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中图分类号: X705 文献标识码: A 文章编号: 1673-1069(2017)04-78-2
0 引言
城市化进程不断加快,城市人口数量不断增加,与之相伴的城市垃圾也在逐渐增多,影响着城市环境的质量,阻碍着城市的进步发展。因此,各大城市纷纷采取多种措施进行垃圾的处理回收,减少垃圾为城市发展带来的不良影响。其中通过焚烧的方式进行垃圾的处理并将产生的热能进行发电,可以说是当前最为先进的垃圾处理方式,不仅可以减轻城市发展中垃圾过多的压力,还可以满足人们的用电需求,减轻城市的供电压力。垃圾处理必须要保证降低垃圾的有害物质,而垃圾焚烧发电就是在遵循此项原则的基础上,进一步提高了垃圾的使用价值。而且将垃圾焚烧用于发电存在较大的优势,在未来社会的发展中,其在我国的垃圾处理方面一定会得到大范围的推广和使用,但就目前的发展状况来看,其还有较大的提升空间。
1 我国焚烧垃圾发电的现状分析
垃圾焚烧发电凭借其自身的发展优势,在我国部分南方临海的发达城市已经被广泛地应用。而且,我国已经拥三百余座垃圾焚烧厂,用于垃圾的焚烧发电。可见,近些年,我国在垃圾处理上积极地采用垃圾焚烧发电的方式,并正将其逐渐发展为我国主要的垃圾处理方式。
1.1 垃圾焚烧装置的建设现状
根据相关资料显示,我国垃圾焚烧厂的数量在近些年呈持续增长的态势,同时也在不断增加垃圾焚烧设备的数量,可见我国垃圾焚烧发电的基本设施正在不断完善,垃圾焚烧正逐渐成为我国当前主要的垃圾处理方式。当前,我国的垃圾焚烧发电厂虽然已经占据了一定的市场份额,但其在日后的发展中必将占据更大的市场份额。当前,国内外普遍将垃圾的制气与发电技术作为开发研究的主要方向,所以,在最大限度上提高垃圾的二次利用效率,减轻环境的压力,是当前国内外发展的主要趋势。
1.2 垃圾焚烧发电具有较大的发展潜力
垃圾焚烧发电技术是当前垃圾处理中较为先进的技术,不仅可以减轻城市发展中的环境压力,还可以提高资源的利用效率,减少垃圾带来的各种环境问题,提高环境的质量。在当前的发展中,我国需要这样双赢的技术手段,来促进我国全面的发展,提高发展的质量。为了进一步保证垃圾焚烧发电技术在我国的发展,我国政府积极地出台各项优惠政策,扶持垃圾焚烧发电的发展,同时吸引社会各界对其的关注,加大对其的投资力度,为其的发展提供充足的资金支持。而且我国在垃圾焚烧发电的发展上还颁布实施了相关的法律《可再生资源法》,以保证其稳定的发展。火力焚烧发电虽然作为一个相对的新兴产业,发展的基础相对较差,但我国通过我国政府对其的大力扶持,火力焚烧发电在我国未来的发展中必然是具有巨大发展潜力的。由于我国居民生活水平不断提高,垃圾发电的热值也在不断升高。这对垃圾焚烧创造了良好前提条件。
1.3 垃圾焚烧发电的污染控制标准有待完善
垃圾焚烧发电在解决垃圾处理问题的同时又带来了新的环境问题,需要人们加以一定的重视。但由于我国对垃圾焚烧发电的相关经验较为欠缺,使得我国在应对垃圾焚烧带来的新的环境问题时没有较为有效的解决方式。而且在我国当前的发展中,相关污染的控制标准还存在一定的不足,不能实现与垃圾焚烧发电的统一,不利于我国垃圾焚烧发电的稳定发展。为了在最大限度上保障垃圾焚烧发电带来的环境效益,垃圾焚烧发电厂必须要采取相关的解决措施,加强对垃圾焚烧中产生的有害物质的排放的控制。但在垃圾焚烧发电中,增加对二次排行物质的处理,无疑会增加相关企业的成本,降低企业的经济效益,进而使企业减少对其的投资,不利于我国垃圾焚烧发电的发展。因此在垃圾焚烧发电的发展中,国家要加大对其的资金支持,保障企业的经济效益,同时也要充分保障环境质量,完善相关的污染控制标准,规范垃圾焚烧发电的发展。
1.4 垃圾焚烧发电存在的问题
我国对垃圾分类的意识还相对薄弱,虽然在我国街道中设置的垃圾箱都有垃圾分类的标识,在人们在实际的使用中,往往不在意垃圾的分类投放,而是将垃圾随意的扔进垃圾箱中。而且垃圾焚烧发电厂在焚烧垃圾时,同样不注重垃圾的分类焚烧,而是采取各类垃圾混合焚烧。但由于我国垃圾焚烧发电的发展相对滞后,根本无法满足混合焚烧的技术要求,使得垃圾焚烧不彻底,产生了新的有害物质,造成了更恶劣的环境影响。二f英是当前我国垃圾焚烧发电中面临的最为严峻问题。部分企业在发展中为了提高自身的经济效益,降低生产成本,没有在规定的条件下,对垃圾进行充分的燃烧,同时在相关的处理系统上缺乏尾气的处理装置,各项装置的不健全以及缺乏严格的管理,导致二f英的合成排放,造成环境的二次污染。除了各种外在因素造成的垃圾焚烧发电过程中产生的各种问题,我国垃圾焚烧发电技术也存在较大的缺陷。西方发达国家的垃圾焚烧发电,无论是在垃圾焚烧发电的投资力度上,还是焚烧设备上,我国都与其存在较大的发展差距。在近代,西方国家经历了多次科技革命的影响,各方面技术都相对成熟。因而其在进行垃圾焚烧发电方面可以取得相对较好的效果,实现经济与环境的双赢。而我国整体的科技水平较低,造成垃圾焚烧设备整体上的技术水平相对低下,实现垃圾的充分焚烧存在一定的难度,有害物质的排放也时有发生。目前,我国一直致力于垃圾焚烧设备的研究问题上,旨在弥补垃圾焚烧设备上的缺陷,提高垃圾焚烧发电技术的水平。
2 垃圾焚烧发电的发展趋势
逐渐完善垃圾焚烧发电技术,实现垃圾处理最大经济效益,是当前垃圾处理的主要发展趋势。从当前世界的发展趋势来看,垃圾焚烧发电是未来发电事业发展的新趋势,也是未来发展中实现资源利用率最大化的主要手段。近些年,我国的经济和科技水平都获得了一定的发展,这必然会带动我国垃圾焚烧发电相关技术的不断提高,同时我国相关政策的支持,以及人们日益增长的环境需求,都将会我国垃圾焚烧发电事业的发展产生重要的推动作用。在社会激烈的竞争环境下,企业若想得到长久稳定的发展,必须加大对国家公用事业的投资。而垃圾焚烧发电作为新兴的政府大力扶持的公众事业,势必得到很多企业的青睐。为了保证垃圾焚烧发电保持积极的发展活力,在日后的发展中,垃圾焚烧发电也会逐渐走向产业化,吸引来自社会各界的投资资金。进入21世纪以后,我国在经济和科技领域都得到了迅猛的发展,在对垃圾焚烧发电设备的研发上也取得了较大的进步,扭转了过去对国外设备过分依赖的局面,在发展中赢得了主动权。在未来的发展中,我国在垃圾焚烧发电方面还会继续保持发展的动力,促进相关产业的发展。
3 结束语
各种现实因素的制约,使得大城市在发展中必须采用垃圾焚烧发电的方式进行垃圾的处理,以减轻发展中的土地压力和供电压力。但当前我国垃圾焚烧发电技术还存在较大的发展空间,为了尽可能地降低垃圾焚烧发电带来的消极影响,应对垃圾焚烧发电进行严格监管,保证其排放的各种物质达到排放的标准,同时进行垃圾焚烧厂的选址上,要充分考虑到城市未来的发展,同时在焚烧垃圾时,要对垃圾进行科学分类,提高垃圾的燃烧率,保证垃圾焚烧发电的综合效益。
参 考 文 献
【关键词】垃圾焚烧发电;现状;问题;烟气处理技术
我国人口居多,城市化进程的步伐逐渐加快,在对电的需求量往往供不应求在,在夏季的用电高峰期内往往会采用地域性局部停电,从而来保证居民的用电需求,我国的发电厂遍布在全国各地,且发电形式也多样化,有大自然赋予我的财富,例如风能发电、水能发电、太阳能发电,还有利用资源发电,其中大多数都对环境带来不同程度的危害,例如火能发电、核能发电、垃圾焚烧发电。垃圾焚烧发电技术作为新型的发电技术,在社会中也存在这许许多多的优点,但也存在着不足。
一、我国垃圾焚烧发电烟气处理的现状
由于我国人口基数大,在产生生活垃圾的程度上比其他国家要多得多,又因为我国是生产大国,其中也不能避免会制造出许许多多的垃圾,据统计,我国现在的大中型城市大约有650多个,城市消费水平相对农村普遍较高,2012年我国城市垃圾达到惊人的3亿吨,面临这么多垃圾我们该怎么处理,每天在清洁工人在城市垃圾清扫干净之后,由垃圾运输车到制定地点进行处理,其中有一半以上并没有进行处理,在大气中,或者就地燃烧,在垃圾焚烧中由于充斥着各种物体,其中包括塑料,还有其他一些有害物质,在燃烧过程中会释放有害气体,给环境带来极大的污染,损害人类的健康,近年来一些欧美发达国家垃圾焚烧的一系列措施,来防止垃圾焚烧发电的烟气给环境带来致命的打击。
垃圾焚烧发电主要产生二恶英,给人体带来危害,我国在垃圾焚烧发电烟气处理与其他国加相比仍然还存在着许许多多的不足,在二恶英排放的标准上也达不到要求,如图表一是日本国内在垃圾焚烧二恶英的处理标准(浓度单位:ng TEQ/m3,换算基准O2=12%)
而垃圾焚烧发电的烟气主要污染物的排放标准如图2
从其中对比我们可以发现我国在对垃圾焚烧发电的烟气处理的道路上还有很长的一段路要走,我们必须正视自己的不足,不断的努力去实现,去完善垃圾焚烧发电的烟气处理技术。
二、垃圾焚烧发电烟气污染物的分类
垃圾焚烧发电所产生的烟气很大部分都是对人体,或者是对环境有危害的气体,总体来说污染物分为有害气体污染、粉尘污染、重金属及二恶英污染三大类别:
1、有害气体污染。无论是在垃圾焚烧发电产生的烟气还是垃圾填埋焚烧中都要产生有害气体,其中包括氯化氢、二氧化硫、一氧化碳、氟化氢等等气体,这些气体在大气中存在,给人体生命安全带来极大的危害。
2、粉尘污染。垃圾发电厂焚烧垃圾都是在火炉内燃烧的,垃圾种类繁多,在炉内燃烧的过程中有许许多多是不能燃烧的部分,这些在炉内就形成了灰尘,同时在火炉内高温的炙烤下形成颗粒物质,在对垃圾焚烧炉内进行加材料或者加速燃烧的时候,这些微小的颗粒就会散落到大气中,形成粉尘污染。
3、重金属及二恶英污染。在垃圾焚烧发电厂炉内会产生许多重金属元素,例如Pb.Cd.As.等等在炉内高温的作用下不断发生物理反应,随着重金属循环升华凝华,导致重金属形成颗粒排放到空气中,形成空气污染。
三、垃圾焚烧发电烟气处理技术的比较
现阶段,我国虽在垃圾焚烧发电烟气处理上的技术虽然还不够成熟,但仍然有许许多多关于对废气处理的办法,结合国内外处理垃圾焚烧带来空气污染办法,进行了如下比较。
1、脱酸工艺
脱酸工艺在垃圾焚烧发电烟气处理的过程中,形式非常的多样化,其中包括干式脱酸、湿式脱酸和半干式脱酸三种垃圾焚烧发电烟气的处理方式。利用脱酸工艺来对垃圾焚烧发电烟气进行处理利用了垃圾焚烧废气中含有大量的酸性气体,通过上述方法与污染气体产生化学反应,已达到脱酸的效果。从字面意义上面来说,干式脱酸法和半干式脱酸法只有一字之隔,但去除酸性的效果两者之前却相差较大,干式脱酸法最大的特点是利用干性药剂在反应塔或者排气管道中与酸性气体发生反应,从而达到脱酸的效果,而半干式脱酸法的特点是利用碱性药剂氢氧化钙溶液与酸性气体在反应塔里发生反应,两者之间最大的区别是干式脱酸法在高温的情况下,脱酸效果大大的减弱,而半干式脱酸法是利用垃圾焚烧发电中烟气的高温来加强脱酸效果,而且半干式脱酸法的设备相对简单,净化空气的效果很好,同时在资金投入方面也不大,此方法在垃圾焚烧发电烟气处理中应用很广泛。而另外一种湿式脱酸法虽然有一定的作用,去酸性效果较好,但仍然有其不足的地方,湿式脱酸法大多都是利用溶液与酸性气体发生反应,而它们的生成产物会对水源产生污染。
2、除尘工艺技术
除尘器在垃圾焚烧发电烟气处理中是非常重要的灰尘处理方式,很大程度上提高了空气的质量,现有的除尘技术主要有电除尘器和袋式除尘器。
2.1电除尘器。电除尘器的工作原理是在大气中产生强大的电场,利用磁场使气体产生电离,气体在发生电离反应时会分解成离子和自由电子,这些物质在电场的作用下会使垃圾焚烧发电产生的灰尘吸附在电场的极板上,最终通过灰尘排除系统进行排除。电除尘器在实际运用中有优点也有缺点,电除尘器的除尘效果普遍较高,而且在使用中操作起来很方便,对环境无污染,但其设备的造价比较昂贵,在实际处理灰尘中占地面积大,而且适用性不强。
2.2袋式除尘器。袋式除尘器在除尘的实际工作中被广泛中运用到,同时袋式除尘器因为不同的工作原理分为布袋除尘器和电袋除尘器两种类型。布袋除尘器是利用过滤原理,对垃圾焚烧产生的灰尘或者颗粒物进行过滤,再由排气系统将灰尘进行处理,此种除尘工艺技术相对于电除尘器优点是很明显的,布袋除尘器首先设备仪器占地面积小,而且环境对其影响不大,工作的效率也高。另外一种电袋除尘器集中了电除尘器和布袋除尘器的优点,利用电磁场和过滤原理对灰尘进行处理,达到除尘的效果。
3、重金属及二恶英的去除
重金属是由于垃圾焚烧产生的,对于重金属的去除工艺,一般情况下,将垃圾焚烧发电产生的重金属进入到除尘器中,根据重金属的物理特性,将垃圾焚烧烟气净化系统的温度调到最低,此时重金属在除尘器中的进化效果将达到最高值。而对于二恶英的去除,由于二恶英是因为含氯元素的物质燃烧不充分而产生的物质,因此要控制二恶英的排放,就必须对含有氯元素的物质进行高温加热,使其能够充分燃烧。同时也可以利用活性炭的吸附作用对二恶英进行去除。 总之,垃圾焚烧发电的烟气处理技术的好坏关系到我们人类生存环境的问题,对于垃圾焚烧烟气净化系统,我们要选择最佳的方案,既然对环境不造成二次污染,同时也要最大可能的去除垃圾焚烧给生活环境带来的危害。
参考文献
关键词:生活垃圾;焚烧;发电
贵阳市是贵州省的省会,简称筑。贵阳市位于贵州省中部,2007年末全市总人口(常住一年及以上)为356.77万人,市域总面积8034平方千米,市区面积2403平方千米。全市辖七区一市三县,是全省政治、经济、科技、教育和文化中心。
1 贵阳市生活垃圾现状及预测
1.1贵阳市生活垃圾产生量及预测
2008年末,贵阳全市总人口为393.86万人[1],比上年增加37.09万人,人口自然增长率4.4‰。近期内,垃圾的日产量每年将保持4%以上的增长速率,在2008年末、2009年初达到1300t/d的垃圾日产量。
1.2贵阳市生活垃圾的成分及预测
城市生活垃圾的成分特性对于垃圾焚烧项目的预处理设备选型和燃烧工艺的组织具有重要的意义。城市生活垃圾中不同物质的种类很多,同时,每天的垃圾成分都在变化,给分析统计带来很大的困难。但从总体上看,其组成还是有规律可循的[2],主要包括居民生活垃圾、商业垃圾、建筑垃圾和街道清扫垃圾等。居民生活垃圾主要以塑料袋和菜叶、果皮、厨余、煤渣为主,而学校、机关行政单位、医院(不包括医疗废弃物)、旅游点主要以塑料、纸张等为主,而街道清扫垃圾主要以树叶、泥土等为主。居民生活垃圾和农贸市场、沿街商店是城市生活垃圾的主要来源,垃圾呈现有机物较多,可燃成分较多的特点。具调查资料分析, 1998年贵阳市的垃圾主要特征如下:含水23.17%~37.38%;容重0.498~0.608t/m3;含有机物8.95%~19.31%。
影响生活垃圾成分构成的重要因素是居民的生活水平和消费结构, 以及民用燃料组成结构的变化[3]。随着经济的发展,居民燃气化程度的提高,贵阳市所产生的生活垃圾中的性质发生了变化,厨余垃圾、废旧塑料、废旧橡胶、废布、废纸等有机物逐渐增加。目前,贵阳市的垃圾主要特征如下:含水为50%、有机物为30%,其它为20%,垃圾热值约为1500KJ/Kg。预计未来贵阳市城市生活垃圾性质的变化趋势: 1)有机物含量将提高, 无机物含量将相应下降;2)纸、塑料、织物和金属的含量逐步上升;3)总氮、总钾含量随着有机物含量的提高而相应增大;4) 可燃物含量逐年上升, 垃圾的热值也有所提高。
1.3 贵阳市生活垃圾处理现状
目前,贵阳市城区垃圾的日产量已达到了1250余吨。并以每年4%的速度增加。2001年、2003年先后建成高雁、比例坝两座城市生活垃圾卫生填埋场,垃圾无害化处理率达到83.01%。云岩区、南明区、乌当区的生活垃圾都进入高雁填埋场进行无害化处理;而位于白云区的比例坝城市生活垃圾卫生填埋场承担白云区、金阳区和高新区的生活垃圾无害化处理。
高雁城市生活垃圾卫生填埋场位于贵阳市东北郊的乌当区东风镇,距贵阳市16公里,占地约97万m2,库容量1980万m3,设计日处理城市生活垃圾800吨,最大日处理量2595吨,设计使用年限为31年。高雁垃圾场总投资15050万元,于1998年12月动工,2000年10月完成主体工程,2001年12月20日开始试运行。
比例坝城市生活垃圾卫生填埋场位于贵阳市白云区,麦架乡马堰村境内,距贵阳市中心约26公里,金阳新区15公里,白云区10公里。占地面积98.33万m2,有效库容894万m3,日处理垃圾为600吨,设计使用年限27年,总投资13660万元。该场于1999年12月动工,2003年12月完成主体工程。
2 建设垃圾焚烧厂需要具备的条件
2.1 较高的城市生活垃圾热值
垃圾的热值一般需达到4187kJ/kg,才能不加辅助燃料进行焚烧发电。目前,我国城市垃圾热值低,夏天水分含量高,地区差别大,东部地区城市平均为3140kJ/kg,中部地区为2219kJ/kg,西部地区为1507kJ/kg,只有少部分城市生活垃圾低位热值高于4187kJ/kg,如北京朝阳区,上海浦东、浦西区已具备不加辅助燃料焚烧发电的条件。因而,就全国而言,还不具备将所有垃圾进行发电的条件[4]。贵阳城市生活垃圾,水分含量高达50%,热值为1500kJ/kg左右。因此,现阶段贵阳不具备垃圾发电的条件,即建立垃圾焚烧发电厂不可行。
2.2 较强的城市经济实力
焚烧发电技术是处理城市生活垃圾污染并回收利用垃圾能量的有效方法,西方工业发达国家已经应用一个多世纪,国内第一个垃圾焚烧发电厂在1987年投入运行,但国内应用仅20余年。表1分析了城市生活垃圾焚烧发电厂建设费用的典型实例[5]。
表1 城市生活垃圾焚烧发电厂建设费用
由表1可见,在高额建设费用中,很大比例用于城市生活垃圾焚烧发电设备引进、购置。据估算,筹建国内大型垃圾电厂,采用外国政府贷款,主要设备(焚烧炉、尾气处理设备等)进口建设投资高,为卫生填埋的6倍以上。如上海浦东、浦西垃圾电厂(设计处理垃圾能力1000t/d),总投资估算为7亿元人民币。垃圾发电运营费用也较高,如深圳宝安垃圾电厂,当地政府每年需补给2300万元。因此,每吨垃圾政府需补贴100~200元,才能有经济效益。据尹爱国等分析茂名市要建成城市垃圾焚烧发电厂将要耗资18703.53 万元人民币,要维持其正常工作,茂名市政府每年必须在财政上补贴486.62 万元,即每处理1 吨垃圾政府必须在财政上补贴33.33 元[6]。
根据上述经济效益分析,假如贵阳市要建成设计处理垃圾能力1000t/d的城市垃圾焚烧发电厂将要耗资7.25亿元人民币,要维持其正常工作,贵阳市政府每年必须在财政上补贴一些资金。目前, 从贵阳市经济实力来看,贵阳市在财政暂时无法承受巨额的建设费用和昂贵的运行费用。
3 结论
通过本文分析可以看出, 根据国家的相关政策和垃圾焚烧发电的技术要求, 结合贵阳市的生活垃圾特点和经济现状, 认为贵阳市现阶段不宜建设垃圾焚烧发电厂。主要有两个方面原因:1)贵阳市城市生活垃圾特性达不到焚烧发电标准;2)投资及运行费用高, 项目的实施对地方财政的压力较大,财政难以承担。
摘要:随着我国社会的不断发展,城市化进程的不断加快,垃圾已经成为制约城市发展的瓶颈。发展生活垃圾焚烧发电技术不仅可以打破垃圾围城的僵局,而且可以减少一定量的煤炭、柴油等能源的使用。近年来,国家的工业政策一直鼓励各大、中型城市建设垃圾焚烧发电项目,我国垃圾焚烧厂的数量逐年增多,规模越来越大。本文围绕生活垃圾焚烧发电技术,分析垃圾焚烧发电的可行性,介绍国内外最新的垃圾焚烧发电技术及处理效果,阐述去除垃圾焚烧废气中二f英的措施,最后分析预测垃圾焚烧发电对周边环境影响。
关键词:生活垃圾;焚烧发电;环境影响;二f英
Abstract: with the development of our society and accelerating urbanization, garbage has become the bottleneck of restricting city development. To develop life waste incineration power generation technology not only can break the deadlock garbage siege, and can reduce the amount of coal, diesel oil and other energy use. In recent years, the national industrial policy has been encouraging each big, medium-sized city construction waste incineration power projects, the number of waste lncineration plant in China increased year by year, the scale is more and more big. This paper focus on living garbage burned power generation technology, analyzes the feasibility of garbage burned power, introduced the domestic and foreign latest garbage burned power generation technology and treatment effect, this paper expounds remove waste incineration waste gas of dioxin measures, in the final analysis, forecast waste incineration power to the periphery environment influence.
Keywords: life waste; Burning power; The environmental impact; dioxin
近年来,随着世界环保要求越来越高,发展低碳经济的呼声越来越响。实现垃圾的无害化处理,在城市中建设中大型垃圾焚烧发电项目正符合国家的发展方向。生活垃圾焚烧发电技术这几年发展很快,2003~2008年,我国垃圾焚烧厂由47座增加到74座,处理量增加3.3倍。减少滋扰、节约资源是垃圾处理的最终目标,而垃圾焚烧发电符合这两个要求,在有效处理垃圾的同时,还对废物的回收利用,把剩余废物转化成电力,实现能源和资源的可持续发展。
一、垃圾的焚烧发电是城市生活垃圾的最终出路
进入21世纪,随着城市化进程的加快,城市人口增长速度越来越快,加上不可控制的城市流动人口,导致城市垃圾产生量迅速增加,由于垃圾的分解速度慢,垃圾填埋会占用大量土地、污染土壤、污染地下水资源、影响空气质量、污染大气、孳生苍蝇、传播疾病、影响环境卫生和居民健康。垃圾焚烧发电可更好地实现垃圾资源化、减量化、无害化处理,有利于资源和环境的可持续发展。《国家环境保护“十二五”规划》指出固体废物安全处理处置应鼓励垃圾焚烧发电。垃圾焚烧发电由于具有占地面积小、无害化及减量化效果好、处理快速特点和环保和能源的双重效益,在日本、丹麦等发达国家已经成熟运行,在我国处于发展中的阶段,是我国城市垃圾处理的最终出路。
二、国内外最新的垃圾焚烧发电技术及其优缺点
1、国外最新的垃圾焚烧发电技术
国外垃圾焚烧发电采用的技术主要有CAO燃烧系统、TOPS燃烧系统、RDF(固体燃料燃烧技术)技术、超级垃圾发电系统等,其中RDF(固体燃料燃烧技术)技术可以实现垃圾焚烧的无害化和有效利用废弃物的双重目标;而TOPS燃烧系统是目前世界上能耗最低、获得的能量最大的燃烧系统,下文着重介绍TOPS燃烧系统。
加拿大瑞威环保有限公司在加拿大安高集团研发的COA(Controlled Air Oxidation)系统的基础上,进一步改进开发出更加先进的垃圾处理系统TOPS燃烧系统。TOPS系统的特点是占地面积小、处理能力大、自动化程度高、加热回收能力强,即使垃圾不分类也可是实现充分的分解和燃烧,但是该系统燃烧玻璃和金属。TOPS系统有多台初级燃烧室,一台二次燃烧室,进风设备,温度控制系统和余热发电设备构成。在初次燃烧室里加入垃圾,燃烧几个小时后二次燃烧室自动启动,大约二十小时后初级燃烧室氧化反应完成,待炉体冷却之后,利用自动装置清理灰渣、分离玻璃和金属。
TOPS系统的特点包括:第一,垃圾在静止不动的条件下被缓慢分解;第二,初级燃烧室的温度较低,只保证有机物氧化分解,玻璃和金属保持原状;第三,该系统的尾气的烟尘含量很低,有害气体的含量低,热解过程中灰渣的安定性好;第四,该系统没有部件在高温状态下移动,能耗低、造价低、经久耐用、安全可靠。
2、我国主要的垃圾焚烧技术及其特点
我国的垃圾焚烧发电焚烧炉主要有炉排式和流化床式,马丁炉排炉技术(SITY2000)在我国得到广泛推广和应用。
马丁SITY2000炉排炉是一种典型的机械炉排,整个炉排设计成一个斜平面,倾角向下为24~1°,根据垃圾的热值情况设置斜平面纵向的长度,横向方向由传动独立、结构相同的炉排组成。每列炉排均采用结构相同的活动炉排片与固定炉排片以行为单位交错布置,活动炉排片行在固定炉排片行上做来回往复的逆推运动,在炉排与炉排之间设置固定的隔墙,炉排的列数是由处理垃圾的能力决定的。 马丁SITY2000炉排技术的一个显著特点就是可以根据项目垃圾的处理能力设置相应的炉排列数,目前200t/天、300 t/天、400 t/天、500 t/天、600 t/天等系列产品已经在我国得到应用,并且我国已经在建800 t/天及以上的特大型焚烧炉。
循环流化床燃烧技术是一项从上个世纪80年代开始发展起来的应用于环保、能源领域的技术。国内循环流化床垃圾焚烧技术主要以中科院、浙大和清华等为代表,具有完全自主的知识产权,摆脱了在垃圾焚烧处理行业长期受国外公司的技术牵制的状况,已经在国内建设了20多个循环流化床垃圾焚烧项目。循环流化床燃烧技术适应焚烧低热值、高水分的垃圾。在焚烧垃圾时,采用几十倍于垃圾量的石英砂(或炉灰)作为床料加热垃圾燃料,垃圾和床料都处于高速空气形成的流化状态,瞬时干燥高水分含量的垃圾,并在几秒之内把它引燃,其残渣中的未燃份(即炉渣热灼减率)<1%;流化床焚烧炉宜于燃烧组份复杂的城市垃圾。随着近些年对循环流化床垃圾焚烧工艺的系统研究逐渐深入,设计先进的垃圾给料和底渣排出设备的研制开发,许多新建的循环流化床垃圾焚烧项目可以达到稳定运行的效果;单炉处理量较大,单炉处理能力已达400-500吨/日,已适应大型垃圾焚烧厂的建设要求。投产的项目有浙江嘉兴热电厂1000t/d垃圾焚烧发电项目、广东省东莞市1000t/d垃圾焚烧发电“BOT”项目等。
3、其他垃圾焚烧技术
目前,还有很多正在研究的新型垃圾焚烧技术,例如气化熔融炉、旋转窑式流化床焚烧炉等等。气化熔融炉能大大提高焚烧炉的烟气温度和燃烧效率,在没有外部能源支持的情况下可以得到1300℃的较高烟气温度,这样可以保证垃圾燃烧的稳定性,显著降低二次污染。垃圾焚烧的前进方向是资源化、减量化、无害化、稳定化、快速化、高温燃烧和高效利用。各种高新技术的应用,各种全自动控制设备的研发,使得焚烧设备结构不断改进,设施更加完善,从单一的处理垃圾的公益性设施发展为综合性、效益型系统。
三、国内外最新的去除垃圾焚烧废气中二f英的措施及其处理效果
垃圾焚烧发电技术虽然是目前最有效的实现垃圾的资源化、减量化处理技术,但在我国尚未真正普及。主要制约因素是焚烧废气中含有二f英。二f英是对人体和环境危害极大的物质,控制二f英排放的技术是否先进可行已经成为建设一个垃圾焚烧发电处理技术时首先要考虑的问题。
1、二f英的理化性能及形成机理
二f英(Dioxin)是一种无色无味、毒性严重的脂溶性物质,二f英实际上是二f英类(Dioxins)一个简称,它并不是一种单一物质,而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物,全称分别是多氯二苯并二f英(简称PCDDs)和多氯二苯并呋喃(简称PCDFs)。多氯二苯并呋喃(PCDFs)由1个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环。每个苯环上都可以取代1~4个氯原子,从而形成众多的异构体,其中PCDDs有75种异构体,PCDFs有135种异构体。所以,二f英包括210种化合物,这类物质非常稳定,二f英在标准状态下呈固态,熔点约为303~305℃。极难溶于水,可以溶于大部分有机溶剂,是无色无味的脂溶性物质。二f英土壤中的半衰期为12a,气态二f英在空气中光化学分解的半衰期为8.3d,在人体内降解缓慢,主要蓄积在脂肪组织中。据报告,二f英的毒性是氰化钾的1000倍以上。其在烟气中以固态存在,与汞蒸汽等重金属气溶胶一起,吸附在微小颗粒物上。垃圾焚烧发电中,但温度为550℃~750℃时0.1~0.2秒会产程大量二f英,研究表明,超过25%的PCDDs和90%的PCDFs在焚烧的高温烟气643℃~487℃生成。
控制垃圾焚烧所产生的二f英污染物的排放,需从控制来源、减少生成、避免炉外低温再合成等三方面入手。
2、焚烧前控制二f英的产生
垃圾预处理是控制二f英的重要手段。固体物料在进入焚烧炉前应进行破碎以减小颗粒尺寸,增加与燃烧空气的接触,以获得均匀燃烧。在垃圾进入焚烧炉之前,应采用垃圾分选技术,分选出垃圾中铁、铜、镍等过渡金属;减少含氯有机物的量,从源头减少垃圾焚烧二f英生成的氯来源。
3、过程控制技术减排二f英
过程控制技术主要通过控制燃烧条件,避开再合成PCDDs和PCDFs的峰值温度区250℃~500℃,以减少前驱物和二f英的合成。(1)、可以保持燃绕温度在850℃以上超过两秒,实现”3T+E”工作原则;(2)、300℃的环境中二f英的浓度取决于含氧量,缺氧的环境会导致二f英浓度的降低,一般工程中含氧量控制在9%以下;(3)、添加抑制PCDDs和PCDFs生成的物质,S通过形成硫磺酸、盐酸前驱物或含S化合物抑制形成PCDDs和PCDFs ;(4)、烟气采用骤冷避开二f英形成高峰区(250℃-400℃),使烟气在250℃-400℃停留时间降到最短;(5)、避免催化剂的载体粉尘,合理设计锅炉使温度达到450℃之前大量减少烟气的粉尘含量。
4、尾气处理技术减排二f英
二f英末端控制因其具有“Police Filter”功能而广泛采用,其中Remedia@催化过程系统,选择性催化分解法(SCR),固定床活性碳法及活性碳喷注法是比较先进的方法。
Remedia@催化过程系统是“催化过滤”技术与“表面过滤”技术的结合,气态的二f英被彻底分解,减少了二f英再形成的潜在可能,系统不需要化学物质和喂料装置,该技术实施简单,不需要对原有设备做大的改动,粉尘捕集率高,过滤压降低,机械寿命长。
一般SCR设备设在控制流程末端布袋除尘的后面,成蜂巢式。此时布袋除尘要使用脱膜技术以免催化剂被粉尘堵塞,SCR对含二f英的反应温度在250℃~350℃。利用脱氯反应的触酶,例如Ti-V系催化系统是苯环裂解。
喷注(ACI)吸附技术是在烟道流进入布袋前注入活性碳吸附二f英,将气相二f英转化为固相,再用薄膜滤袋去除。理论上只要活性碳足够多,吸附率可以高达90%以上,是国内的最常用方法。但是此方法消耗了大量的活性(200mg/Nm3)不好控制。
四、小结
总而言之,垃圾焚烧发电技术具有环保和能源双重效益,是一种低碳经济,是可持续发展的需要。垃圾焚烧发电是我国城市生活垃圾处理的最终出路,国内外专家学者经过长期的研究,垃圾焚烧发电技术已经越来越趋于成熟,能耗低,温室气体排放量减小,每吨垃圾产生的能量不断增多。通过现代先进的工程控制技术可以实现毒性极强的二f英的低浓度排放及其他有害污染物的排放量,其对环境的不利影响将越来越少。
参考文献:
[1]林丛基;生活垃圾焚烧发电与二f英污染[J];海峡科学;2010年第6期
关键词:垃圾发电 产业存在的问题 对策
中图分类号:F290 文献标识码:A
文章编号:1004-4914(2011)06-067-02
一、城市垃圾发电问题的提出
目前,中国有660多个大中型城市,因人口集中,经济相对发达,资源能源消耗量高,城市的垃圾污染问题比较严重。据统计,目前我国城市年产垃圾已逼近1.4亿吨,且每年还在以8%~10%的速度在递增。大量的垃圾不仅占用土地、影响生态环境、污染空气,其中的有害物质还会危害到人类的健康。我国已成为世界上垃圾包袱最重的国家,城市垃圾的无害化、减容化和资源化处理已迫在眉睫。
面对垃圾泛滥的现状,世界各国的视线已不再仅仅停留在如何控制和销毁垃圾这一老问题上,而是采取积极的态度和有力的措施,着手科学地处理、利用垃圾。作为人类影响环境的产物,从生态环境角度看,垃圾固然是一种污染源,从资源角度看,它却是地球上唯一在增长的资源、一种潜在的资源。将垃圾列为维持经济持续发展的“第二资源”,向垃圾要资源、要能源、要效益,垃圾发电问题由此应运而生。
垃圾发电是将垃圾通过特殊工艺处理,实现综合利用,其特点是减量性好,无害化程度高,防污染彻底且有一定的经济回报。研究发现,对于高热值的垃圾,焚烧2吨产生热量即相当于1吨煤;对于热值较低的垃圾,焚烧5~6吨产生热量相当于1吨煤。我国的人口基数较大,每年垃圾产生量居于世界首位,若将所有垃圾变废为宝,资源化利用,每年将能够有效节约煤炭资源3000万吨左右。有专家预测,21世纪垃圾发电将成为与太阳能发电、风力发电并驾齐驱的无公害新能源。
二、我国城市垃圾发电产业存在的问题
1.垃圾发电产业的政策扶持有待完善。目前,垃圾处理产业的法制化、规范化还处于一个缓慢的上升阶段。国家的鼓励政策在不少地方尚未得到有效落实,企业对项目投资存在很大风险。国家对垃圾发电的产业政策,从定位上要将它确定为一个新能源产业,一个环保产业,一个要重点扶持的产业,而且要产业化,其内容广泛涉及垃圾焚烧处理技术,环保排放标准,鼓励和扶持垃圾焚烧发电等各个方面。不仅要有相对的完整性,而且政策规定越来越具体、越来越全面、越来越容易实施。
垃圾发电行业在国外许多发达国家迅猛发展的一个重要原因就是政府不断加大政策扶持和补贴力度。这是因为,垃圾处理和垃圾焚烧发电,所追求的是环境和社会两个效益,属于社会公益事业,是政府政务的一部分。在这样的理念下,这些国家的垃圾发电都有政府在支持,企业的经济风险很小。而在我国不少地方,虽然提倡垃圾发电产业,规定支持环保企业,实际上却没有实施细则,缺乏足够的政策保障,仅有的一些补贴优惠政策,也难以落到实处,税务部门的减免税名录也没收入垃圾发电企业,垃圾发电厂要交纳各种税负,负担较重,这是我国发展垃圾发电产业近20年难以迅猛发展的一个重要原因。
2.垃圾发电产业急需按市场化来运作,利用经济杠杆来鼓励、保护。垃圾发电具有较高的行业壁垒,迫切需要按市场化运作的规律,利用经济杠杆来鼓励、保护项目企业的合法权益,允许和鼓励各类企业参与竞争,以公开、公平、公正为原则,通过招标将垃圾焚烧发电厂的建设和运行管理权交给符合条件、有信誉、有保证的企业来建设和运行管理。而目前的现状是较早进入市场的企业拥有明显的提前行动优势,易于获取政府的信任。而新加入的企业由于没有可供推介的业绩,在竞争中处于劣势地位,克服这一劣势则至少需两年以上的时间。由于垃圾处理行业具有特许专营的性质,一般一个城市除非垃圾产量大大超出原有垃圾处理厂的处理能力,否则不可能建设另一座处理厂以处理增量垃圾。并且如果原有处理厂符合合同规定的排放标准,原来的项目公司即享有建设新电厂的优先权。因此,取得一个城市的垃圾处理特许经营权,意味着将可以长期垄断该城市的垃圾处理服务。因此,提高垃圾焚烧发电市场占有率依然任重而道远。
3.垃圾发电技术尚待突破。目前,在国内垃圾发电项目的推进过程中,垃圾发电技术相对落后,在设备制造、工艺流程、安装调试、运行管理的各个层面提供的技术标准和专业规范有待完善,迫切需要推动具有自主知识产权关键技术的研发。
同时垃圾焚烧发电会产生一个副产品二恶英,它被世界卫生组织称作“最毒的致癌物质”,对人类健康危害极大。对燃烧造成环境污染的忧虑并非没有依据。以前人们不注意这些问题,多年来,在日本、美国和欧洲,垃圾焚化是否造成污染一直是个谜。如今在美国,垃圾焚化炉是水银污染的第二大罪魁祸首。对焚化炉持不同意见的人士认为:垃圾焚化并没有使污染物彻底消失,而是转移到灰烬中或是排放到空气里,这有可能导致环境灾难,如排到空气中的有害尘粒和酸性气体、氮氧化物、二氧化物。垃圾中含有的铅、镉和汞等重金属也不能被彻底分解,而是残留在灰烬中。有“焚化炉王国”之称的日本,密密麻麻布满了3000多个焚化炉,二氧化物的污染已经波及到了土壤、植物和鱼类。含氯的包装物(如塑料)焚化后会产生致癌物,这种物质还可以破坏用以调节生理机能的荷尔蒙。二氧化物会在动物或鱼类的脂肪组织中积聚,最终还将通过日常食物的方式转移到人体中。目前国内有些垃圾焚烧电厂还无力处理二恶英问题,环保部门的软硬件条件也不够,监测无法到位。
4.垃圾发电缺少产业的中近期、中远期发展规划。我国在垃圾焚烧发电厂的建设和管理方面缺乏经验,许多城市在筹建垃圾焚烧发电厂时,并没有制定具有前瞻性的统一规划布局政策,也缺乏有力的行业扶持政策,各行政区可以自行规划和建设垃圾焚烧发电厂,其投资主体、筹资方式、工艺技术选择和建设标准尚未建立,加上布局的不合理,给项目的后续经营管理和技术选型等都带来诸多问题,不利于形成规模化产业。
三、今后发展对策
1.健全城市生活垃圾管理体系。垃圾发电需要“口粮”保障,政府和垃圾发电企业都有责任引导城市生活垃圾的分类收集,垃圾供应的质量和数量直接影响垃圾焚烧发电项目的运营。城市垃圾是混合体,其组分热分解温度不同,形状也不同,操作控制困难,不同季节的垃圾其成分、水分经常变化,焚烧产生的热值也不稳定。发达国家居民把垃圾分四类采集:可燃、不可燃、玻璃、塑料,燃烧垃圾属第一类和第四类,据悉,这一简单分类的结果,垃圾热值可提高30%以上,相应垃圾电厂的运行成本可降低25%。我国城市垃圾中,除了可回收的废纸、废塑料、废瓶、废缸外,剩下的厨房食品残物、菜瓜皮、塑料包装袋、草木、装修废料等废物,其总的热值较低,在焚烧炉中还要另加燃油来助燃。一些有关人士认为,建立与当前经济相适应的城市生活垃圾管理体系,实现从垃圾收集、垃圾运输到垃圾处置全过程的管理体制改革和运作机制创新,是解决我国城市生活垃圾并使垃圾发电产业健康发展的根本途径。
2.制定垃圾发电的技术标准和专业规范。加快制定垃圾发电的技术标准和专业规范,在设备制造、工艺流程、安装调试、运行管理的各个层面提供明确的技术标准和专业规范,推动具有自主知识产权关键技术的研发。
目前,在国内垃圾发电项目的推进过程中,国外的垃圾发电技术比较成熟,在一些经济发达地区迫于环境的压力,虽然项目投资大,但更倾向于全面引进国外厂家的技术和设备。但与发达国家相比,我国的城市生活垃圾成分杂,往往混杂了大量尘土和砖头瓦块等建筑垃圾;水分重,部分城市生活垃圾平均含水率50%~55%;热值低,每公斤热值只有750到1100大卡,这种差异使在国外运行良好的进口焚烧设备在国内却难以“进入状态”,为了提高燃烧效率和热效率,不少垃圾发电厂只好加油助燃,使运行成本直线上升。据专家介绍:目前垃圾焚烧主要有炉排炉、循环流化床和回转炉三种技术,国内目前已经投入运行或在建的很多城市垃圾发电厂,采用的大多是国外引进的炉排炉技术,而清华和浙大则主要以研究循环流化床技术见长。因此,目前兴建的垃圾发电厂,大多采用进口部分国外关键设备和部分国内设备的方式来降低投资成本;同时,在工艺流程上采用部分人工分捡、循环流化床低温燃烧等技术提高焚烧效率,弥补了国内垃圾热值不高的缺陷,形成了一套具有“中国特色”的垃圾焚烧发电技术,在国内的垃圾发电市场竞争中具有一定的本土优势。
当前技术发展的重点,是要加大对现有本土垃圾焚烧发电技术和国产设备的鉴定总结和推广使用,尤其是那些国内现有的已经经过实践证明是成功的垃圾焚烧发电技术和国产设备,应及时地、系统地拿出权威性评审意见,尽快使之标准化。
3.完善垃圾发电相应优惠政策及法律法规。各发达国家都针对各自的垃圾发电制定了相应的优惠政策,可以说,在世界范围内,没有优惠政策和各种补贴,垃圾发电难以产业化。没有政策来“发酵”,垃圾不可能产生“蝶变”。应尽快完善与垃圾电站相关的法律、法规以及与之相关的设计、制造的规程、规范。只有明确了垃圾分类回收的办法并实施,才能为垃圾的无害化处理创造良好的条件。只有明确了相应的设计、制造的规范、标准和各种投资、税收、补贴等政策,垃圾发电才能走上规范化轨道,相关的设备制造业也才能跟进,从而推动整个行业有序、健康发展。
补贴金额少是目前垃圾焚烧发电企业面临的普遍困难。虽然国家给出电价上浮的政策来支持社会资金投资该行业,但垃圾处理费的补贴较低,这给垃圾发电行业带来负面影响,使准备涉足该行业的投资人不敢进入,已经进入的投资人则生存困难。如果补贴不能弥补企业成本的话,势必将对企业的积极性产生影响,企业就会出现“偷工减料”、以煤充垃圾的问题。
4.加强政府监管,提高垃圾发电企业的公信力。公众对垃圾发电信任缺失,不断引发对垃圾发电项目争议,这一方面和群众健康和环境意识不断提高有关,另一方面也和政府监管不到位有关。目前监管不到位是造成矛盾激化的主要原因。在我国,涉及垃圾处理的主管部门有4~5家。其中焚烧发电属于新能源,归发改委主管;而从行业主管部门来说,则是住房和城乡建设部;处理设施的建设需要用地,不能侵占基本农田和土地,涉及国土资源部;从环保排放角度看,则是环境保护部;如果是其他垃圾处理方式,如生物堆肥处理,还涉及农业部门。部门众多,协调效果还未实现统一。在不少城市,垃圾并没有做到“无害化”处理;收集无序或是生活垃圾随意堆放随处可见。
加强政府的监管职能,就是要按照垃圾焚烧有关技术参数和污染物排放控制标准实施行业监管,政府对企业污染物排放的环保指标要不断与国际接轨,以环境效益、社会效益为垃圾发电产业的发展方向。
在垃圾发电行业的发展中,二恶英污染防治是一个关键问题。事实上,许多垃圾发电企业的这一排放指标甚至低于欧洲标准,亟需政府制定法律法规加强监管。我国工信部等九部委曾联合的《关于加强二恶英污染防治的指导意见》明确规定,对现有的二恶英产生源要采取积极的污染防治措施,当前要重点抓好废弃物焚烧等重点行业二恶英污染防治工作。这一指导意见的出台,对于垃圾发电行业的发展又是一项利好消息。污染防治的加强并非对行业发展的限制,而是对行业发展的规范,反而能促进行业健康地快速成长。
笔者认为,垃圾处理相关产业的投资在“十二五”期间将快速提升,同时惠及垃圾发电业。“十一五”期间,我国垃圾等固体废弃物处理产业投资约为2100亿元,“十二五”期间,这一数值有望达到8000亿元,4倍的投资增长将刺激垃圾处理产业在“十二五”期间高速增长,保持30%以上的复合增长率。垃圾发电作为垃圾处理和资源化的主要方式,其产业也将随之进入高速增长期。
参考文献:
1.杜军,王怀彬,金霄.城市垃圾焚烧发电现状概述.节能技术,2003(5)
2.彭述刚.城市垃圾收集与处理的国外经验及启示.现代城市研究,1999(04)