（工商管理专业论文）河北省垃圾直燃发电产业发展战略研究.pdf

中文摘要 进入2 l 世纪以来，人类越来越重视生存环境，环保主题前所未有地受到关 注。生活垃圾作为城市发展的副产品正与经济发展同样的不断增加。目前，我国 城市居民每人每年的生活垃圾产生量已达4 4 0 公斤。据统计，全国6 6 8 座城市共 清运生活垃圾1 1 4 余亿吨，而这一数值还以每年8 至1 0 增长。 垃圾直燃发电初期投资大，但因为这种方式在节约土地资源，实现资源回收 方面具有显著优点，因此多数经济发达国家从环保和可持续发展的角度出发，纷 纷采用焚烧方式处理垃圾，在我国也将发展成为一个重要的环保产业。 本文首先通过研究我国电力市场特点和垃圾直燃发电产业特点，对河北省垃 圾直燃发电产业所处的社会环境、政策环境、市场环境和融资环境进行了阐述。 然后论文利用s w o t 分析，从企业的战略定位入手，对河北省垃圾直燃发电产 业面临的优势与劣势、机遇与挑战进行了分析。在此基础上，笔者对河北省垃圾 直燃发电产业的发展战略进行了阐述，提出了河北省建设投资公司开发垃圾直燃 发电项目实施战略的基本思路、战略布局及实施步骤。 文章最后，介绍了在公司战略下开发的河北灵达垃圾直燃热电项目，并对垃 圾直燃发电产业存在的问题提出了建议。 关键词：s w o t 发展战略 河北省 垃圾直燃发电产业 a bs t r a c t m o r ea n dm o r ep e o p l ep a ya t t e n t i o nu p o ns u b s i s t e n c ee n v i r o n m e n ti n21c e n t r y a n dt h ep u b l i ch a sb e e nf o c u s e do i lt h ee n v i r o n m e n tp r o t e c t i o na sn e v e rb e f o r e t h e v o l u m eo fg a r b a g ew h i c hi st h eb y p r o d u c to fc i t yd e v e l o p m e n ti si n c r e a s i n ga l o n g w i t he c o n o m yd e v e l o p m e n te v e r y d a y c u r r e n t l y ，t h ev o l u m eo fg a r b a g eh a si n c r e a s e d t o4 0 0k i l o g r a m m ep e ru r b a nr e s i d e n ta n n u a l l yp e ry e a r a c c o r d i n gt os a t i s t i c s ，t h e g a r b a g ev o l u m eo f6 6 8c i t i e si no u rc o u n l r yw a sm o r et h a n114m i l l i o nt o n sa n di s i n c r e a s i n ga tas p e e do f8 一10 a n n u a l l y w a s t e t o - e n e r g y c o u l dc o n s e r v e t h el a n dr e s o u r c e sa n d r e c y c l e r e s o u r c e s ，t h e r e f o r em o s td e v e l o p e dc o u n t r i e sa d o p tw a s t ei n c i n e r a t i o nt e c h n o l o g yi n v i e wo fe n v i r o n m e n tp r o t e c t i o na n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，t h o u g hi tr e q u i r e sh u g e i n i t i a li n v e s t m e n t a n di ti se x p e c t e dt ob ea ne s s e n t i a le n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n i n d u s t r y i nt h i ss t u d y , t h es o c i a l ，p o l i c y , m a r k e c ta n df u n d sp o o l i n ge n v i r o n m e n tw e r e e x p l a i n e db ya n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so fe l e c t r i cm a r k e c ta n dw a s ti n c i n e r a t i o n e l e c t r i cg e n e r a t i o ni n d u s t r y t h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s ，o p p o r t t m i t i e sa n dc h a n l l e n g e sw e r ea n a l y z e d b ys w o t b a s e do nt h o s er e s u l t s ，d e v e l o p m e n ts t r a t e g yw a se x p l a i n e da n dt h o u g h t s ， s t r a t e g yd i s t r i b u t i o na n di m p l e m e n t a t i o ns t e p so fw a s t e - - t o - e n e r g yi n d u s t r yw h i c h w a s d e v e l o p e da n dc o n s t r u c t e db yh e c i c w e r ep r o p o s e d i nt h ee n d ，aw a s t e t o - e n e r g yi n d u s t r yp r o g r a mi nh e b e iw a si n t r o d u c e da n dt h e s u g g e s t i o na b o u tt h ep r o b l o m se x i s t i n gw a sp u t f o r w a r d k e yw o r d s ：s w o td e v e l o p m e n ts t r a t e g y h e b e i w a s t e - t o - - e n e r g yi n d u s t r y 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得丕鲞盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位做作者签名：万窜珍签字吼z 砷年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤盗盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权丕盗盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 易津喀 导师签 签字日期：矽叩年多月，纱日 签字日期：年月日 第一章绪论 第一章绪论 随着社会经济迅速发展，都市人口日益集中，城市垃圾产量也急剧增多。据 调查，目前我国城市垃圾年产生量己达1 4 亿吨以上，人均垃圾年产量为 4 5 0 k g - - 5 0 0 k g ，而且还在以每年8 一1 0 的增长率不断增加，全国累计垃圾堆 存量已达到6 0 多亿吨，侵占土地面积超过5 万公顷，已有2 0 0 多个城市陷入垃 圾包围之中。不断堆积的垃圾占据了我们宝贵的土地资源，对大气、土壤、水源 造成严重污染，破坏了人们的生存环境，成为自然的杀手，地球的伤疤。 1 9 9 2 年联合国环境与发展大会以来，人们对环境问题的看法逐步取得了共 识：人、资源、环境和发展这四者之间的关系是密不可分的，各国政府越来越清 醒地认识到，必须认真解决好这四者之间的关系，才能真正实现可持续发展。妥 善处理垃圾，控制污染，保护环境，培育人与自然协调发展的关系是人类共同的 使命。 1 1 课题研究的必要性 目前，城市垃圾处理主要有三种方式，即填埋、焚烧和堆肥。其中垃圾焚烧 方式厂房占地少，有利于节约土地资源：垃圾的减容减量化程度高，减容可达 9 0 ，减重可达7 5 ：对垃圾处理彻底，并采用烟气净化技术净化烟气，二次污 染危害小；设备运行是全天候的，不易受天气影响；垃圾焚烧厂可建在接近垃圾 源的地方，可节约运输费用；焚烧炉的适用很广，能处理多种垃圾，且大多数焚 烧技术不需对垃圾进行预处理；垃圾焚烧产生的蒸汽可用于发电、供热等多种用 途，节约能源。相比之下，垃圾直燃发电具有垃圾处理周期短、占地面积小、选 址灵活等优点，已成为经济发达、土地资源匾乏的国家和地区广泛采用的方式。 我国城市垃圾的处理处置水平一直很低，无害化处理设施缺乏，欠帐多。多 年来，绝大部分城市采用露天堆放、自然填沟和填坑的简单方式消纳城市垃圾， 河流沿岸甚至成了天然垃圾堆放场，这种处理方式对土壤、河流、地下水、大气 等都造成了严重的影响和潜在的危害。各地经济发展不平衡，人民生活水平有很 大差别，因此城市生活垃圾的成分也不同，各地区适宜的垃圾处理方式也不同。 第一章绪论 经济落后的地区，人民生活水平较低，垃圾含水率高，热值低，适合选择填埋或 堆肥的方式；而在经济较发达的地区，垃圾中可燃工业垃圾含量高，含水率低， 热值高，适宜采用焚烧发电的方式进行处理。 近些年，国内大中型城市纷纷筹建垃圾直燃发电厂，这种垃圾处理方式己成 为我国环保政策鼓励推广的方式，以后必将在我国经济较发达地区得到大力发 展。同时，我国颁布了有关垃圾直燃发电的技术政策和相应的排放标准，出台了 一系列关于垃圾直燃发电项目立项、融资、设备进口等优惠政策，确立了该类环 保项目的投资回报原则，并开始探索垃圾处理设施融、投资体制的改革道路，积 极引进企业化运作，减轻政府负担，这样为致力于开拓垃圾直燃发电产业的企业 提供了极大的投资商机。 与全国城市生活垃圾发展趋势相同，河北省城市生活垃圾产量也在不断增 加，近l o 年来全省城市生活垃圾年增长率达6 - - 8 。2 0 0 5 年全省城市生活垃圾 产量l1 0 0 万吨，日产生活垃圾约3 万吨，年垃圾清运量1 0 4 6 3 万吨，预计到2 0 1 0 年全省年产垃圾量可达1 6 7 5 5 万吨，日产垃圾量约4 6 万吨。从垃圾成分和结构 上来看，河北省城市生活垃圾具有高水分、低热值的特点，但随着燃料结构、消 费结构等的变化，垃圾成分和结构也在发生很大变化，有机物和热值增加、可燃 物增多。从垃圾处理方式上来看，河北省大部分城市以简易填埋为主，约占全部 处置总量的7 5 以上，垃圾减量化、资源化和无害化处理水平低，对大气、土 壤、水体环境造成了严重污染。 2 0 0 4 年，河北省建设投资公司开发的灵达垃圾发电项目正式开工建设，2 0 0 6 年完全投入生产，成为河北省第一个正式运营的垃圾发电项目。在灵达垃圾发电 项目获得成功后，河北省建设投资公司加快了在全省其他城市开发垃圾发电项目 的步伐，现已在承德、保定、秦皇岛等地筹建垃圾发电项目。与此同时，其他发 电公司等投资方也在省内其他地市着手开发垃圾发电项目。总体上看，河北省的 垃圾直燃发电产业处于起步阶段，同时也在逐步进入快速发展时期。研究河北省 垃圾直燃发电产业发展战略具有现实的意义。 1 2 课题研究的思路 垃圾焚烧处理和发电技术具有环保和能源的双重效益，是未来垃圾处理的发 第一章绪论 展方向。我国垃圾直燃发电在近几年从无到有，发展迅速。本文介绍河北省垃圾 直燃发电产业( 生物质发电) 外部环境情况，包括其社会环境、政策环境、市场 环境及融资环境，并简要分析其对于河北省垃圾直燃发电产业发展的作用。 s w o t 分析法是一种应用广泛的战略选择方法，它要求对企业的内部条件和 外部环境进行系统评价，从而选择最佳的经营战略。笔者在本文中运用现代管理 中的s w o t 方法，有助于我们客观地分析和研究河北省垃圾直燃发电行业的现 实处境，更清醒地分析河北省垃圾发电产业未来的发展趋势，以得出发展垃圾发 电产业的战略。 笔者曾参与过河北省垃圾直燃发电示范项目河北灵达环保有限公司的 组建和经营工作，并正在开发几个后续垃圾直燃发电项目，对河北省垃圾直燃发 电产业进行过一定的研究。笔者在本文中利用日常工作积累的垃圾处理方面的一 些管理经验，运用e m b a 学习中所学到的s w o t 管理知识，对河北省垃圾直燃 发电产业的发展战略进行了阐述，包括开发河北省垃圾直燃发电项目的原则、开 发项目的战略布局及采取的战略措施等等。 论文最后，笔者对于河北省垃圾直燃发电产业存在的问题进行了分析，提出 了自己的建议。 由于笔者水平所限，文章的失误在所难免，欢迎导师和学长们指正。 第二章河北省垃圾 燃发电现状分析 第二章河北省垃圾直燃发电现状分析 2 1 国内外垃圾处理现状 2 1 1 垃圾处理方式介绍 垃圾处理的目标是实现垃圾的无害化、减量化和资源化，世界各国垃圾处理 已经历了几十年的发展，目前主要有填埋、堆肥、焚烧处理三种方式，三种方式 各有特点，以下作一些简单比较。 2 1 1 1 垃圾填埋 垃圾填埋技术又分为简单填埋和卫生填埋两种技术。简单填埋一般是在市郊 选择一个山坳或挖一个巨大的坑，将收集的垃圾倾倒其中，当垃圾坑填满后，在 垃圾堆的上面做一些覆土工作，把垃圾盖住。简单填埋投资少，操作简单，可以 处理所有种类的垃圾，但占地面积大，垃圾渗滤液对地下水和土壤都产生严重污 染，垃圾堆放所产生的臭气严重影响空气质量，垃圾发酵排出的沼气也成为火灾 和爆炸的隐患。卫生填埋则是在填埋场的底部铺垫防渗透隔离层，将产生的垃圾 渗滤液排出进行处理，防止渗滤液对地下水和土壤的污染，同时将垃圾发酵产生 的沼气导出加以利用或合理派排放。卫生填埋基本上避免了简单填埋造成的污 染，但投资大，运行费用高( 指的是规范的垃圾填埋、渗滤液处理和沼气的收集 利用) ，且占地面积大，服务年限短。例如深圳市的下坪垃圾卫生填埋场，占地 约1 5 0 万平方米，投资达3 7 亿元，每天填埋1 5 0 0 - - - 1 8 0 0 吨垃圾，使用年限才 1 2 年左右。另外，填埋场一般都远离市区，有的运输距离达四、五十公里，垃 圾收集、清运费用高。 垃圾填埋产生的沼气可以用来引气发电，也就是填埋气燃烧发电。填埋气是 垃圾中的有机物质分解产生的富含甲烷的生物气，约含甲烷5 5 、二氧化碳4 0 和少量氧、氮、一氧化碳、硫化氢等。填埋气经除尘、除湿并加压，然后送入发 动机发电，有的还回收余热，对外供热。从技术上来讲，垃圾填埋引气发电在产 气控制等问题上还存在较大障碍：实际工程中的垃圾产气量只有0 1 立方米千 克，远未达到其理论产气量；产气速度过低，且难以控制，垃圾填埋处理不当， 第二章河北省垃圾直燃发电现状分析 可能引起爆炸和火灾，上海、北京、重庆、岳阳等城市都发生过因填埋气体导致 爆炸的事故；另外，以甲烷为主要成份的垃圾填埋气的燃烧速度较低，会降低发 动机的动力性和燃料经济性以及发动机的可靠性和使用寿命；有机物质的厌氧分 解要产生o 3 一2 的硫化氢需增加发动机防腐措施等等。上述问题严重影响了 垃圾填埋引气发电项目的经济性及其市场潜力。从环保角度上讲，垃圾填埋发电 仍需要对垃圾进行堆放、储存，存在大量占用土地资源，大城市土地资源宝贵， 生活垃圾填埋场场地选择将越来越困难，垃圾填埋处理的成本也会越来越高。 2 1 1 2 垃圾堆肥 堆肥是把垃圾中的有机成份分离出来，并加入一定的添加剂进行发酵，然后 进一步加工制成肥料。堆肥技术工艺也比较简单，适合于处理易腐有机物含量较 高的垃圾。由于堆肥法只利用垃圾中的有机物成份，而国内垃圾有机物含量只有 约为5 0 ，发达国家的垃圾有机物则含量更低，所以堆肥技术的减容、减量及无 害化程度较低，无法彻底处理所有垃圾，一般需同时采用其它的处理方式。而且， 堆肥对垃圾成份的要求是纯有机物，国外往往用于处理在垃圾产生源头已经分类 的垃圾，国内垃圾成份复杂，很难分拣到无毒无害的要求，用堆肥法制成的肥料 含有大量的重金属，施用于农作物是非常危险的。例如国内江浙和珠江三角洲等 地以前曾建设过垃圾堆肥厂，生产的肥料都相当粗糙，根本卖不出去，最后都以 失败告终。另外，垃圾堆肥法一般采用露天操作，无厂房，工人劳动环境恶劣， 平时臭味熏天，下大雨时造成污水横流，严重污染环境，这些都在以前国内建设 的少数垃圾堆肥厂得到证实。 2 1 1 3 垃圾直燃发电 垃圾焚烧是把具有一定热值的垃圾送进焚烧炉进行焚烧以实现垃圾处理的 减容、减量和无害化的一种方式。这种处理方式对垃圾的减容、减量和无害化程 度高，具有许多其它方式所无法比拟的优点：( 1 ) 厂房占地少，有利于节约土地 资源：( 2 ) 垃圾的减容减量化程度高，减容9 0 ，减重7 5 ；( 3 ) 对垃圾处理彻底， 并采用烟气净化技术净化烟气，二次污染危害小；( 4 ) 设备运行是全天候的，不 易受天气影响；( 5 ) 垃圾焚烧厂可建在接近垃圾源的地方，可节约运输费用；( 6 ) 焚烧炉的适用很广，能处理多种垃圾，且大多数焚烧技术不需对垃圾进行预处理； ( 7 ) 垃圾焚烧产生的蒸汽可用于发电、供热等多种用途，节约能源。 第二章河北省垃圾直燃发电现状分析 以下列表对几种垃圾处理方式的特点进行比较： 表2 - 1 几种垃圾处理方式的特点的比较 垃圾处理 简单填埋卫士填埋堆肥直燃发电 方式特点 占地面积大大大小 无害化二次污染严重二次污染小有二次污染无二次污染 减容化无无不明显减容9 0 减重化无无无减重7 5 资源化无资源同收无资源回收 堆肥 发电 水污染严重无污染较小无污染 土壤污染 严重 较大较小无污染 大气污染严重较大较小无污染 使用寿命 较短较短较长长期 初期投资低较高较高较l 每 运行费用低较高较高较i 每 发达国家 较少较多较少多 使用情况 国内使用目前较多，经济经济较发达的地 少少，且不成功 情况发达地区较少区多已采用 国家政策不鼓励，有的地鼓励，已制定相 不鼓励不鼓励 导向区已限制关优惠政策 而垃圾经焚烧处理后，其体积可减少8 5 9 5 ，质量减少7 0 - - 8 0 ， 可同时达到减容化、无害化和资源化的目的。相比之下，垃圾直燃发电具有垃圾 处理周期短、占地面积小、选址灵活等优点。 2 1 2 国外垃圾处理的现状 由于垃圾焚烧具有以上优点，所以已经成为世界各国处理垃圾的主要方式， 特别是在土地资源紧缺的国家和地区已得到广泛应用。例如欧洲的瑞士、法国、 丹麦和亚洲的日本、韩国、台湾、新加坡等国家和地区，垃圾直燃发电在垃圾处 理总量中都占相当大的比例，垃圾直燃发电已成为发达国家广泛采用的垃圾处理 第_ 章河北省垃圾直燃发电现状分析 技术。 目前，发达国家和地区处理城市垃圾的目标都是一致的，即尽最大努力实现 垃圾处理的无害化、减量化和资源化，而垃圾处理都离不开卫生填埋、垃圾堆肥 和垃圾焚烧三种主要方式，各种方式的应用程度则根据各国的实际情况不同而有 所不同。一般来说，在幅员辽阔、人口稀少的国家，卫生填埋应用较多，例如美 国、加拿大、澳大利亚等国家垃圾填埋的比例较大；而瑞士、日本、丹麦、新加 坡等国家土地资源宝贵，大多采用焚烧发电的方式处理垃圾，日本目前已有8 5 以上的垃圾采用焚烧法处理，垃圾焚烧厂多达1 9 0 0 多座，瑞士垃圾焚烧的比例 高达8 0 ，新加坡甚至达到1 0 0 。而对于堆肥法，各国采用的比例都相对较少。 虽然垃圾直燃发电初期投资大，但因为这种方式在节约土地资源，实现资源 回收方面具有显著优点，所以，即使有些国家地广人稀，他们还是从环保和国家 可持续发展的角度出发，越来越多地采用焚烧方式处理垃圾，这已成为一种趋势， 而且垃圾直燃发电在一些国家已发展成为一个重要的环保产业。 另外，发达国家的垃圾直燃发电厂一般都是执行较高的环保标准，二次污染 极小，较容易为国民所接受，因此工厂的选址较其它处理方式的选址容易得多， 有的甚至坐落在居民区或风景区附近，由于造型美观而成为优美的景点，或成为 环保教育基地。 表2 2 发达国家垃圾处理状况比较表 填埋堆肥焚烧焚烧厂数量焚烧垃圾量 国家( )( )( )( 座)( 吨) 日本 少于1 0 4 2 8 5 以上1 9 0 0 以上 3 2 0 0 瑞士2 0o8 03 41 7 0 新加坡 001 0 05l o o 丹麦1 81 27 04 61 4 5 瑞典 3 51 05 52 31 4 0 荷兰4 545 11 l 1 7 0 美国 7 5l o 1 51 5 7 1 3 6 9 据调查资料显示，目前世界上绝大部分垃圾直燃发电厂都由企业进行运行管 理，而投资主体有政府，也有企业，其中企业投资模式己逐渐成为发展趋势。韩 国、台湾、澳门以及欧洲等国家和地区的垃圾直燃发电厂大都采用了企业化管理 第二章河北省垃圾直燃发电现状分析 的模式，体现出显著的优势。 经过多年的发展，世界上己形成许多专业公司从事垃圾处理服务，走规模化 发展的道路，并取得了斐然的成就，例如法国的c g c 公司和澳大利亚的c o l l e x 公司、韩国的s k 公司等都是这方面的佼佼者，它们都能提供全套的垃圾管理服 务，从事垃圾填埋厂和垃圾直燃发电厂的投资、建设及运营。法国c g c 公司自 六十年代初便涉足垃圾焚烧产业，目前在世界各地运营各种专利技术的垃圾焚烧 厂共有3 0 多座，是世界上垃圾焚烧产业实现企业化运作的成功典范。澳门垃圾 直燃发电厂自建成以来一直由法国c g c 公司负责运营，并取得了良好的绩效。 韩国的垃圾焚烧产业从政府投资和管理过渡到企业化运作的发展过程也很值得 我们学习。s k 公司于2 0 世纪9 0 年代才介入该产业，到目前在韩国由该公司负 责建设或运营的垃圾直燃发电厂己达6 座。 国外这些成功的经验都很值得我国学习。 2 1 3 国内垃圾处理的现状 在我国，随着经济的高速发展，人民的生活水平迅速提高，城市化进程不断 加快，城市垃圾产生量急剧增加。据调查，目前我国城市垃圾年产生量己达1 4 亿吨以上，人均垃圾年产量为4 5 旺5 0 0 公斤，而且还在以每年8 一l o 的增长 率不断增加，全国累计垃圾堆存量已达到6 0 多亿吨，侵占土地面积超过5 万公 顷，已有2 0 0 多个城市陷入垃圾包围之中。在一些大城市，垃圾产量都相当惊人， 如上海垃圾日产量达1 4 0 0 0 吨，北京垃圾日产量达1 2 0 0 0 吨，而深圳垃圾日产量 也己近5 0 0 0 吨。 我国城市垃圾的处理处置水平一直很低，无害化处理设施缺乏，欠帐多。多 年来，绝大部分城市采用露天堆放、自然填沟和填坑的简单方式消纳城市垃圾， 河流沿岸甚至成了天然垃圾堆放场，这种处理方式对土壤、河流、地下水、大气 等都造成了严重的影响和潜在的危害。改革开放后，一些城市的基础建设得到了 发展，城市垃圾污染有所缓解，但仍难以解决日益增加的垃圾处理的需要，大多 数城市的垃圾对环境的污染仍日趋严重。 国内已有一些企业开发研究国产的垃圾焚烧和堆肥技术，但基本上都处于开 发探索阶段，工艺和设备都很不成熟，二次污染未能得到有效控制，也没有很好 地实现资源回收利用。 第二章河北省垃圾直燃发电现状分析 我国幅员辽阔，各地经济发展不平衡，人民生活水平有很大差别，因此城市 生活垃圾的成分也不同，各地区选择垃圾处理方式应因地制宜，使各种处理技术 在国内同时得到发展。经济落后的地区，人民生活水平较低，垃圾含水率高，热 值低，适合选择填埋或堆肥的方式；而在经济较发达的地区，垃圾中可燃工业垃 圾含量高，含水率低，热值高，适宜采用焚烧发电的方式进行处理。 1 9 8 8 年，深圳引进了日本三菱重工的技术，建成了我国第一座工业化垃圾 直燃发电厂，日处理城市生活垃圾3 0 0 吨，为2 台1 5 0 吨天焚烧炉，后来又扩 建了一台1 5 0 吨天焚烧炉，发电装机容量3 m w ，开创了国内垃圾直燃发电的先 河。1 9 9 9 年，深圳的龙岗区建成了另一座日处理垃圾3 0 0 吨的垃圾直燃发电厂； 同年6 月份，珠海市垃圾直燃发电厂也建成投产，这些都在国内起了积极的示范 作用。目前，北京、上海、广州、深圳及珠江三角洲等地的城市都纷纷筹建垃圾 直燃发电厂，相信在未来几年必将兴起我国垃圾直燃发电产业发展的高潮。 2 2 垃圾直燃发电技术介绍 城市生活垃圾直燃( 焚烧) 发电技术在国外已有四十多年的历史，最先利用 垃圾直燃发电的是德国和法国，近几十年来，美国和日本在垃圾直燃发电方面的 发展也相当迅速。目前，日本拥有垃圾直燃发电厂一百多座，发电总容量在 3 2 0 m w 以上。 截至2 0 0 5 年底，我国已建成垃圾直燃发电装机容量4 3 2 万k w ，日处理垃 圾1 8 万吨。与此同时国家对垃圾发电扶持政策更加明确，对环保等技术要求更 加严格。在项目开发中特别需要根据项目资源情况，结合目前政策和政策趋势， 作好不同选型方案的技术经济分析，从而找到经济最优方案。 2 2 1 城市垃圾成分分析 不同的垃圾质量对锅炉设计有不同的要求，国外垃圾质量与我国垃圾质量相 比有较大差距，因此国外垃圾炉型的选择对我国垃圾直燃发电炉型选择仅能起到 借鉴作用。国外垃圾焚烧处理技术对垃圾热值的要求通常在1 3 0 0 大卡公斤以上， 但由于生活习惯和生活水平的差异，我国的城市生活垃圾和国外的城市生活垃圾 相比，具有水份高( 水份高于5 0 ) 、热值低( 一般在8 0 0 - - 1 3 0 0 大卡公斤左 第二章河北省垃圾直燃发电现状分析 右) 、未经分选的特点。以北方某大中型城市为例，2 0 0 5 年其城市生活垃圾抽样 调查结果为：厨余物是城市生活垃圾的主要成分，占生活垃圾产量的6 2 7 1 ， 含水率为5 3 3 ；有机物占7 3 3 6 ，其中可回收物占2 1 8 ，不可回收物占 2 4 4 6 ，低位发热量为5 5 2 0 k j k g ( 1 3 1 8 k c a l k g ) ，具体结果见表2 - 4 、2 5 、2 - 6 。 表2 _ 4 生活垃圾组分( ) 厨余物 6 2 7 金属 o 5 玻璃陶瓷 1 0 织物2 o 塑料橡胶1 0 o纸张6 0 草木1 5灰土砖瓦1 6 3 表2 - 5 生活垃圾成分工业分析 名称w ( 水分)a ( 灰分)v ( 挥发份)c ( 含碳量) 热值k j k g 厨余 5 3 31 9 5 52 1 35 8 5 纸张6 11 4 37 8 1 21 4 3 51 6 6 2 6 4 颦料 0 72 6 35 3 61 9 43 3 9 9 3 6 5 织物8 7 2 8 3 1 3 18 1 0 8 77 0 5 4 1 6 0 2 8 1 橡胶 1 2 l9 8 28 4 9 83 9 42 6 0 1 8 草木 9 2 21 3 57 9 0 41 0 3 91 8 3 2 5 玻璃 砖瓦 表2 - 6 垃圾成分元素分析 试样 chnsc lo 厨余4 3 4 4 55 o o2 3 0003 3 8 2 5 纸张3 7 1 8 55 3 8o 3 00 3 0o 3 0 4 4 1 2 5 塑料 7 6 2 5 51 2 4 50 3 0 o 3 0 0 3 89 5 8 0 织物4 4 9 6 56 4 40 3 00 3 0o 3 04 0 9 4 5 但随着我国人民水平的提高，城市生活垃圾成分和质量也不断发生变化。根 据某大中型城市环卫部门的抽样检测结果( 见表2 3 ) ，从1 9 9 4 年到2 0 0 0 年垃圾 成分质量有如下变化趋势：易腐蚀有机物含量基本保持平衡，仍占垃圾主要成分， 第二章河北省垃圾直燃发电现状分析 其它有机物( 主要塑料废物) 含量略有上升；废品含量保持平衡；土瓦含量降低 较多，影响发热量提高；水分含量提高较多，影响垃圾发热量。 表2 3 某市历年垃圾成分检测 、年份 1 9 9 41 9 9 5 1 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 0 成分 厨余 4 04 34 95 6 85 2 3 5 0 9 5 4 4 易腐蚀有机物 小计4 04 34 95 6 85 2 35 0 95 4 4 织物3 83 84 687 67 98 8 塑料4 o4 17 41 21 31 61 2 7 其它有机物 草木 1 51 62 34 o4 13 71 4 小计 9 39 51 4 32 42 4 72 7 62 2 9 金属 0 90 91 22 11 70 8o 7 废品玻璃1 1 1 2 3 154 83 90 8 小计2 o2 14 37 16 54 71 5 渣七4 8 74 5 43 2 41 2 11 6 51 6 82 4 9 灰土砖瓦 小计 4 8 74 5 43 2 41 2 11 6 51 6 82 4 9 含水率 3 2 73 3 14 5 83 8 53 7 33 7 43 8 1 参数指标 发热量( j g ) 3 2 7 23 5 7 54 3 5 25 8 1 05 2 2 75 6 4 55 3 4 3 2 2 2 垃圾焚烧炉技术特点及应用情况 目前生活垃圾直燃发电主要选用炉排炉和循环流化床锅炉，其中炉排炉应用 更为广泛。 2 2 2 1 循环流化床垃圾焚烧锅炉 流化床炉燃烧技术是上世纪六十年代初迅速发展起来的一种新型清洁燃烧 技术，其工艺流程见图2 1 。采用该技术的焚烧炉基本特征在于在炉膛下部布置 有耐温的布风板，板上装有载热的惰性颗粒，通过床下布风，使惰性颗粒呈沸腾 状，形成流化床段，在流化床段上方设有足够高的燃烬段( 即悬浮段) 。由于垃 圾和床料组成颗粒体系尺寸差别大，流化床内自动生成以固相燃烧为主的密相区 ( 即一次燃烧) 和以气相燃烧为主的稀相区( 即二次燃烧) 。密相区位于炉体下部，温 度稍低，垃圾和床料在此翻腾混合，使垃圾干燥、点燃、气化和燃烧。稀相区位于 炉体上部，通过补充二次空气后，未燃烬的气态物质继续燃烧，温度比密相区略高， 确保焚烧彻底，并为破坏二恶英类物质的前体物提供所需要的温度和停留时问。 第二章河北省垃圾直燃发电现状分析 鄹 圈2 - 1 流化床工艺瀛程圈 一般物料投入流化床后颗粒与气体之间传热和传质速率高，物料在床层内 几乎呈完全混合状态，投向床层的废弃物能迅速分散均匀。由于载热体贮蓄大量 的热量，可以避免投料时炉温急剧变化，床层的温度保持均一，避免了局部过热， 因此床层温度易于控制。同时它具有燃烧效率高，负荷调节范围宽污染物排放 低，热强度高，适合燃用低热值燃科等优点，尤其是我国的垃圾热值相对偏低， 要实现其高效稳定燃烧，流化床焚烧技术是较佳选择。 在焚烧余热利用上，流化床除了可采用水冷壁、屏式换热面、尾部换热面外t 还可以在密相区设置埋管换热面。利用埋管换热面作高温过热嚣，可以避免垃圾 焚烧尾气对管壁的高温腐蚀，提高垃圾直燃发电量，在相同的荧烧量下，4 8 5 0 的蒸汽的发电量比4 0 0 c 的蒸汽多2 0 以上。另外可通过控制埋管传热量快速有 效的控制密相区燃烧温度的波动。 2 2 22 炉捧垃圾焚烧炉 目前国内应用主要为多级阶梯式链条炉排、倾斜往复式炉排及反送式的马丁 炉排炉等炉排式垃圾焚烧厂工艺流程图见图2 2 。 多级阶梯炉排是由往复移动部件组成，垃圾经由给料装置推送至倾斜之炉排 上，在炉内高温加热，使得部分垃圾得以干燥，另经炉排的运动除将垃圾往前推 送外并将垃圾层松化均能经历干燥、燃烧及后燃等各阶段，以达完全燃烧。目 第二章河北省垃圾直燃发电现状分析 前应用中的多级阶梯式有很多种，炉排设计太多属于设计厂商的专利如我国深 圳引进的新炉排即是德国专利。 垃圾焚烧厂工艺流程围 熟鐾厂芒铡 j 雾善 礤 、三 ，： l f i 篚习搏l 田2 - 2 炉捧式垃圾焚烧厂工艺流程圈 转动式炉排炉排渣容易堵塞，维修工作量大，大件物品夹住的可能性较大， 移动式炉排的占地面积大风道系统比较复杂，对高水份、低值的垃圾焚烧还不 完全，茬火较为困难，使用较少。扇形反转式炉排由于燃烧不易控制，炉温较高， 还处在不断完善阶段。马丁炉排属于逆推炉排，由固定炉排和活动炉排组成。活 动炉排由液压系统控制，对于垃圾的团块燃烧起到倒团、搅拌的作用。使垃圾能 够均匀的燃烧，困此燃烧效果较好，但易受垃圾品质波动的影响。 22 2 3 环麓化床垃圾羹赡炉与妒捧垃圾羹螺妒的技术对比 国内垃圾焚烧电厂大部分采用炉排炉其次为流化床焚烧炉。从理论上及垃 圾直燃发电厂的实际运行情况来看将这两类炉型的拄术经济性比较如袁2 7 。 由此可见，循环流化床锅炉投资低、效率高、适应性强、发电量高，但它对 于垃圾分拣要求高、而且需要掺入一定量的煤助燃，因而在同等政策优惠条件下 技术经济性优于炉排炉。但如果国家政策偏向于垃圾处理和减少耗用常规燃料， 炉排炉的经济性也有可能高于循环流化床锅炉。 第二章河北省垃圾直燃发电现状分析 表2 7 垃圾焚烧锅炉技术经济指标对比 技术指标炉排式垃圾焚烧锅炉循环流化床垃圾焚烧锅炉 垃圾发热最适应性 要求发热量 1 2 0 0 k c a l k g 无发热量要求 垃圾预处理系统简单处理分捡出大块及建筑垃圾 垃圾处理量 lo o t 小一8 0 0 t d 2 5 0 t ( l 5 0 0 t d 垃圾焚烧系统技术可靠 成熟 成熟 性 余热锅炉蒸发量小容量稍大容量 余热锅炉蒸汽参数 低温低压( 2 4 5 m p a ， 4 0 0 c ) 中温中压或次高堰次高温 防氯及碱金属腐蚀成本稍高 技术成熟，成本较小 一般不用助燃，垃圾热值太低时以 助燃燃料 煤，成本小 重油助燃，成本高 残淹热灼减牢 3 一5 l 拉到污水处理厂处理，如喷到炉喷入炉内焚烧处理，渗滤液最大 渗滤液处理 内，炉温降低需加入重油助燃时，掺煤量增加 余热锅炉热效率低高 机组热效率 低 高 排放烟气处理系统复杂，达标排放烟气处理系统较简单，达标排放 飞灰最及处理成本飞灰量小，处理费较低飞灰量大，处理费较高 锅炉故障率较低较高 锅炉维修费较低 较高 投资大，按国产锅炉设备处理垃圾 投资小，处理单位垃圾建设投资 投资总额 单位建设投资约为3 5 _ 4 0 万元t 约为2 5 3 0 万元t 垃圾 垃圾 垃圾处理费用高，上海江桥垃圾焚垃圾处理费用低，国内已运行的 垃圾处理费用( 政府补烧厂垃圾处理费用超过2 0 0 元t ，采用循环流化床垃圾焚烧技术 贴)苏州、江阴等垃圾焚烧厂垃圾处理的垃圾处理费均在3 0 元t 6 0 费用在9 0 元t元 t o 厂用电率( ) 1 6 ( 天津进口炉排炉型)1 8 ( 灵达公司流化床) 锅炉效率( ) 7 6 ( 天津进口炉排炉型)8 1 ( 灵达公司流化床) 1 4 第二章河北省垃圾直燃发电现状分析 2 2 2 4 垃圾直燃( 焚烧) 发电中污染物排放的控制措施 在焚烧垃圾的过程中不可避免会产生二恶英、渗沥液、臭气等污染物，而国 家对垃圾直燃发电项目的环保要求越来越严格。因此控制垃圾发电产生的污染 物，避免二次污染，实现达标排放，是垃圾直燃发电项目技术方案设计中必须考 虑并保证的问题。 ( 1 ) 二恶英排放的控制措施 二嗯英( d i o x i n ) ，又称二恶英。属于氯代三环芳烃类化合物，是由2 0 0 多种 异构体、同系物等组成的混合体。其毒性以半致死量( l d 5 0 ) 表示。比氰化钾要毒 约1 0 0 倍，比砒霜要毒约9 0 0 倍。为毒性最强，非常稳定又难以分解的一级致癌 物质。它还具有生殖毒性、免疫毒性及内分泌毒性。垃圾及污泥在含氯垃圾不完 全燃烧且燃烧温度低于8 0 0 度的情况下极易产生二恶英。二恶英得到有效控制是 发展垃圾直燃发电的基本前提。目前已找到在垃圾焚烧过程中控n - 恶英产生的 有效方法，其中包括： 选用合适的炉膛结构，使垃圾在焚烧炉内得以充分燃烧，循环流化床锅炉 和炉排炉目前都能实现垃圾的充分燃烧； 控制炉膛及二次燃烧室内，或在进入余热锅炉前的烟道内的烟气温度不低 于8 5 0 ，烟气在炉膛及二次燃烧室内的停留时间不少于2 秒，氧气浓度不少于 6 ，并合理控制助燃空气的风量、温度和注入位置； 缩短烟气在处理和排放过程中处于3 0 0 - - - - 5 0 0 温度域的时间，控制余热 锅炉的排烟温度不超过2 5 0 ： 选用新型布袋式除尘器，控制除尘器入口处的烟气温度低于2 0 0 ，并在 进入布袋式除尘器的烟道上设置活性炭等反应剂的喷射装置，进一步吸附二恶 英； 戈尔公司专利发明的r e m e d i a - 恶英催化氧化分解和表面薄膜高效过滤系 统技术，能有效地将高效除尘和催化氧化去除二恶英的功能集于一身，使二恶英 的排放始终达到低于0 1 m g n m 3 的标准，颗粒物的排放达到低于l m g n m 3 的水 平。目前，r e m e d i a 技术已被广泛应用于比利时、日本、美国和德国等城市垃圾 焚烧厂的烟气净化系统中，与其他方法相比，无论是环保的社会效果还是垃圾焚 烧厂的经济效果，r e m e d i a 成就都是十分明显的。 ( 2 ) 其它烟气成分控制 第二帝河北省垃圾直燃发电现状分析 垃圾发电采用布袋除尘+ 半干法脱硫( 或湿法脱硫) + 气力除灰为一体的尾 气处理设备，工艺流程见囤2 - 3 。生石灰粉进入消化器，在消化器内加入适量的 水份使石灰得到充分的消化，再送至混合器使除下的灰分与石灰混和，再送至反 应器使石灰与硫份、及盐酸发生反应，并在除尘器中可进一步反应达到脱硫的 目的。脱硫时垃圾的投入量应尽量保持稳定，使垃圾中的碱性物质对s 0 2 起到一 定中和作用井要保证水量及灰量的均匀投入。湿式脱硫的效果比半干法效果要好 一些，但配套设施较复杂，对运行调整操作要求较高。 圉2 4 布袋除尘+ 半干法脱礁尾气处理工艺漉程 控制氮氧化物( n o x ) 的主要措施是燃烧温度控制在8 2 0 c 一9 3 0 c 之间， 此时空气中的氮一般不会生成n o x ：分段燃烧抑制燃料中的氨转化成n o x ，井使 部分已生成的n o x 得到还原。 布袋除尘器的除尘效率很高，可保证烟尘达标排放。另外，在除尘器 口加 入活性炭对重金属进行吸附，可使排放量进一步降低。 ( 3 ) 防渗沥液污染 在垃圾港沥液的处理方面，对于循环流化床而言，在垃圾渗沥液量不大或浓 度较高的情况下由污水泵将垃圾渗沥液排至炉内燃烧；在垃圾渗沥液量比较大且 浓度较小( 尤其是夏天、雨季) 的情况下，需将垃圾渗沥液预先干燥处理后再回 喷至炉内燃烧。对于炉排炉而言，在垃圾渗沥液量很小或浓度很高的情况下由污 水泵将垃圾渗沥液排至炉内燃烧；其他情况一般与污水处理厂等第三方签订协 议由第三方回收处理。 蔼 一_ 口旦 一口l肌 自可一 第二章河北省垃圾直燃发电现状分析 河北省建设投资公司投资的灵达项目通过有效措施使垃圾焚烧炉排放的各 项烟气都达到了有关要求，检测结果如表2 8 所示。 表2 - 8 灵达公司生活垃圾焚烧炉烟气检测结果 点位测试项目 结果均值( m g i n 3 ) 国标值 m g m 3 ) 烟尘 3 9 _ 6 2 8 0 氮氧化物 1 9 0 2 0 54 0 0 烟气黑度 ( 1( 1 二氧化硫 9 9 一1 1 4 2 6 0 烟囱高度 8 0 m 6 0m 撑1 炉 h c l0 13 2 _ o 3 0 77 5 p b7 9 1 0 t 1 5 6 1 0 。21 6 c d未检出0 1 h g 5 6 1 0 t 一7 2 7 x 1 0 4 0 2 二恶英 0 0 71n g t e q m 3 1 0n g t e q m 3 烟尘3 皿一5 6 8 0 氮氧化物2 1 7 - 2 2 44 0 0 烟气黑度( 1( 1 二氧化硫 1 0 每一1 1 7 2 6 0 烟囱高度8 0 m6 0m 拌2 炉 h c l0 1 5 瑚2 8 3 7 5 p b6 3 x 1 0 l 8 0 1 0 。31 6 c d 未检出 0 1 h g 6 6 8 x1 0 t 一7 o 1o 40 2 二恶英 0 0 3 7 n g t e q m 3 1 0n g t e q m 3 2 3 河北省垃圾直燃发电产业现状 与全国城市生活垃圾发展趋势相同，河北省城市生活垃圾产量也在不断增 加，近l o 年来全省城市生活垃圾年增长率达6 8 ，个别城市已达到1 0 以上。 第二章河北省垃圾直燃发电现状分析 2 0 0 5 年全省城市生活垃圾产量1 1 0 0 万吨，日产生活垃圾约3 万吨，年垃圾清运 量1 0 4 6 3 万吨。预计到2 0 1 0 年全省年产垃圾量可达1 6 7 5 5 万吨，日产垃圾量约 4 6 万吨。 垃圾成分和结构上，河北省城市生活垃圾具有高水分、低热值的特点，但随 着燃料结构、消费结构等的变化，垃圾成分和结构也在发生很大变化，有机物和 热值增加、可燃物增多。 垃圾处理方式上，河北省大部分城市以简易填埋为主，约占全部处置总量的 7 5 以上。整体上看，河北省垃圾处理存在很多问题：处理方式简单，填埋占用 土地