垃圾焚烧发电

各国工业的迅猛发展，人口的大量集中，城市越来越多、越来越大，人类生活水平的不断提高，造成地球上的垃圾越来越多，已成为一大公害。据1996年有关资料统计表明，目前全球每年排放垃圾近100亿吨。产垃圾最多的国家是美国，每年已超过2亿吨。德国人均年产垃圾为世界之最，为800公斤。日本东京日产垃圾已达1.2万吨。我国已有660个城市，其中已有200个城市陷入垃圾包围之中，垃圾产量正向1亿吨迈进。

垃圾处理的常规方法
垃圾处理目前主要有填埋法、堆肥法、焚烧法等。下面就其中几种方法介绍如下摘要：

1.1填埋法

根据工艺的不同，又分传统填埋法和卫生填埋法两类。

1.1.1传统填埋法

这种方法实际上是在自然条件下，利用坑、塘、洼地将垃圾集中堆置在一起，不加掩盖，未经科学处理的填埋方法。

1.1.2卫生填埋法

卫生填埋法是采用工程技术办法，防止产生污染及危害环境土地的处理方法。

此二种填理法处理量大，方便易行，投资省，是我国目前处理城市垃圾的一种主要方法。但此法缺点是填理后易造成二次污染（污染地下水源），被填埋的垃圾发酵产生的甲烷气体易引发爆炸等，还占用大量农田面积，垃圾填埋场四周臭气等严重影响大气环境。

1.2堆肥法

堆肥法就是把城市垃圾运到郊外堆肥厂，按堆肥工艺流程处理后制作为肥料，成本低、产量大。由于经济实用的化肥大量普及，堆肥量大，劳动强度大，全面比较后，市场越来越小。北京市不少堆肥厂已难于走出困境。

1.3焚烧法

按焚烧原理不同，全世界又主要分为炉排炉焚烧、流化床焚烧、热解法三种。

1.3.1炉排炉焚烧

就是将城市垃圾运到焚烧厂的垃圾池，经抓吊入料斗，慢慢进入炉堂，经过干燥、燃烧、燃烬三个阶段，在大量氧气（空气过剩系数等于1.8）的助燃条件下，垃圾在炉排中用不同方法搅动下，充分燃烧，烧烬的炉渣入渣池冷却后，运往厂外填埋，垃圾燃烧后产生的大量高温烟气（850-900℃）进入余热锅炉换热，过热蒸气再进入汽轮发电机组发电。

炉排炉根据结构的不同，又分为炉排炉、滚筒炉等很多种炉型，但是德国炉排炉（又称马丁炉）最闻名，焚烧效率最高，质量最好。

炉排炉垃圾焚烧发电工艺流程见图1。

1.3.2流化床焚烧

就是将城市垃圾运到焚烧厂倒入垃圾池后，经抓吊入料斗，垃圾从焚烧炉的顶端投放进炉内后，落在活动床的中心，然后慢慢通过热砂床（600-700℃），其结果是垃圾被热砂焙烧而失去其水分变脆，继之分散到活动床两侧的流化床。在流化床内，脆而易碎的垃圾被剧烈运动的砂粒挤成碎片而很快燃烧掉。另一方面，垃圾中的不燃物则和砂粒一起移动到焚烧炉两侧，通过不燃物排出孔，和砂粒一起自动排出炉外。

流化床垃圾焚烧发电工艺流程见图2～3。

此种新型流化床焚烧炉能够在不经事先处理（破碎）的情况下直接进行焚化，是1981年研制成功的。它的典型代表是日本任原公司，目前单台日处理量已达390t/d。但它的价格仍然和炉排炉一样很高。

1.3.3热解法

热解法是在隔绝空气的条件下，垃圾在热解装置中受热而使有机质分解，转化成燃气。燃气进入余热锅炉换热后，过热蒸气进入汽轮发电机发电。

此种方法是近10～20年研制出来的，是这三种焚烧法中最新焚烧理论。由于此种炉型结构简单，无运动件，设备技术投资比较前二种便宜约50%，很有发展前途。它的产品以美国和加拿大公司为代表。

2.我国垃圾发电的必要性和可能性

2.1垃圾发电必要性

城市垃圾发电是近30年发展起来的新技术，非凡是20世纪70年代以来，由于资源和能源危机的影响，发达国家对垃圾采取了“资源化”方针，垃圾处理不断向“资源化”发展，垃圾电站在发达国家迅猛发展。最先利用垃圾发电的是德国和美国。1965年，西德就已建有垃圾焚烧炉7台，垃圾焚烧量每年达7.8105吨，垃圾发电受益人口为245万；到1985年，垃圾焚烧炉已增至46台，垃圾年焚烧量为8106吨，可向2120万人供电，受益人口占总人口的34.3%。法国共有垃圾焚烧炉约300台，可以烧掉40%的城市垃圾。

目前，法国首都已建有一个较完善的垃圾处理系统，有4个垃圾焚烧厂，处理垃圾已超过170万吨/年，产生相当于20万吨石油能源的蒸气，供巴黎市使用。美国自80年代起投资70亿美元，兴建90座垃圾焚烧厂，年处理垃圾总能力达到3000万吨，90年代将新建402座垃圾焚烧厂；90年代初，美国垃圾焚烧发电占总垃圾处理量的18%，预计2000年可达40%。在美国的底特律市拥有世界上最大的日处理垃圾4000吨的垃圾发电厂。日本城市垃圾焚烧发电技术发展很快，1989年焚烧处理的比例已占总量的73.9%，90年代将升至84%，到2000年将完全采用垃圾焚烧法。

保护环境是我国的一项基本国策，随着我国城市的发展和人民物资生活水平的提高，妥善处理垃圾已成为当务之急。据统计，我国人均生活垃圾年产量为440kg，且每年以8-10%的速度在递增，大量的垃圾被运到城郊裸露堆放，已成为公害。全国历年垃圾堆存量已高达60亿吨，堆占耕地5亿m2，直接经济损失达80亿元人民币。因此，垃圾滋生已成为我国继能源、交通、工业三废之后又一重大难题，形势严重，刻不容缓。

目前我国城市已发展到660个，城镇人口2.6亿，按每人每年产生440kg垃圾计算，则产生垃圾量为1.14104万吨，是可以使100万人口的城市覆盖1米。但另一方面，假如将其全部利用，则相当于1340万吨石油的能量，可见垃圾处理对我国来讲，意义更重大。我们相信，随着我国城市居民生活水平不断提高及人们环保意识的增强，垃圾焚烧发电的前景布满希望。非凡是1998年国家计委有关新能源建设项目审批通知中指出，垃圾发电也是一种新型能源，给予了大量的优惠政策支持，综合考虑其社会效益，环保效益及经济效益，建设垃圾电厂是非常必要的。

2.2垃圾发电的可行性

现代生活垃圾包罗万象、应有尽有，但可概括为可燃垃圾和不可燃垃圾两部分。其中可燃垃圾包含纸布、皮革、塑料、橡胶、竹木、动植物残体、树叶、果皮、厨余等，由有机物和可燃物构成城市生活垃圾的主体。而不可燃垃圾专指各类金属、玻璃、石陶瓷等无机物。根据我国大中城市垃圾热值均在800kcal/kg～1500kcal/kg，这些垃圾均能自燃，均能发电。燃烧一吨城市生活垃圾可发电300～400kw。而且垃圾焚烧处理后的灰渣呈中性，无气味，不会引发二次污染，且体积减少90%，重量减少75%以上，明显减容减量。直接通过垃圾焚烧，产生高温烟气进入余热锅炉产生蒸气，进入汽轮发电机发电，在国外早已是成功的经验，国内深圳垃圾电厂七年的实践也证实了垃圾发电的可行性。

3.垃圾焚烧厂建设的几点建议

3.1建设垃圾焚烧发电厂的指导思想应是实现垃圾处理的无害化，减量化，资源化。它们的相互关系是以无害化为核心，垃圾资源化是企业生存发展的条件，减量化是目的。

3.1.1一个垃圾焚烧厂是否成功？第一、看它是否做到了无害化，即它的焚烧炉污染排放物是否达到国家规定的标准。我国目前仅有一个城镇垃圾焚烧污染物排放标准（征求意见稿），标准是偏低的。目前世界上城镇垃圾焚烧污染物排放标准最高的为德国、瑞士等。越高投资越大。本人认为美国、加拿大标准比较适中，二恶英为I-TEQ0.5ng/m3.我国征求意见稿是参考美国标准制订的,但目前二恶英暂不监督,仅供考虑。现实要求我国应尽早制订国定标准，工程设计才能有法律依据。假如一个垃圾焚烧厂污染排放物超过国家标准的规定，造成二次污染，那它就是失败的。

3.1.2垃圾处理必须减量化，最好的高效堆肥厂也只能把垃圾中50%左右的有机物变为肥料，另50%未处理。目前，最差的垃圾复合肥仅用有机物垃圾的百分之几，（不到10%），其余送去填埋。未达到减量化目的。只有焚烧处理后，重量减少到25%，体积减少到5～10%，才真正做到了减量化。

3.1.3垃圾处理必须资源化。因为垃圾处理是一个高投入低产出的行业，假如连这么一点低收入都不去争取，政府就没有那么多钱来支持垃圾焚烧厂，企业就亏损或建不起来。只有在对垃圾进行综合治理后，如垃圾焚烧后，热能发电，废渣中金属回收，废渣制砖作建筑材料，臭气吸入焚烧炉燃烧，污水作为冷却废渣水循环，少量无用污水经污水处理合格后排放。垃圾资源得到综合利用后，产生较好经济效益，支持了企业生存和发展，再加上政府优惠政策，企业才有光明前途。

3.2发展垃圾焚烧发电事业，必须立足我国国情。

我国目前在垃圾处理上的国情又是什么呢？我认为我国城市生活垃圾处理目前主要是填埋和堆肥，而且堆肥成功的也较少。我国目前垃圾热值较低，仅为800～1500kcal/kg，政府拿不出那么多钱来处理垃圾，所以全国660个城市都存在着不同程度的垃圾山包围着城市。填埋带来的二次污染，非改不可。堆肥是利用垃圾中的有机物质发酵而成，而垃圾中占一半以上的无机物又如何处理呢？也只有焚烧利用。而垃圾中有机物资中经常由于垃圾源头不能严格分选，不少有害物质如重金属进入有机物中一起成为堆肥。假如堆肥中重金属含量超标，种出的蔬菜、庄稼，人们吃了有害身体健康。

外国只要把堆肥用来种花、种草、种树。我们中国人堆肥的目的就是施肥于农作物，堆肥中重金属不能超过国家规定的标准，应引起重视。所以，垃圾堆肥前景有限。还是应该走垃圾焚烧处理之路。人类在垃圾如何处理上已经走了几十年的历程，首先摸索了各种炉排炉焚烧建设，逐步发展完善而成为今天各种应用的炉排炉，最高水平为德国，热效率达到0.8以上。日本三菱公司购买德国专利，目前设计炉排炉热效率仅为0.63。其次摸索了流化床焚烧理论，逐步发展完善到垃圾不用分选直接入新流化床焚烧，以日本任原公司为最高水平。最后摸索了热解法焚烧原理，运动件少，设备简单些，成本仅为以上二种的一半，热效率也在0.8以上，以美国、加拿大为代表。

我认为，我国应首先引进一批垃圾焚烧处理设备，从中摸索经验再发展我国自己的产品。但应从原理和结构，成本上全面分析后，找到达到同样目的，设备简单、成本低的设备作为我国发展方向。目前深圳、上海浦东、浦西及北京朝阳垃圾焚烧发电厂等均选用的是炉排炉，结构复杂，成本高，而且没有一家选用德国的，如我国有的工厂，按日本三菱公司专利产品设计，热效率较低。假如选德国专利设计不就提高了很高水平吗？我院这次设计常德垃圾发电厂就选用加拿大瑞威公司产品，长沙垃圾发电厂就选用美国垃圾热解法发电，热效率均在0.8以上，整个电厂投资比炉排炉减少一半。

3.3如何走中国人自己的路

我认为，城市垃圾处理应从源头抓起，即各个城市市长应重视这个环保新问题。

3.3.1从源头抓起，对垃圾进行分选，除对市民进行教育外，要求环卫部门具体落实，每一个垃圾收集点，分别玻璃类桶、金属类（各种易拉罐等）桶，有害物质（电池、日光灯、油漆、药品等）桶，石、砖、炉渣类桶，厨余等有机物捅，分选分装分运。玻璃、金属回收利用，有害物资再分选利用后填埋，石、砖、炉渣类桶送填埋，其余送垃圾焚烧发电厂。这样，大大减少了垃圾焚烧厂投资，进行了废物回收利用，创造了资源财富，是大有经济效益的工作。

3.3.2垃圾焚烧设备厂必须和设计院、焚烧厂合作，全面跟踪焚烧设备工程设计、安装调试运行中的优缺点，然后全面分析经验和教训及具体技术新问题，寻找新的解决办法、途径，再设计更加先进、更加完善、更符合实际的焚烧设备来，才成为可能。假如单靠制造厂引进外国一个专利或一部分专利，照着干，是远远不够的，因为中国的垃圾有它的特色。哪个工厂也没有经济实力搞几套焚烧厂作试验。最省钱的办法是主动找上设计院和焚烧厂一道合作，发挥各自优势，注重各自侧重点，全面跟踪项目全过程，有志者事竟成。

3.3.3广泛调查分析，找到焚烧热效率最高，污染排放标准达到国家要求的，投资、运行成本最低的焚烧设备，才能具有竞争力，才有好的经济效益和社会效益。

因为目前全世界垃圾焚烧设备有好多种，每一种都是从一定的条件下产生发展起来的，都有自己的特长和存在的意义。不能一听就信，就跟着干，应该首先多花些时间，多作些调查探究分析，先把国外几种主要类型焚烧设备弄清其原理、结构、价格后，再结合我国垃圾情况探究策略。一定能找到焚烧热效率最高，污染排放物达到国家标准的、投资运行成本低的焚烧设备。这是一个对市场分析的过程，是一个对技术把握运用的过程，是一个真正具有技术和价格竞争实力的过程。

3.3.4垃圾焚烧炉烟气净化装置投资占总投资的近三分之一，排放标准越高，投资越大，国内有关专业生产厂家应尽快重视这一工作的探究设计开发新产品。在满足污染排放物达到国家标准的前提下，设备越简单，运行费用越低，投资越省越好。一定要占领这个市场急需新产品的新领域。大有可为的市场！