垃圾清洁焚烧及综合利用.doc

垃圾清洁焚烧及综合利用1成果简介 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，我国城市垃圾产生量急剧增加，且增长势头不减。目前，我国城市垃圾年产生量已达1.4亿吨，人均垃圾产生量在450500公斤左右，并且还在以每年810%的增长率不断增加。目前，我国的城市生活垃圾进行无害化处理尚不足垃圾总量的一半，而且已经建成的垃圾处理设施有相当部分达不到国家环保标准。无论是在大城市还是小城镇，我们都能看到垃圾遍地的情况，有些城市已达到了垃圾围城的地步，这与我国经济蓬勃发展的大好形势是不相称的。我国城市垃圾的处理处置水平一直很低，多年来，绝大部分城市采取露天堆放、自然填沟和填坑等原始方式消纳城市垃圾，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。我国城市垃圾无害化处理设施缺乏，大多数城市的垃圾对环境的污染日趋严重。所有这一切，都表明对城市垃圾实施有效的处理，改善城市卫生环境已迫在眉睫，刻不容缓。近年来，世界上许多国家都在开发垃圾资源化技术，其中，垃圾焚烧处理及综合利用是实现垃圾无害化、减量化和资源化的最为有效的手段，具有良好的经济效益和社会效益。而我国目前垃圾焚烧仅占整个垃圾处理量的2%，而且绝大多数焚烧设备都存在着处理规模小、技术落后、燃烧不完全、排放不达标等问题，国外垃圾焚烧技术较为成熟，但其焚烧设备价格非常昂贵，且由于我国的垃圾没有进行分类收集，垃圾的水分和无机物含量高，致使垃圾的热值及品质较低，从目前引进的国外焚烧设备看，运行效果并不理想，垃圾焚烧不充分，加入的辅助燃料较多，运营成本较高。根据我国的经济发展水平和我国垃圾品质，目前还不宜大规模引进国外的垃圾焚烧设备。因此，我国目前急需开发出适合中国国情、高效率、低成本且能达到工业化规模的垃圾焚烧技术和焚烧设备。 清华大学从1994年开始，对垃圾无害化处理及资源利用进行了深入细致的研究，结合几十年的燃烧机理研究成果，在充分分析我国垃圾品质的基础上，成功研发出一套低成本、适合中国国情的城市生活垃圾清洁焚烧及综合利用专利技术，该项技术以循环流化床焚烧技术为核心，配以特殊的进料和排渣系统，并对排放物的污染进行了有效地控制。该项技术拥有完全的自主知识产权，已获得的专利有六项。研究组应用该技术为北京市建成了一座日处理300吨生活垃圾的焚烧供热厂，该厂为北京市第一座大型垃圾焚烧厂，也是我国第一座全部采用自有技术和国产设备建成的大型垃圾焚烧厂。目前，研究组承担着长春垃圾焚烧发电厂的建设任务。 2技术指标 我们开发出的城市垃圾清洁燃烧及综合利用技术，在技术上可以达到国内先进水平，排放指标可以达到或接近目前欧共体的水平。与其它焚烧系统相比，本技术的主要优点可概括为以下几个方面： （1）特殊的进料系统 中国绝大多数城市中没有实行垃圾分类制度，因而垃圾焚烧厂收到的垃圾成分极为复杂。目前还没有充分有效的手段能够在炉前对垃圾进行分选和破碎。由于垃圾中含有一定数量的大尺寸垃圾（其中不排除金属、砖石等不可燃物），因而在垃圾焚烧过程中遇到的第一个问题是进料及排渣问题，即要求焚烧炉“吃得进、吐得出”。炉排炉的进料和排渣都不存在问题，但是流化床则存在一定的困难。清华大学设计的垃圾焚烧炉采用特殊结构的送料器来解决进料问题。 （2）合理的燃烧组织 该技术充分考虑到中国生活垃圾的特点，根据其燃烧特性安排炉膛结构，保证垃圾的烘干、燃烧、燃尽都在炉内完成；同时考虑到垃圾品质多变的情况，增加了煤助燃系统，在保证垃圾焚烧量的情况下，用给煤量和炉内物料循环控制炉内温度，使炉膛出口温度大于800oC（通常在850oC900oC之间），总体上很好地实现了垃圾焚烧的“3T”原则，为垃圾处理的无害化和减量化奠定了基础。 （3）适宜的受热面防腐措施 垃圾焚烧在锅炉高温、中温及低温区都存在严重的腐蚀问题，高温区以碱金属液相腐蚀为主，中温段有氯化物腐蚀问题，低温段则存在酸性气体的结露腐蚀。腐蚀问题直接影响到焚烧设备运行的可靠性和运行经济性。该技术对锅炉受热面进行了特殊处理，空气预热器进行了特殊考虑，其他易腐蚀部位都采取了相应的措施，这对保证垃圾焚烧炉的安全及寿命均十分重要。 （4）有效的污染控制 流化床燃烧技术本身就可以实现炉内脱除氯化氢和脱硫，同时它还是一种实用的低NOx燃烧技术。通过在炉内脱除污染成分，同时在焚烧装置尾部采取一定的措施，可以有效地控制烟气污染物的排放浓度。通过在炉内合理组织燃烧，杂环类有机物在高温下充分分解，若在飞灰中存留少量有机类有害物质，将通过飞灰高温再燃处理，这样保证了其中的有机类有害物的排放达到相应的国际标准。 （5）变废为材的灰渣综合利用 对焚烧炉排放的灰渣经过磁选将其中的铁金属分离回收后，经简单破碎，可以成为水泥和制砖的原料。当然对焚烧后的灰渣成分要进行分析，对有害成分要先行分离。 （6）高标准的排放指标及有关设计参数 我们的技术不仅体现在焚烧炉上，而且体现在与之相匹配的一套完整的工艺系统。我们在开发垃圾焚烧及综合利用技术时，国内尚未制定生活垃圾焚烧污染控制标准，故参照欧洲的污染物排放标准进行技术开发和工程设计。2000年2月29日我国颁布了生活垃圾焚烧污染控制标准（该标准于2000年6月1日实施），经过对朝来农艺园垃圾焚烧厂排放物的验收测定，排放指标完全达到了国家标准，个别指标甚至低于欧洲标准。 3效益分析 工业发达国家有着多年的焚烧垃圾的经验，无论是在技术上，还是在设备上都比较成熟。但是，其工程造价却很昂贵，引进一套（两台）日处理能力为600吨的垃圾焚烧发电厂，需投资约4.5亿元人民币，这对中国大部分城市来说都是难以接受的。而我们开发出的垃圾清洁焚烧及综合利用的工程成本仅为国外设备的50%左右，而由于我国此前缺乏垃圾焚烧的成套技术，加之国外设备的价格较高，使得垃圾焚烧在我国的推广一直很缓慢。我们技术的成功推出，将大大降低垃圾焚烧发电厂的造价，使得在我国大范围推广垃圾焚烧及综合处理成为可能，因而具有较强的市场竞争能力。而我们在充分分析中国垃圾特性的基础上，经过多年的实践研究开发出的城市垃圾清洁焚烧及综合利用成套技术，突破流化床锅炉中的难点和关键问题。从示范工程运行结果看，效果非常理想：垃圾只经过简单的预处理（将大块的不可燃垃圾分拣出去），可以直接投放到锅炉中燃烧；燃烧较为彻底，垃圾减容超过90%，燃烧的残渣可以用来做建筑材料；各种排放物达到国家环保标准。由于燃烧组织合理，燃烧充分，加入的辅助燃料较少，因而相比国外设备，运营成本较低，利用我们技术建立的垃圾焚烧厂每处理1吨垃圾的成本为60元左右（不含折旧）。进入90年代以来，我国城市垃圾无害化处理发展较快，但远远还不能满足要求。1996年全国共建成各类城市垃圾处理处置设施874座，日处理能力约为234791吨，垃圾无害化处理仅为49.1%。我国目前的城市垃圾处理处置技术最常用的是卫生填埋，其次是堆肥化，而焚烧所占的比例很低，其中，卫生填埋占总处理量的79.2%，堆肥化占18.8%，焚烧约占2%。 近20年来，国外垃圾焚烧并回收热量发展最非常迅速，欧盟、日本、美国等国家已开始大量应用，并产生良好的经济效益和经济效益。焚烧在城市垃圾处置中的比例有了很大的提高，其中，瑞士的垃圾焚烧比例达到了80%，日本达到了74%，丹麦达到了70%，法国达到了42%，美国达到了40%。垃圾焚烧处理及综合利用已成为实现垃圾无害化、减量化和资源化的最为有效的手段。而我国目前垃圾焚烧处理的比例很低，由于我国人多地少，对于这种垃圾处理方式的需求更为迫切。城市垃圾焚烧处理及综合利用在我国已经受到越来越多的重视，并被国家有关部门明确为近期的产业化重点。同时垃圾焚烧及综合利用也受到国家财政政策的支持，有关企业在增值税和所得税受到优惠。根据我国政府制定的计划，到2010年所有城市都要建设符合环境要求的城市垃圾处置设施，使全部垃圾做到无害化处理。据预测，到2010年我国城市垃圾的年产生量将达到2.9亿吨，按处理比例卫生填埋50%、焚烧40%、堆肥10%计算，到2010年垃圾焚烧的处理能力将达到11600万吨/年，如果每个垃圾焚烧厂的日处理量为1000吨，则须在全国建设320座这种大型的垃圾焚烧厂，按每个垃圾焚烧厂造价5亿元人民币计算，这部分市场将达到1600亿元。由此可见，在未来的10年内，垃圾焚烧在我国具有很大的市场需求，其市场前景是相当可观的。根据国家环境保护“十五”计划，“十五”期间，新增城市垃圾无害化处理能力15万吨