垃圾焚烧发电的基本概述

垃圾焚烧发电垃圾发电是把各种垃圾收集后，进行分类处理。其中：一是对燃烧值较高的进行高温焚烧（也彻底消灭了病源性生物和腐蚀性有机要物），在高温焚烧（产生的烟雾经过处理）中产生的热能转化为高温蒸气，推动涡轮机转动，使发电机产生电能。二是对不能燃烧的有机物进行发酵、厌氧处理，最后干燥脱硫，产生一种气体叫甲烷，也叫沼气。再经燃烧，把热能转化为蒸气，推动涡轮机转动，带动发电机产生电能。一、垃圾焚烧发电的现状我国目前各城市居民日均产生垃圾0.8〜1.2公斤不等，我国城市垃圾年产生量约为1.5亿吨，而且还在以每年8%〜10%的增长率增长（超过了欧美6%〜10%的增长速度。少数大城市如北京，上海已达到15〜20%）。全国累计垃圾堆存量已经达到60多亿吨，侵占土地面积超过5万公顷，已有200多个城市陷入垃圾包围之中。根据我国环境部预测，2010年我国城市垃圾年产量将为1.52亿吨，020年将达到2.1亿吨。与此同时，大量城市生活垃圾露天堆放或简易填埋处理，对环境造成巨大危害。城市生活垃圾成份复杂，耐久性大件物品、高分子化学用品及有毒物质逐年增加，危害越来越大。城市生活垃圾处理已成为影响人们生存环境和城市可持续发展的重要因素。面对垃圾围城的状况，我们不能限于填埋和堆肥这些被动“防守”的方法，而应积极有效采取措施，进行科学合理地综合利用垃圾。而垃圾焚烧发电最符合“无害化、减量化、资源化”三原则。1、 减量化：垃圾焚烧后，一般体积可减少90%以上，重量减轻80%以上；目前中国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨，占土地总面积已达5亿平方米。垃圾焚烧后再填埋，可以有效地减少对土地资源的占用。每年可以减少大量填埋垃圾用地，延长垃圾填埋场的使用年限。2、 无害化：高温焚烧后还能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物质，可有效地控制二次污染。大量生活垃圾露天焚烧和填埋场自燃向大气中排放的二嗯英，是同量垃圾经过现代化焚烧排放的二嗯英几千倍。来自德国的研究显示，当垃圾被运往焚烧厂时，二嗯英单位含量就已达50纳克，生活垃圾经过焚烧后，垃圾中原有二嗯英得到分解，向空气排放的二嗯英只相当于原有含量的1%。3、 资源化：垃圾焚烧后产生的热能可用于发电供热，实现资源的综合利用。垃圾发电不但能变废为宝，产出电能，还能节约煤炭资源。国际上通常认为垃圾的平均低位热值能达到3000千卡/千克，标准煤的热值是7000千卡/千克，大约燃烧2.3吨垃圾可节约1吨煤。我国的城市垃圾以生活垃圾为主，含水量较大，热值只有1000千卡/千克，但即便如此，焚烧7吨垃圾也可节省1吨煤，假使全年城市垃圾的一半用作焚烧，则可省煤2000多万吨。而国家对垃圾发电有明确的规划：《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》（2012年）。东部地区、经济发达地区和土地资源短缺、人口基数大的城市，要减少原生生活垃圾填埋量，优先采用焚烧处理技术；其他具备条件的地区，可通过区域共建共享等方式采用焚烧处理技术。规划到2015年，全国形成城镇生活垃圾无害化处理能力87.1万吨/日，选用焚烧技术的达到35%，东部地区选用焚烧技术达到48%；全面推行生活垃圾分类试点。“十二五”期间规划全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设总投资约2636亿元，是“十一五”投资总额的4.7倍。《可再生能源发展“十二五”规划》指出到2015年，建成垃圾发电装机容量300万千瓦，年发电量达到18亿千瓦时。重点在经济较发达、土地资源写地区，特别是南方地区的大城市（主要是省会城市和沿海以及旅游城市）建设垃圾焚烧发电厂。同时2011年住建部《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作的意见》指出2015年，城市生活垃圾资源化利用比例达到30%,直辖市、省会城市和计划单列市达到50%，全面推广废旧商品回收利用、焚烧发电、生物处理等生活垃圾资源化利用方式。二、垃圾焚烧技术目前，垃圾焚烧技术主要采用的是机械炉排焚烧炉，流化床焚烧炉，回转式焚烧炉，CAO焚烧炉。其中国内运用的主要是前面两种，市场占有率在90%以上。1、 机械炉排焚烧炉工作原理：垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排（炉排分为干燥区、燃烧区、燃尽区），由于炉排之间的交错运动，将垃圾向下方推动，使垃圾依次通过炉排上的各个区域（垃圾由一个区进入到另一区时，起到一个大翻身的作用），直至燃尽排出炉膛。燃烧空气从炉排下部进入并与垃圾混合；高温烟气通过锅炉的受热面产生热蒸汽，同时烟气也得到冷却，最后烟气经烟气处理装置处理后排出。特点：炉排炉生活垃圾焚烧技术运行稳定，对垃圾的彻底处理能力强，适于连续运行，经优化的烟气处理技术后排放达标。但是炉排的材质要求和加工精度要求高，要求炉排与炉排之间的接触面相当光滑、排与排之间的间隙相当小。另外机械结构复杂，损坏率高，维护量大。目前我国大型城市的垃圾焚烧处理绝大多数采用炉排炉垃圾焚烧技术。主要采用的国外技术包括：三菱重工、吉宝西格斯、日立造船等，国内炉排炉技术也有很大的发展，主要炉排厂家包括重庆三峰、杭州新世纪、华光股份等。2、 流化床焚烧炉工作原理：炉体是由多孔分布板组成，在炉膛内加入大量的石英砂，将石英砂加热到600r以上，并在炉底鼓入200r以上的热风，使热砂沸腾起来，再投入垃圾。垃圾同热砂一起沸腾，垃圾很快被干燥、着火、燃烧。未燃尽的垃圾比重较轻，继续沸腾燃烧，燃尽的垃圾比重较大，落到炉底，经过水冷后，用分选设备将粗渣、细渣送到厂外，少量的中等炉渣和石英砂通过提升设备送回到炉中继续使用。特点：流化床燃烧充分，炉内燃烧控制较好，但烟气中灰尘量大，操作复杂，运行费用较高，对燃料粒度均匀性要求较高，需大功率的破碎装置，石英砂对设备磨损严重，设备维护量大。易产生结焦，系统连续运行能力较低。3、 回转式焚烧炉工作原理：回转式焚烧炉是用冷却水管或耐火材料沿炉体排列，炉体水平放置并略为倾斜。通过炉身的不停运转，使炉体内的垃圾充分燃烧，同时向炉体倾斜的方向移动，直至燃尽并排出炉体。特点：设备利用率高，灰渣中含碳量低，过剩空气量低，有害气体排放量低。但燃烧不易控制，垃圾热值低时燃烧困难。对于垃圾量比较少的地区可以采用该工艺。4、 CAO焚烧炉工作原理：垃圾运至储存坑，进入生化处理罐，在微生物作用下脱水，使天然有机物（厨余、叶、草等）分解成粉状物，其他固体包括塑料橡胶一类的合成有机物和垃圾中的无机物则不能分解粉化。经筛选，未能粉化的废弃物进入焚烧炉的先进入第一燃烧室（温度为600r），产生的可燃气体再进入第二燃烧室，不可燃和不可热解的组份呈灰渣状在第一燃烧室中排出。第二室温度控制在860r进行燃烧，高温烟气加热锅炉产生蒸汽。烟气经处理后由烟囱排至大气，金属玻璃在第一燃烧室内不会氧化或融化，可在灰渣中分选回收。特点：可回收垃圾中的有用物质；但单台焚烧炉的处理量小，处理时间长，目前单台炉的日处理量最大达到150吨，由于烟气在850r以上停留时间难于超过1秒钟短，烟气中二恶英的含量高，环保难以达标。对于垃圾量比较少的地区可以采用该工艺。5、脉冲抛式工作原理：垃圾经自动给料单元送入焚烧炉的干燥床干燥，然后送入第一级炉排，在炉排上经高温挥发、裂解，炉排在脉冲空气动力装置的推动下抛动，将垃圾逐级抛入下一级炉排，此时高分子物质进行裂解、其它物质进行燃烧。如此下去，直至最后燃尽后进入灰渣坑，由自动除渣装置排出。助燃空气由炉排上的气孔喷入并与垃圾混合燃烧，同时使垃圾悬浮在空中。挥发和裂解出来的物质进入第二级燃烧室，进行进一步的裂解和燃烧，未燃尽的烟气进入第三级燃烧室进行完全燃烧；高温烟气通过锅炉受热面加热蒸汽，同时烟气经冷却后排出。三、垃圾焚烧优势1、 无害化彻底生活垃圾在垃圾焚烧炉中经850r以上高温焚烧，有机物均完全分解，垃圾中所含的病毒、细菌均被杀灭，焚烧剩余的炉渣为无机物，焚烧产生的烟气经烟气净化系统处理后达标排放，无害化程度非常高。而填埋只是将生活垃圾封存，对产生的填埋气体及垃圾渗滤液进行收集处理，其中各种细菌、苍蝇、老鼠大量滋生，实质性的无害化程度很低。2、 减量化程度高垃圾填埋基本上不能实现减量。而生活垃圾经焚烧处理后减容95%以上，减量一般在75%以上（根据原生垃圾中所含无机物比例而定），产生的炉渣还可进行利用，总体减量化程度非常高。3、 充分实现废物资源再利用垃圾填埋除大型填埋场的沼气可收集利用外，其他无任何废物再利用手段。垃圾焚烧发电则利用焚烧垃圾产生的热量进行发电，将垃圾转化为可用的电力资源（每吨垃圾可发电250-350度），焚烧产生的炉渣进行适当处理后可用于混凝土添加料、制作建材、填路基等，充分实现资源再利用。4、 二次污染控制水平高、有利于监管垃圾焚烧发电厂配置完善的烟气、生产生活污水及垃圾渗滤液、飞灰、炉渣处理系统，完全可实现排放达标，其他无任何隐形污染隐患，二次污染控制水平高。并且处理后烟气及污水的排放均设置在线监测系统，飞灰及炉渣的处置效果可进行抽样检测，非常有利于环保部门实施监管。垃圾填埋的主要污染隐患为场地防渗系统容易破损，一旦发生这种情况则垃圾渗滤液直接渗入土壤及地下水，产生非常严重的污染，而这种污染在填埋场存放大量垃圾之后是无法及时观测到的，隐患极大。另外填埋场采用敞开式作业，臭味、蚊蝇对周围环境的影响是无法有效控制的。5、 技术成熟、法规及标准完善垃圾焚烧处理在世界上已有100多年发展应用的历史，在国内也有30多年，技术已经非常成熟可靠。对于公众最关心的二嗯英的控制，实际上从垃圾焚烧炉的焚烧温度、烟气停留时间、烟气净化系统所采用的工艺等方面国家相关技术政策和工程技术规范均有严格的规定，遵照执行即可完全有效地控制二嗯英的产生和消除。目前国家颁布实施的与生活垃圾焚烧相关的主要规范和标准有《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》（建城[2000]120号）、《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》（CJJ90—2002）、《城市生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准》（建标[2001]213号）、《生活垃圾焚烧污染控制标准（GB18485-2001）《生活垃圾焚烧厂评价标准（CJJ/T137-2010）》等，已是非常完善的。6、 国家鼓励及行业优惠政策明确“十二五”期间，国家大力鼓励垃圾焚烧发电技术的推广应用。国家《十二五规划纲要》、国务院《节能减排综合性工作方案》都明确鼓励在条件具备的城市推广垃圾焚烧发电；特别是2011年3月23日国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，更加明确提出推广垃圾焚烧发电；2011年4月19日国务院以国发〔2011〕9号文批转由包括住房城乡建设部、国家发改委、财政部、监察部、环保部及中宣部在内的16个部委联合起草的《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作意见》，再次要求全面推广垃圾焚烧发电。目前垃圾焚烧发电行业可享受的优惠政策主要有：不参与调峰全量上网售电、上网电价：0.65元/Kwh、增值税即征即返、免营业税等。因此，顺应中央政策，加上焚烧发电行业的优惠政策，目前是推广建设垃圾焚烧发电厂最好的时机。7、 保护我国珍贵的水土资源我国是个土地资源及水资源非常缺乏的国家，采用传统的填埋工艺处理生活垃圾，一旦垃圾填埋场库底防渗系统发生破损，渗滤液漏出直接污染土地及地下水，进而污染江河，就会使受污染的土地及地下水几乎永久性地无法复原，而垃圾焚烧发电则不存在上述风险。虽然垃圾焚烧发电最终排放的烟气即使是达标了也终究有一定含量的污染物排放，但大气是全球共享的，全球将共同努力投入资源来治理（如京都议定书），而填埋场污染水土江河是我们国家自己的污染，所以从取舍的角度，从保护国家利益的原则出发，我国一定要推广垃圾焚烧发电，限制采用填埋作为生活垃圾处理的主要手段。8、 节约土地资源、容易安排选址由于垃圾填埋场占地面积非常大，并且填满后又要重新占地新建浪费大量宝贵土地资源，而垃圾焚烧发电项目一般只需一次性占用不超过100亩土地，节约大量土地资源。并且由于填埋场是敞开式作业，恶臭味大，苍蝇、蚊虫、老鼠孳生，对周围环境的影响恶劣，其卫生防护距离规定为500米，所以填埋场不仅占地大而且显著影响周围土地的商业开发价值，这又是另一种土地资源的浪费。并且由于填埋场周围环境恶劣，选址附近的居民的抵触情绪往往极大，征地拆迁工作难度很大，相关费用高。而垃圾焚烧发电厂且由于采用封闭式处理作业，厂内清洁美观，卫生防护距离一般在300米以内，如事先组织项目周围居民（或村民）参观考察已经投产的垃圾发电厂，一般都容易接受项目落地，所以选址比建设填埋场要容易得多，有利于项目实施及在将来将来的运营中减少外部干扰。9、 可回挖填埋垃圾进行焚烧如果垃圾焚烧发电厂建在原卫生填埋场的预留用地范围内，还有另外一个优势，就是可将原填埋场的垃圾回挖，掺入到新鲜垃圾中一同进行焚烧处理，这有几方面的好处：一是可在填埋场腾出大量库容，供焚烧厂处理部分不能利用的炉渣及经稳定固化处理后的飞灰;二是减少填埋垃圾甚至将填埋垃圾清场后可彻底消除填埋垃圾对土壤和地下水产生污染的隐患;三是可使垃圾焚烧发电厂在投运初期有足够的垃圾供应，确保焚烧系统的正常负荷工况及实现排放达标。10、 可避免地震发生时造成恶性污染地震的发生往往造成滑坡、塌方、地基下沉，极易使垃圾填埋场的防渗系统及渗滤液收集系统受到重大破坏，从而导致大量的垃圾渗滤液渗入土壤及地下水系统，造成严重的环境污染。特别是那些已填埋大量垃圾的填埋场，遭到破坏后完全无法修复，造成的污染将是长期的和特别严重的，2008年发生的“5.12”汶川大地震就对灾区及周围地震影响区的垃圾填埋场造成了非常严重的破坏。而垃圾焚烧发电厂则无此风险，最多是厂房设备受到损失，不会对环境造成任何污染，这一优点在四川省来说显得非常重要。11、减轻政府财政负担一般来看，现代化的垃圾焚烧发电厂的垃圾处理水平和污染控制水平高，但投资和运行成本也高，政府难以承受。而实际上对当地政府来说，建设垃圾发电厂在支出上并不比建设填埋场要高。政府在建设及运行填埋场的综合成本包括：填埋场的占地成本、建设成本、500米范围内的拆迁成本、填埋场的运行成本（按2008年新颁污染控制标准约需50元/吨垃圾）、填埋场封场后长期的维护成本（包括渗滤液、沼气处理等），并且填满后还要继续占地及投资建设新的填埋场。如果按由企业投资经营垃圾焚烧发电厂的方式，政府仅需在投产后支付（70-90元/吨）垃圾处理费，所以政府真实的支出完全有可能更节省。普遍的情况是由政府自行建设及运营管理的填埋场往往由于在排放达标方面由于难以实施有效监管，所以实际运营成本可能较低甚至非常低，但这不是真实的、做到规范运营和达标排放的真实成本。所以从处理和排放达标的角度来看，建设垃圾发电厂对政府来说并不会显著增加成本，反而会减轻政府的财政负担。四、垃圾发电案例1、苏州市垃圾焚烧发电项目由一、二、三期工程组成，总投资超过18亿元人民币，设计日处理规模为3550吨，年焚烧生活垃圾150万吨，上网电量4亿度，是目前国内已经投运的最大的生活垃圾焚烧发电厂之一。项目采用国际先进的机械炉排技术，焚烧炉、烟气净化系统、自动控制、在线检测等关键设备均采用国际知名公司成熟产品，烟气排放指标全面达到欧盟2000标准，二嗯英排放小于0.1纳克毒性当量每立方米。项目一期工程配置3台350吨/天机械炉排焚烧炉，2台9兆瓦/小时凝汽式汽轮发电机组，采用半干法加布袋除尘、活性炭吸