垃圾发电相关概述

第一节 垃圾发电产业概述

一、垃圾发电的定义

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。

二、垃圾焚烧发电的工艺流程

垃圾经简单的粉碎、磁选后，用行车抓斗将垃圾抓入输送皮带，然后经输送皮带进入除氧间垃圾进料斗，给料机将斗内垃圾送入炉膛焚烧。经过干燥、燃烧、燃烬三个阶段充分燃烧。垃圾燃烧后产生的大量高温烟气进入余热锅炉换热，过热蒸气进入汽轮发电机组发电。

垃圾进入炉内与空气混合后充分燃烧，因垃圾中有机物的裂解需在高温下并有足够的停留时间才能完成，因此焚烧炉内设计温度和烟气停留时间分别保持在850℃和3～5s，使垃圾中有害成分（二恶英等）能在炉膛内充分裂解焚烧，而不至于产生新的有害物质。

为避免垃圾库内臭气的无组织排放，国内垃圾焚烧电厂目前均采用焚烧炉的一次风机从垃圾库抽气送入炉膛焚烧，这样可使垃圾库内保持负压，避免臭气外排。另外垃圾库内的垃圾渗滤液中含有很多有害物质，为防止外排引起二次污染，均送入炉内焚烧处理。

三、垃圾发电的效益

我国大中城市年产垃圾1亿吨，并以每年8%的速度递增，垃圾堆存量高达66亿吨，侵占了5亿多平方米土地，近200座城市已无适合场所堆放垃圾，且垃圾中的有害有毒物质还渗透到地下和河流中，带来不容忽视的隐性危害。而 研究 发现，生活垃圾绝大部分是有机物，2吨垃圾燃烧所产生的热量，相当于1吨煤燃烧的能量，可转化为电能和制成管道煤气。全国城市每年因垃圾造成的损失近300亿元（运输费、处理费等），而将其综合利用却能创造2500亿元以上的效益。

 四、垃圾焚烧发电 行业 的特殊性

由于垃圾处理的根本目的在于垃圾的综合处理和防止二次污染，是为了解决环境保护问题，因此，垃圾处理作为一项功在当代、利在千秋的公益性事业，它的重点在于环境效益和社会效益，而不是经济效益。因此，采用焚烧技术处理城市生活垃圾，并利用焚烧余热发电有其 行业 的特殊性。

1、垃圾焚烧发电应该坚持环境效益第一、经济效益第二的思想。

垃圾焚烧发电 行业 的根本目的不是发电，而是如何确保垃圾的有效处理和避免二次污染。焚烧余热发电或填埋沼气发电等视为资源综合利用的体现，由此产生的经济效益将有助于减轻运行企业或政府的负担，降低垃圾处理成本，而不能成为垃圾焚烧发电 行业 追求的最终目标。以垃圾焚烧处理为例，垃圾焚烧发电厂可以通过在垃圾中添加燃油的方法来大幅度提高发电量，达到提高经济效益的目的。对于这种追求经济效益的做法，我们认为已经严重偏离了垃圾处理的初衷，不仅会造成严重的二次污染，还将严重影响垃圾处理产业的发展，导致垃圾焚烧发电 行业 走向歧途。因此，垃圾焚烧发电 行业 的发展应是政府有关政策法规的宏观调控和监管下下，以环境效益第一、经济效益第二为指导思想的有序的市场竞争。垃圾焚烧发电厂的重点应该是垃圾焚烧处理，而不是发电。应该提倡在确保环境效益和社会效益的前提下，加强管理，提高垃圾处理的综合利用率和经济效益。

2、垃圾焚烧发电 行业 应积极探索适合我国国情的垃圾焚烧发电技术

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50%）、热值低（根据深圳市市政环卫综合处理厂连续三年每月一次对深圳市城市生活垃圾的采样调查，深圳市生活垃圾的平均热值为：862.2大卡/公斤。）、未经分选的特点，国外垃圾焚烧处理技术对垃圾热值的要求通常在1300大卡/公斤以上，因此，必须大胆开发研制适合我国国情的垃圾焚烧发电技术，才能确保我国垃圾焚烧发电 行业 的正常运行。深圳市市政环卫综合处理厂1988年在刚刚引进日本垃圾焚烧技术时，就由于国外焚烧工艺适应性差，而造成垃圾进炉后水分蒸发大量吸热，干燥时间长，着火慢，易结块，烧透时间长，炉膛温度易大幅波动，垃圾焚烧热能利用率低，每年还需向电网买电。而后经过科技攻关，在开发研制出适合国情的“城市生活垃圾焚烧处理技术”后，才使垃圾处理能力提高一倍，发电能力提高六倍。

五、垃圾焚烧严防二次污染问题

1、垃圾焚烧后二次污染问题

垃圾在高温下焚烧可灭菌，分解有害物质，但当工况变化，或尾气处理前渗漏，处理中稍有不慎等都会造成二次污染，尤其是“二恶英（烷）”会诱发癌症，据最近日刊《废弃物》报导，日本厚生省垃圾焚烧站附近居民发病率高，是与垃圾焚烧站“二恶英（烷）”超标有关，日本标准“二恶英（烷）”排放控制值为0.50ng/Nm3，（美国为0.15ng/Nm3），于是从1997年12月起严格了对“二恶英（烷）”的考核，要求新建垃圾焚烧炉按0.10ng/Nm3控制，并要求>0.5ng/Nm3的老焚烧炉限期改造，同时对新建≤100t/d的小型焚烧炉照此办理。我国最近公布的GWKB3-2000垃圾焚烧站的大气排放极限与美、日标准有差别，关系到人民生命的安全，垃圾焚烧后烟气净化处理技术、设备、建议我国应引进，并加以消化、吸收、创新的技术道路，并严格监控，达不到要求时，应停止焚烧，转为事故填埋。垃圾焚烧站工艺流程中烟气净化处理（如洗涤塔）用于去除焚烧产生的SO2、HCL、HF等酸性气体，应在焚烧中或烟气中用石灰（粉或浆）加以中和，使之无害化。此过程若不严把关，这些气体就会直接排入大气中，造成二次污染。例如深圳垃圾电厂，由于酸性气体去除设备尚未投入运行，造成酸气直接排放，污染了周围环境。另外，在垃圾贮仓中会产生发酵臭气，温气要用气幕封住，把送风机吸风口，接于贮仓中，造成负压，避免漏入大气中，并入焚烧炉焚烧。

2、水资源的污染的问题

垃圾输送贮运和贮仓中，易发生泄漏、发酵，产生发酵废水、滤液，其中含有BOD等有害杂物，为不引入污水处理，会造成水资源污染。尾气处理的废水、废渣、粉尘也应慎重处理，避免水源污染。所以垃圾焚烧厂工艺废水，必须经废水处理，处理后水应优先考虑循环使用，节约水资源，尽量做到零排放。必须排放时，废水中污染物的含量应符合国标排放限值，才可排放。

第二节 垃圾发电系统分类

一、热力处理系统

1、直接焚烧垃圾的发电系统

垃圾经预处理系统分选后，得到的可燃成分直接投入垃圾焚烧炉中燃烧，焚烧生成的高温烟气进入余热锅炉加热锅炉给水，烟气被冷却到适宜温度后排放。产生的过热或饱和蒸汽用于驱动蒸汽轮机发电。垃圾焚烧是垃圾高温分解和深度氧化的综合过程。它的优点主要是可迅速，大幅度实现垃圾减量化，减量幅度可达90%；彻底杀灭垃圾中的有害细菌和病毒；分解恶臭氨气；破坏有毒有机物。垃圾焚烧产生的废烟气经尾气净化装置处理达标后排放。它的缺点是：焚烧设备投资和运行费用大；要求垃圾具有较高的热值，一般大于334MJ/kg，低于该指标一般需采用油等其它燃料补燃；尾气净化装置投资大，目前还不能彻底解决有害废气排放和二次污染问题；由于存在高温腐蚀问题和垃圾品质波动大，发电效率偏低。垃圾焚烧炉是直接焚烧垃圾发电的关键设备。国外已投入运行的焚烧炉主要有：

1）多级阶梯链条炉排焚烧炉；

2）倾斜往复式炉排焚烧炉；

3）流化床焚烧炉；

4）旋转式焚烧炉；

5）等离子弧燃烧方式焚烧炉。

2、垃圾热解处理

热解法是指在隔绝空气或缺氧条件下，垃圾中的有机物质在适当的高温下发生物理，化学分解，生成燃气或燃料油等化学制品。制取的燃气主要成分是H2，CO，CH4，甲醛，甲醇，焦油等，燃气热值可达16MJ/Nm3。燃料油的主要产物是汽油和柴油。该方法在控制二次污染和回收能量方面优于直接焚烧垃圾法，但目前技术比较复杂，成本较高，造成推广困难。

3、垃圾气化处理

气化法是指垃圾中的有机物在高温下与空气（或氧气），水蒸汽发生化学反应，生成可燃气体，其主要成分是CO等，净化后热值可达4。4-5。9MJ/Nm3。

4、垃圾衍生燃料（RDF）法

生活垃圾除去杂质，不可燃物质（如玻璃，灰土等），经干燥，脱水，破碎，压缩成型，制成垃圾衍生燃料（RDF）。RDF具有成分均匀，热值稳定，燃烧热值高，可长期储存和运输等优点。一般采用循环流化床和内循环流化床燃烧RDF。制取RDF对设备要求较高，工艺复杂，总耗能大，但从环境和利用角度更有利。

二、生化处理系统

生化处理系统是专为景观池塘开发的水处理系统。由紫外线+生化箱+自然微生物组成。生化过滤系统：起源于德国的新型高科技环保处理方式。生化处理系统是一种完全创新的水生科技产品，它完全亲和于环境和生态。由非常特殊的天然材料和安全精密的配套仪器组成，为培养自然水体中的有益微生物提供良好的生存和繁殖环境，以消耗水体中有害物质（氨氮等），抵抗藻类泛滥，调整水体的微观生态平衡。不会对水体引入任何有害物质。它使用生物工程和精确的水生基质来帮助我们选择硝化微生物种群和有益的藻类，并创造适宜的条件帮助它们繁衍。这些培养条件能够使浮游植物、浮游动物和菌类繁殖形成大量有机食物源。本系统利用天然的生物食物链进程持续补充有机食物源的同时，它也能营造理想的水生结构，用于支持高密度的养殖与野生鱼类繁衍，减少水生动物之间的互相残食行为。它还能对水生动物污染的污水进行控制与生化净化，使微生态系统达到理想的平衡状态。它不受使用环境的限制，这使本系统具有良好的适用性。

第三节 垃圾发电的意义

一、维持经济持续发展的“第二资源”

美国世界观察所在1998年的一项调查报告中指出：“垃圾回收和再生利用，称得上是21世纪人类最主要的效率革命，这种革命在由工业经济走向知识经济的时代变得更有魅力，因为这是人类为了生存而寻找持续发展道路所必须采取的步骤。”各国工业的迅速发展，人口的大量集中，造成垃圾问题成为地球公害。在我国，垃圾滋生已成为继能源、交通、工业三废之后又一重大难题。面对垃圾泛滥成灾的现实，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，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。因为从生态环境角度看，垃圾固然是一种污染源；而从资源角度看，它却是地球上惟一在增长的资源、一种潜在的资源。

中国是当今世界第二大能源消费国，按照过去20年来中国经济的发展速度，2015年以前，中国对能源的需求预计将以每年4%～5%的速度增长。以这种速度，到2025年，中国将成为世界上最大的能源消费和温室气体排放国家。中国的常规能源煤炭、石油、天然气存在枯竭的危机；而且由此而来的环境污染问题也亟须得到控制。目前，我国历年垃圾堆存量已高达60亿吨，占用耕地5亿平方米，直接经济损失达80亿元人民币。全国城市现已发展到660个，其中已有200个城市陷入垃圾包围之中。以城镇人口2.6亿、每人每年产生440公斤垃圾计算，产生垃圾量为114亿吨，可以使100万人口的城市路面覆盖1米厚的垃圾。但另一方面，如果将其全部利用，则相当于1340万吨石油的能量。我国城市每年因垃圾造成的损失约250亿～300亿元，而城市垃圾本可创造2500亿元的财富。

二、社会、环保、经济效益三者兼顾

传统的垃圾处理方式主要有填埋法和堆肥法。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主要方法。但垃圾填理后容易造成二次污染（污染地下水源），而且占用大量农田。堆肥法则由于经济实用化肥的大量普及，故堆肥的市场越来越小，大量的堆肥厂已限于困境。而且，在我国，目前仅有1/3的垃圾实行了卫生处理。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。中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。垃圾焚烧发电站采用国际先进技术，将垃圾在高温下焚烧和熔融，得到可燃气体，可燃气体和余热被有效地利用来发电。由于垃圾焚烧时炉内温度高达900℃～1100℃，垃圾中的病原菌被彻底杀灭，从而达到无害化的目的。垃圾焚烧后，灰渣只占原体积的5%，很好地做到了减量化。而且，纸张、塑料和其他有机废物经焚烧后会被完全去除，对金属和玻璃的回收也比较容易。总之，垃圾焚烧发电，既较好地解决了环境污染问题，又补充了电能的不足，具有明显的节能效益，符合垃圾处理产业化的国际潮流。

在国外，美国每年为处理垃圾要花费至少400亿美元；日本政府在1997年财政年度为了填埋5500万吨垃圾，耗资达2300亿日元。而日本产业界，仅1997年在垃圾资源开发领域的投资就达2500亿日元。因此日本政府坦承，在垃圾问题上政府不如企业看得远。目前国内仅北京一个城市，年产生活垃圾就达480多万吨，每一吨垃圾从中转站运至堆放场至少得花100元运输费，一年就是五六亿元，这还不包括垃圾无害化处理的费用。而我们建设一个垃圾发电厂的投资大致也是这么多，这意味着，北京市一年就埋掉了一个垃圾发电厂。深圳市已经建成投产的第二座垃圾焚烧发电厂——龙岗区中心城垃圾焚烧发电厂，日处理垃圾300吨，每年即可节约1000万元的垃圾处理费。有人计算过，我国城市每年因垃圾造成的损失约250～300亿元，而城市垃圾本可创造2500亿元的财富。目前我国对垃圾产业的认识还有待提高，应该把垃圾产业作为一项战略产业来发展。一方面，垃圾的减量化应从源头抓起，通过各种政策、法律法规的约束，尽量控制和减少垃圾的排放；另一方面，对于已经产生的垃圾，要进一步加大处理力度，垃圾焚烧发电无疑是一种非常有效的减量化和资源化措施。

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