发电将环境保护和节约能源有机地结合起来, 因而将有很好的发展前景。近三年我国垃圾焚烧发电发展迅速的主要驱动力有两点: 一是我国目前和今后所面临的城市垃圾处理的压力, 二是正在逐步制定和采取的一些政策措施。而它们也将是今后垃圾焚烧发电进一步发展的动力。
( 一) 垃圾焚烧发电的资源潜力
垃圾的产生量和分布与人口、城市分布等密切相关。2002 年, 我国共有660 个城市, 年垃圾清运量为1.365 亿吨, 考虑垃圾的平均热值4200kJ/kg, 则垃圾作为能源资源年总量为573TJ。根据国家环保总局预测, 2010 年我国城市垃圾年产量将为1.52 亿吨, 2015 年和2020年将达到1.79、2.1 亿吨。根据专家估计, 到2010 年大中城市的生活垃圾基本能够达到直接焚烧的要求, 届时能够达到这一要求的垃圾如考虑占总量的50%的话, 热值按5000kJ/kg 计算, 则垃圾能源资源总量为760TJ, 可利用量380TJ, 可利用的垃圾发电装机潜力为2500MW, 提供电力约18TWh; 2020 年如考虑同样的比例, 垃圾能源资源总量为1050TJ, 可利用量525TJ, 可利用的垃圾发电装机潜力为3450MW, 提供电力约25TWh。因此垃圾焚烧发电从资源角度来说潜力很大。
( 二) 垃圾焚烧发电的政策支持
我国中央和地方政府都很支持垃圾焚烧发电产业的发展, 目前建设的垃圾焚烧发电装置的投资大都来源于当地财政, 都是在经济条件相当好的大中城市。国家环保总局在2000 年出台了有关垃圾焚烧发电的污染控制标准和规范。中央在2001 年11 月出台了对垃圾焚烧发电项目实行增殖税即征即退的优惠政策, 这一政策非常明确且易于操作。
此外, 国内的一些机构正在进行通过法律条文形式鼓励可再生能源发展的研究以及其它相关的准备工作。参考国际上的经验, 垃圾焚烧发电可以作为被鼓励的技术之一包含其中。因此我国也应考虑逐步制定合理和优惠的政策促进垃圾焚烧发电的发展。
( 三) 未来应用潜力分析
根据垃圾焚烧项目初始投资高, 对垃圾性质要求高的特点, 建议依据以下原则确定垃圾焚烧重点发展的城市和区域: ( 1) 经济基础发达地区, 地方政府具备一定的财力, 同时城市居民也有经济基础, 已经有或有即将出台的垃圾排放收费政策相配套, 能够部分解决垃圾焚烧发电项目的高投资; ( 2) 人口密度高, 土地资源紧缺, 城市化程度和居民生活现代化水平高的地区, 如三气使用比例高(95%以上)等地区, 垃圾热值容易满足要求; ( 3) 推广垃圾分类处理的地区; ( 4) 环境保护要求高的城市和地区。因此, 我国垃圾焚烧发电未来应用的重点区域将是: 直辖市、省会城市以及其它经济条件较好的大城市; 沿海城市和主要旅游城市; 沿长江流域地级城市; 各主要湖泊、江河附近地级市; 以地下水为饮水源城市等。如果考虑到2010 年垃圾焚烧处理量占总垃圾产量的10%, 焚烧热能用于发电和供热, 则从现在到2010 年需要新建日处理能力为3.2万吨的垃圾焚烧设备。可以考虑在大中型城市建立处置能力在500吨/日以上的大型垃圾焚烧装置30 处, 新增发电总装机288 兆瓦, 年发电量可达到2TWh; 新建处置能力150- 500 吨/日的垃圾焚烧装置35 处, 新增发电总装机105 兆瓦, 年发电量0.75TWh。如果考虑到2020 年焚烧发电的垃圾处理量达到总量的30%, 则2010 年到2020 年需要新建日处理能力为13.1 万吨的垃圾焚烧设备。可以考虑新建处置能力500 吨/日以上的大型垃圾焚烧装置120 处,新增发电总装机1152 兆瓦, 年发电量8.3TWh; 新建处置能力150- 500吨/日的垃圾焚烧装置140 处, 新增发电总装机420 兆瓦, 年发电量3TWh。届时垃圾焚烧发电总装机将达到2000MW以上。[page]