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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年有關資料統(tǒng)計表明，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1.2萬噸。我國已有660個城市，其中已有200個城市陷入垃圾包圍之中，垃圾產(chǎn)量正向1億噸邁進。
- 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，垃圾填埋場周圍臭氣等嚴重影響大氣環(huán)境。
1.2 堆肥法
堆肥法就是把城市垃圾運到郊外堆肥廠，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)濟實用的化肥大量普及，堆肥量大，勞動強度大，全面比較后，市場越來越小。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
就是將城市垃圾運到焚燒廠的垃圾池，經(jīng)抓吊入料斗，慢慢進入爐堂，經(jīng)過干燥、燃燒、燃燼三個階段，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下，充分燃燒，燒燼的爐渣入渣池冷卻后，運往廠外填埋，垃圾燃燒后產(chǎn)生的大量高溫煙氣（850-900℃）進入余熱鍋爐換熱，過熱蒸氣再進入汽輪發(fā)電機組發(fā)電。
爐排爐根據(jù)結構的不同，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爐內(nèi)后，落在活動床的中央，然后慢慢通過熱砂床（600-700℃），其結果是垃圾被熱砂焙燒而失去其水分變脆，繼之分散到活動床兩側的流化床。在流化床內(nèi)，脆而易碎的垃圾被劇烈運動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到焚燒爐兩側，通過不燃物排出孔，與砂粒一起自動排出爐外。
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，目前單臺日處理量已達390t/d。但它的價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質分解，轉化成燃氣。燃氣進入余熱鍋爐換熱后，過熱蒸氣進入汽輪發(fā)電機發(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。由于此種爐型結構簡單，無運動件，設備技術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，特別是20世紀70年代以來，由于資源和能源危機的影響，發(fā)達國家對垃圾采取了“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，垃圾焚燒量每年達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，垃圾年焚燒量為8 106噸，可向2120萬人供電，受益人口占總人口的34.3%。法國共有垃圾焚燒爐約300臺，可以燒掉40%的城市垃圾。目前，法國首都已建有一個較完善的垃圾處理系統(tǒng)，有4個垃圾焚燒廠，處理垃圾已超過170萬噸/年，產(chǎn)生相當于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%，預計2000年可達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。
保護環(huán)境是我國的一項基本國策，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務之急。據(jù)統(tǒng)計，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，大量的垃圾被運到城郊裸露堆放，已成為公害。全國歷年垃圾堆存量已高達60億噸，堆占耕地5億m2，直接經(jīng)濟損失達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，形勢嚴峻，刻不容緩。目前我國城市已發(fā)展到660個，城鎮(zhèn)人口2.6億，按每人每年產(chǎn)生440kg垃圾計算，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，則相當于13
40萬噸石油的能量，可見垃圾處理對我國來講，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)保意識的增強，垃圾焚燒發(fā)電的前景充滿希望。特別是1998年國家計委關于新能源建設項目審批通知中指出，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，綜合考慮其社會效益，環(huán)保效益及經(jīng)濟效益，建設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、動植物殘體、樹葉、果皮、廚余等，由有機物和可燃物構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)生高溫煙氣進入余熱鍋爐產(chǎn)生蒸氣，進入汽輪發(fā)電機發(fā)電，在國外早已是成功的經(jīng)驗，國內(nèi)深圳垃圾電廠七年的實踐也證明了垃圾發(fā)電的可行性。
3. 垃圾焚燒廠建設的幾點建議
3.1 建設垃圾焚燒發(fā)電廠的指導思想應是實現(xiàn)垃圾處理的無害化，減量化，資源化。它們的相互關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到國家規(guī)定的標準。我國目前僅有一個城鎮(zhèn)垃圾焚燒污染物排放標準（征求意見稿），標準是偏低的。目前世界上城鎮(zhèn)垃圾焚燒污染物排放標準最高的為德國、瑞士等。越高投資越大。本人認為美國、加拿大標準比較適中，二惡英為I-TEQ 0.5ng/m3.我國征求意見稿是參考美國標準制訂的,但目前二惡英暫不監(jiān)督,僅供考慮。現(xiàn)實要求我國應盡早制訂國定標準，工程設計才能有法律依據(jù)。如果一個垃圾焚燒廠污染排放物超過國家標準的規(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%左右的有機物變?yōu)榉柿�，�?0%未處理。目前，最差的垃圾復合肥僅用有機物垃圾的百分之幾，（不到10%），其余送去填埋。未達到減量化目的。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。因為垃圾處理是一個高投入低產(chǎn)出的行業(yè)，如果連這么一點低收入都不去爭取，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。只有在對垃圾進行綜合治理后，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物質發(fā)酵而成，而垃圾中占一半以上的無機物又如何處理呢？也只有焚燒利用。而垃圾中有機物資中常常由于垃圾源頭不能嚴格分選，不少有害物質如重金屬進入有機物中一起成為堆肥。如果堆肥中重金屬含量超標，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)定的標準，應引起重視。所以，垃圾堆肥前景有限。還是應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，逐步發(fā)展完善而成為今天各種應用的爐排爐，最高水平為德國，熱效率達到0.8以上。日本三菱公司購買德國專利，目前設計爐排爐熱效率僅為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，運動件少，設備簡單些，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。我認為，我國應首先引進一批垃圾焚燒處理設備，從中摸索經(jīng)驗再發(fā)展我國自己的產(chǎn)品。但應從原理和結構，成本上全面分析后，找到達到同樣目的，設備簡單、成本低的設備作為我國發(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，結構復雜，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)品設計，熱效率較低。如果選德國專利設計不就提高了很高水平嗎？我院這次設計常德垃圾發(fā)電廠就選用加拿大瑞威公司產(chǎn)品，長沙垃圾發(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
我認為，城市垃圾處理應從源頭抓起，即各個城市市長應重視這個環(huán)保問題。
3.3.1 從源頭抓起，對垃圾進行分選，除對市民進行教育外，要求環(huán)衛(wèi)部門具體落實，每一個垃圾收集點，分別玻璃類桶、金屬類（各種易拉罐等）桶，有害物質（電池、日光燈、油漆、藥品等）桶，石、磚、爐渣類桶，廚余等有機物捅，分選分裝分運。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，進行了廢物回收利用，創(chuàng)造了資源財富，是大有經(jīng)濟效益的工作。
3.3.2 垃圾焚燒設備廠必須和設計院、焚燒廠合作，全面跟蹤焚燒設備工程設計、安裝調試運行中的優(yōu)缺點，然后全面分析經(jīng)驗和教訓及具體技術問題，尋找新的解決辦法、途徑，再設計更加先進、更加完
善、更符合實際的焚燒設備來，才成為可能。如果單靠制造廠引進外國一個專利或一部分專利，照著干，是遠遠不夠的，因為中國的垃圾有它的特色。哪個工廠也沒有經(jīng)濟實力搞幾套焚燒廠作試驗。最省錢的辦法是主動找上設計院和焚燒廠一道合作，發(fā)揮各自優(yōu)勢，注重各自側重點，全面跟蹤項目全過程，有志者事竟成。
3.3.3 廣泛調查分析，找到焚燒熱效率最高，污染排放標準達到國家要求的，投資、運行成本最低的焚燒設備，才能具有競爭力，才有好的經(jīng)濟效益和社會效益。
因為目前全世界垃圾焚燒設備有好多種，每一種都是從一定的條件下產(chǎn)生發(fā)展起來的，都有自己的特長和存在的意義。不能一聽就信，就跟著干，應該首先多花些時間，多作些調查研究分析，先把國外幾種主要類型焚燒設備弄清其原理、結構、價格后，再結合我國垃圾情況研究對策。一定能找到焚燒熱效率最高，污染排放物達到國家標準的、投資運行成本低的焚燒設備。這是一個對市場分析的過程，是一個對技術掌握運用的過程，是一個真正具有技術和價格競爭實力的過程。
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，排放標準越高，投資越大，國內(nèi)有關專業(yè)生產(chǎn)廠家應盡快重視這一工作的研究設計開發(fā)新產(chǎn)品。在滿足污染排放物達到國家標準的前提下，設備越簡單，運行費用越低，投資越省越好。一定要占領這個市場急需新產(chǎn)品的新領域。大有可為的市場！
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