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垃圾焚燒發(fā)電利國利民
各國工業(yè)的迅猛發(fā)展，人口的大量集中，城市越來越多、越來越大，人類生活水平的不斷提高，造成地球上的垃圾越來越多，已成為一大公害。據(jù)1996年有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)表明，目前全球每年排放垃圾近100億噸。產(chǎn)垃圾最多的國家是美國，每年已超過2億噸。德國人均年產(chǎn)垃圾為世界之最，為800公斤。日本東京日產(chǎn)垃圾已達(dá)1.2萬噸。我國已有660個(gè)城市，其中已有200個(gè)城市陷入垃圾包圍之中，垃圾產(chǎn)量正向1億噸邁進(jìn)。
- 垃圾處理的常規(guī)方法
垃圾處理目前主要有填埋法、堆肥法、焚燒法等。下面就其中幾種方法介紹如下：
1.1 填埋法
根據(jù)工藝的不同，又分傳統(tǒng)填埋法和衛(wèi)生填埋法兩類。
1.1.1 傳統(tǒng)填埋法
這種方法實(shí)際上是在自然條件下，利用坑、塘、洼地將垃圾集中堆置在一起，不加掩蓋，未經(jīng)科學(xué)處理的填埋方法。
1.1.2 衛(wèi)生填埋法
衛(wèi)生填埋法是采用工程技術(shù)措施，防止產(chǎn)生污染及危害環(huán)境土地的處理方法。
此二種填理法處理量大，方便易行，投資省，是我國目前處理城市垃圾的一種主要方法。但此法缺點(diǎn)是填理后易造成二次污染（污染地下水源），被填埋的垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷氣體易引發(fā)爆炸等，還占用大量農(nóng)田面積，垃圾填埋場(chǎng)周圍臭氣等嚴(yán)重影響大氣環(huán)境。
1.2 堆肥法
堆肥法就是把城市垃圾運(yùn)到郊外堆肥廠，按堆肥工藝流程處理后制作為肥料，成本低、產(chǎn)量大。由于經(jīng)濟(jì)實(shí)用的化肥大量普及，堆肥量大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，全面比較后，市場(chǎng)越來越小。北京市不少堆肥廠已難于走出困境。
1.3 焚燒法
按焚燒原理不同，全世界又主要分為爐排爐焚燒、流化床焚燒、熱解法三種。
1.3.1 爐排爐焚燒
就是將城市垃圾運(yùn)到焚燒廠的垃圾池，經(jīng)抓吊入料斗，慢慢進(jìn)入爐堂，經(jīng)過干燥、燃燒、燃燼三個(gè)階段，在大量氧氣（空氣過剩系數(shù)等于1.8）的助燃條件下，垃圾在爐排中用不同方法攪動(dòng)下，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)煔猓?50-900℃）進(jìn)入余熱鍋爐換熱，過熱蒸氣再進(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、滾筒爐等很多種爐型，但是德國爐排爐（又稱馬丁爐）最著名，焚燒效率最高，質(zhì)量最好。
爐排爐垃圾焚燒發(fā)電工藝流程見圖1。
1.3.2 流化床焚燒
就是將城市垃圾運(yùn)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(jìn)爐內(nèi)后，落在活動(dòng)床的中央，然后慢慢通過熱砂床（600-700℃），其結(jié)果是垃圾被熱砂焙燒而失去其水分變脆，繼之分散到活動(dòng)床兩側(cè)的流化床。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，垃圾中的不燃物則與砂粒一起移動(dòng)到焚燒爐兩側(cè)，通過不燃物排出孔，與砂粒一起自動(dòng)排出爐外。
流化床垃圾焚燒發(fā)電工藝流程見圖2～3。
此種新型流化床焚燒爐能夠在不經(jīng)事先處理（破碎）的情況下直接進(jìn)行焚化，是1981年研制成功的。它的典型代表是日本任原公司，目前單臺(tái)日處理量已達(dá)390t/d。但它的價(jià)格仍然和爐排爐一樣很高。
1.3.3 熱解法
熱解法是在隔絕空氣的條件下，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)狻Ｈ細(xì)膺M(jìn)入余熱鍋爐換熱后，過熱蒸氣進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。
此種方法是近10～20年研制出來的，是這三種焚燒法中最新焚燒理論。由于此種爐型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無運(yùn)動(dòng)件，設(shè)備技術(shù)投資比較前二種便宜約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.我國垃圾發(fā)電的必要性和可能性
2.1 垃圾發(fā)電必要性
城市垃圾發(fā)電是近30年發(fā)展起來的新技術(shù)，特別是20世紀(jì)70年代以來，由于資源和能源危機(jī)的影響，發(fā)達(dá)國家對(duì)垃圾采取了“資源化”方針，垃圾處理不斷向“資源化”發(fā)展，垃圾電站在發(fā)達(dá)國家迅猛發(fā)展。最先利用垃圾發(fā)電的是德國和美國。1965年，西德就已建有垃圾焚燒爐7臺(tái)，垃圾焚燒量每年達(dá)7.8 105噸，垃圾發(fā)電受益人口為245萬；到1985年，垃圾焚燒爐已增至46臺(tái)，垃圾年焚燒量為8 106噸，可向2120萬人供電，受益人口占總?cè)丝诘?4.3%。法國共有垃圾焚燒爐約300臺(tái)，可以燒掉40%的城市垃圾。目前，法國首都已建有一個(gè)較完善的垃圾處理系統(tǒng)，有4個(gè)垃圾焚燒廠，處理垃圾已超過170萬噸/年，產(chǎn)生相當(dāng)于20萬噸石油能源的蒸氣，供巴黎市使用。美國自80年代起投資70億美元，興建90座垃圾焚燒廠，年處理垃圾總能力達(dá)到3000萬噸，90年代將新建402座垃圾焚燒廠；90年代初，美國垃圾焚燒發(fā)電占總垃圾處理量的18%，預(yù)計(jì)2000年可達(dá)40%。在美國的底特律市擁有世界上最大的日處理垃圾4000噸的垃圾發(fā)電廠。日本城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)發(fā)展很快，1989年焚燒處理的比例已占總量的73.9%，90年代將升至84%，到2000年將完全采用垃圾焚燒法。
保護(hù)環(huán)境是我國的一項(xiàng)基本國策，隨著我國城市的發(fā)展和人民物資生活水平的提高，妥善處理垃圾已成為當(dāng)務(wù)之急。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國人均生活垃圾年產(chǎn)量為440kg，且每年以8-10%的速度在遞增，大量的垃圾被運(yùn)到城郊裸露堆放，已成為公害。全國歷年垃圾堆存量已高達(dá)60億噸，堆占耕地5億m2，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)80億元人民幣。因此，垃圾滋生已成為我國繼能源、交通、工業(yè)三廢之后又一重大難題，形勢(shì)嚴(yán)峻，刻不容緩。目前我國城市已發(fā)展到660個(gè)，城鎮(zhèn)人口2.6億，按每人每年產(chǎn)生440kg垃圾計(jì)算，則產(chǎn)生垃圾量為1.14 104萬噸，是可以使100萬人口的城市覆蓋1米。但另一方面，如果將其全部利用，則相當(dāng)于13
40萬噸石油的能量，可見垃圾處理對(duì)我國來講，意義更重大。我們相信，隨著我國城市居民生活水平不斷提高及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，垃圾焚燒發(fā)電的前景充滿希望。特別是1998年國家計(jì)委關(guān)于新能源建設(shè)項(xiàng)目審批通知中指出，垃圾發(fā)電也是一種新型能源，給予了大量的優(yōu)惠政策支持，綜合考慮其社會(huì)效益，環(huán)保效益及經(jīng)濟(jì)效益，建設(shè)垃圾電廠是非常必要的。
2.2 垃圾發(fā)電的可行性
現(xiàn)代生活垃圾包羅萬象、應(yīng)有盡有，但可概括為可燃垃圾和不可燃垃圾兩部分。其中可燃垃圾包含紙布、皮革、塑料、橡膠、竹木、動(dòng)植物殘?bào)w、樹葉、果皮、廚余等，由有機(jī)物和可燃物構(gòu)成城市生活垃圾的主體。而不可燃垃圾專指各類金屬、玻璃、石陶瓷等無機(jī)物。根據(jù)我國大中城市垃圾熱值均在800kcal/kg～1500kcal/kg，這些垃圾均能自燃，均能發(fā)電。燃燒一噸城市生活垃圾可發(fā)電300～400kw。而且垃圾焚燒處理后的灰渣呈中性，無氣味，不會(huì)引發(fā)二次污染，且體積減少90%，重量減少75%以上，明顯減容減量。直接通過垃圾焚燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐產(chǎn)生蒸氣，進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，在國外早已是成功的經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)深圳垃圾電廠七年的實(shí)踐也證明了垃圾發(fā)電的可行性。
3. 垃圾焚燒廠建設(shè)的幾點(diǎn)建議
3.1 建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠的指導(dǎo)思想應(yīng)是實(shí)現(xiàn)垃圾處理的無害化，減量化，資源化。它們的相互關(guān)系是以無害化為核心，垃圾資源化是企業(yè)生存發(fā)展的條件，減量化是目的。
3.1.1 一個(gè)垃圾焚燒廠是否成功？第一、看它是否做到了無害化，即它的焚燒爐污染排放物是否達(dá)到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。我國目前僅有一個(gè)城鎮(zhèn)垃圾焚燒污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿），標(biāo)準(zhǔn)是偏低的。目前世界上城鎮(zhèn)垃圾焚燒污染物排放標(biāo)準(zhǔn)最高的為德國、瑞士等。越高投資越大。本人認(rèn)為美國、加拿大標(biāo)準(zhǔn)比較適中，二惡英為I-TEQ 0.5ng/m3.我國征求意見稿是參考美國標(biāo)準(zhǔn)制訂的,但目前二惡英暫不監(jiān)督,僅供考慮。現(xiàn)實(shí)要求我國應(yīng)盡早制訂國定標(biāo)準(zhǔn)，工程設(shè)計(jì)才能有法律依據(jù)。如果一個(gè)垃圾焚燒廠污染排放物超過國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，造成二次污染，那它就是失敗的。
3.1.2 垃圾處理必須減量化，最好的高效堆肥廠也只能把垃圾中50%左右的有機(jī)物變?yōu)榉柿希?0%未處理。目前，最差的垃圾復(fù)合肥僅用有機(jī)物垃圾的百分之幾，（不到10%），其余送去填埋。未達(dá)到減量化目的。只有焚燒處理后，重量減少到25%，體積減少到5～10%，才真正做到了減量化。
3.1.3 垃圾處理必須資源化。因?yàn)槔幚硎且粋�(gè)高投入低產(chǎn)出的行業(yè)，如果連這么一點(diǎn)低收入都不去爭(zhēng)取，政府就沒有那么多錢來支持垃圾焚燒廠，企業(yè)就虧損或建不起來。只有在對(duì)垃圾進(jìn)行綜合治理后，如垃圾焚燒后，熱能發(fā)電，廢渣中金屬回收，廢渣制磚作建筑材料，臭氣吸入焚燒爐燃燒，污水作為冷卻廢渣水循環(huán)，少量無用污水經(jīng)污水處理合格后排放。垃圾資源得到綜合利用后，產(chǎn)生較好經(jīng)濟(jì)效益，支持了企業(yè)生存和發(fā)展，再加上政府優(yōu)惠政策，企業(yè)才有光明前途。
3.2 發(fā)展垃圾焚燒發(fā)電事業(yè)，必須立足我國國情。
我國目前在垃圾處理上的國情又是什么呢？我認(rèn)為我國城市生活垃圾處理目前主要是填埋和堆肥，而且堆肥成功的也較少。我國目前垃圾熱值較低，僅為800～1500kcal/kg，政府拿不出那么多錢來處理垃圾，所以全國660個(gè)城市都存在著不同程度的垃圾山包圍著城市。填埋帶來的二次污染，非改不可。堆肥是利用垃圾中的有機(jī)物質(zhì)發(fā)酵而成，而垃圾中占一半以上的無機(jī)物又如何處理呢？也只有焚燒利用。而垃圾中有機(jī)物資中常常由于垃圾源頭不能嚴(yán)格分選，不少有害物質(zhì)如重金屬進(jìn)入有機(jī)物中一起成為堆肥。如果堆肥中重金屬含量超標(biāo)，種出的蔬菜、莊稼，人們吃了有害身體健康。外國只要把堆肥用來種花、種草、種樹。我們中國人堆肥的目的就是施肥于農(nóng)作物，堆肥中重金屬不能超過國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)引起重視。所以，垃圾堆肥前景有限。還是應(yīng)該走垃圾焚燒處理之路。人類在垃圾如何處理上已經(jīng)走了幾十年的歷程，首先摸索了各種爐排爐焚燒建設(shè)，逐步發(fā)展完善而成為今天各種應(yīng)用的爐排爐，最高水平為德國，熱效率達(dá)到0.8以上。日本三菱公司購買德國專利，目前設(shè)計(jì)爐排爐熱效率僅為0.63。其次摸索了流化床焚燒理論，逐步發(fā)展完善到垃圾不用分選直接入新流化床焚燒，以日本任原公司為最高水平。最后摸索了熱解法焚燒原理，運(yùn)動(dòng)件少，設(shè)備簡(jiǎn)單些，成本僅為以上二種的一半，熱效率也在0.8以上，以美國、加拿大為代表。我認(rèn)為，我國應(yīng)首先引進(jìn)一批垃圾焚燒處理設(shè)備，從中摸索經(jīng)驗(yàn)再發(fā)展我國自己的產(chǎn)品。但應(yīng)從原理和結(jié)構(gòu)，成本上全面分析后，找到達(dá)到同樣目的，設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低的設(shè)備作為我國發(fā)展方向。目前深圳、上海浦東、浦西及北京朝陽垃圾焚燒發(fā)電廠等均選用的是爐排爐，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，而且沒有一家選用德國的，如我國有的工廠，按日本三菱公司專利產(chǎn)品設(shè)計(jì)，熱效率較低。如果選德國專利設(shè)計(jì)不就提高了很高水平嗎？我院這次設(shè)計(jì)常德垃圾發(fā)電廠就選用加拿大瑞威公司產(chǎn)品，長(zhǎng)沙垃圾發(fā)電廠就選用美國垃圾熱解法發(fā)電，熱效率均在 0.8以上，整個(gè)電廠投資比爐排爐減少一半。
3.3 如何走中國人自己的路
我認(rèn)為，城市垃圾處理應(yīng)從源頭抓起，即各個(gè)城市市長(zhǎng)應(yīng)重視這個(gè)環(huán)保問題。
3.3.1 從源頭抓起，對(duì)垃圾進(jìn)行分選，除對(duì)市民進(jìn)行教育外，要求環(huán)衛(wèi)部門具體落實(shí)，每一個(gè)垃圾收集點(diǎn)，分別玻璃類桶、金屬類（各種易拉罐等）桶，有害物質(zhì)（電池、日光燈、油漆、藥品等）桶，石、磚、爐渣類桶，廚余等有機(jī)物捅，分選分裝分運(yùn)。玻璃、金屬回收利用，有害物資再分選利用后填埋，石、磚、爐渣類桶送填埋，其余送垃圾焚燒發(fā)電廠。這樣，大大減少了垃圾焚燒廠投資，進(jìn)行了廢物回收利用，創(chuàng)造了資源財(cái)富，是大有經(jīng)濟(jì)效益的工作。
3.3.2 垃圾焚燒設(shè)備廠必須和設(shè)計(jì)院、焚燒廠合作，全面跟蹤焚燒設(shè)備工程設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試運(yùn)行中的優(yōu)缺點(diǎn)，然后全面分析經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)及具體技術(shù)問題，尋找新的解決辦法、途徑，再設(shè)計(jì)更加先進(jìn)、更加完
善、更符合實(shí)際的焚燒設(shè)備來，才成為可能。如果單靠制造廠引進(jìn)外國一個(gè)專利或一部分專利，照著干，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)橹袊睦兴奶厣�。哪個(gè)工廠也沒有經(jīng)濟(jì)實(shí)力搞幾套焚燒廠作試驗(yàn)。最省錢的辦法是主動(dòng)找上設(shè)計(jì)院和焚燒廠一道合作，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，注重各自側(cè)重點(diǎn)，全面跟蹤項(xiàng)目全過程，有志者事竟成。
3.3.3 廣泛調(diào)查分析，找到焚燒熱效率最高，污染排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到國家要求的，投資、運(yùn)行成本最低的焚燒設(shè)備，才能具有競(jìng)爭(zhēng)力，才有好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
因?yàn)槟壳叭澜缋贌O(shè)備有好多種，每一種都是從一定的條件下產(chǎn)生發(fā)展起來的，都有自己的特長(zhǎng)和存在的意義。不能一聽就信，就跟著干，應(yīng)該首先多花些時(shí)間，多作些調(diào)查研究分析，先把國外幾種主要類型焚燒設(shè)備弄清其原理、結(jié)構(gòu)、價(jià)格后，再結(jié)合我國垃圾情況研究對(duì)策。一定能找到焚燒熱效率最高，污染排放物達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的、投資運(yùn)行成本低的焚燒設(shè)備。這是一個(gè)對(duì)市場(chǎng)分析的過程，是一個(gè)對(duì)技術(shù)掌握運(yùn)用的過程，是一個(gè)真正具有技術(shù)和價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的過程。
3.3.4 垃圾焚燒爐煙氣凈化裝置投資占總投資的近三分之一，排放標(biāo)準(zhǔn)越高，投資越大，國內(nèi)有關(guān)專業(yè)生產(chǎn)廠家應(yīng)盡快重視這一工作的研究設(shè)計(jì)開發(fā)新產(chǎn)品。在滿足污染排放物達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，設(shè)備越簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用越低，投資越省越好。一定要占領(lǐng)這個(gè)市場(chǎng)急需新產(chǎn)品的新領(lǐng)域。大有可為的市場(chǎng)！
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