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【Abstract】With the continuous development of China's national economy, the process of urbanization is also accelerating, and in the process of urban development, the treatment of urban waste is an aspect that can not be ignored. It can promote the city economy development and improve the urban environment to a certain extent. In the existing circumstances, it usually takes the amount of waste disposal as a standard of electricity subsidies of waste incineration power plant. As long as the wastes can be effectively handled and meet the corresponding environmental standards, we should use the same feed-in tariff.
【P键词】电价补贴 ;垃圾处理;垃圾焚烧发电
【Keywords】 feed-in tariff; garbage disposal; waste incineration power generation
【中图分类号】F426.61;X705 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069(2017)06-0159-02
1 引言
垃圾焚烧发电是一种典型的生物质发电技术,虽然我国的垃圾焚烧发电起步的较晚,但是垃圾焚烧发电的技术水平也逐渐由不完善走向成熟,电价补贴政策的范围也更加广泛,在城市的发展中有着不可替代的作用,可以有效地改善人们的生活质量,保障民生,也在一定程度上促进了垃圾焚烧发电产业的发展,因此,对于中小垃圾处理企业来说,要切实加强电价补贴方法在垃圾焚烧发电中的方法研究,提高中小企业的生命力,为改善城市环境做出贡献。
2 电价补贴方法在中小垃圾焚烧发电厂的注意事项
①垃圾焚烧发电是为了能够更好地处理城市垃圾。因此,它的收益主要来自于垃圾的处理费,在一定程度上电价补贴只是对利用可再生资源的鼓励,而不能高于其他生物质发电的补贴。因此,电价补贴方法在垃圾焚烧发电的探讨中,就需要全面分析电价补贴政策,进而保证垃圾焚烧发电的电价补贴方法的合理性,使其能够最大限度地满足电价补贴政策的标准规范。
②因为垃圾焚烧发电需要一定的技术支持,因此垃圾焚烧发电的方法主要集中于经济、科技较发达的地区。如果对于这些地区的垃圾焚烧发电的补贴过高,就会出现西部补贴东部的现象。因此,必须要兼顾东西部中小企业的共同发展。
③在垃圾焚烧发电过程中,要保证垃圾焚烧的发电量在总的发电量中占有一定的比例,进而能够保证得到垃圾焚烧发电的电价补贴的发电量在总的发电量中占有一定的比例,这样在一定程度上能够避免出现燃煤发电的现象[1]。
3 电价补贴方法在垃圾焚烧发电厂中的现状
3.1 监督管理制度不健全
监督管理制度不健全主要表现为三个方面:监督管理意识淡薄、监督管理力度不够、监督管理体系不完善。具体来说,这主要是政府和垃圾焚烧发电企业两个方面的原因。对于政府来说,监督管理体系不完善,垃圾焚烧发电的法律条文的规范性不够,监督管理的力度不够,缺乏有效的监督管理检查方式;对于中小企业来说,监督管理意识淡薄,过分压榨劳动人员,责任归咎制度不明确等等,严重影响到整个工作的规范性。因此,电价补贴方法在垃圾焚烧发电的探讨过程中,必须要建立起一套完整的监督管理制度,从政府和中小企业两方面着手[2]。
3.2 工作人员的素质欠缺
目前,中小企业的垃圾焚烧发电中普遍存在工作人员素质欠缺的问题。例如,工作经验不足,专业技能不合格,缺乏专业知识培训,责任心不强,对垃圾焚烧发电电价补贴方法的重视程度不够等问题,严重影响了垃圾焚烧发电的质量。如果工作人员没有具备足够的专业技能,没有充分的了解相应的电价补贴方法,就不能在垃圾焚烧发电过程中,提高自身的工作效率,为中小企业创造出有效的价值。同时,管理人员自身的资质能力有限,在实际操作的过程中,难以抓住管理的重点,无法承担起自己的职责,致使垃圾焚烧发电的质量难以得到有效的控制。
3.3 资金的支持不足
众所周知,资金的投入是加强垃圾焚烧发电的电价补贴方法的基础,也是重要保障。但是,目前我国对于中小垃圾焚烧发电企业的电价补贴政策的财政拨款较少,也没有专项的资金投入,从而导致垃圾焚烧发电工作处于被动地位。除此之外,政府财力有限导致建设资金不足,加之环保意识欠缺、垃圾处理费补贴标准偏低等因素的影响,致使中小企业建设垃圾焚烧发电厂的积极性受到严重制约,不能满足正常管理的需要,经常会出现成本高,效益差的问题。从而导致工作难以正常进行,在一定程度上也影响了垃圾焚烧发电的质量。
关键词:生产生活垃圾;垃圾焚烧工程;烟囱设计
随着我国城市人口数量的增加,生活垃圾也在不断增加。但是我国垃圾焚烧工程的发展现状,存在有部分不合理的设计,极大的影响着我国生活垃圾焚烧工程的发展,也不利于我国对于城市生活垃圾的处理。虽然生活垃圾的处理方式较为多样,但是垃圾焚烧为主要发展途径。而基于市场中对于垃圾焚烧工程的要求,急需要对焚烧工程中的烟囱设计进行改进研究。
1 对我国垃圾焚烧工程发展现状简要阐释
1.1 垃圾焚烧工程概念界定。对于城市生活垃圾的处理,有着较多的处理方式,但是发展最为时间长久并且传统的方式为垃圾焚烧法。而垃圾焚烧工程的建设,则是垃圾焚烧法的进一步发展,要求在进行生活垃圾焚烧处理的过程中,建设相关的焚烧厂以及相关焚烧设备,以此来将生活中的垃圾进行焚烧处理,促进城市环境优化建设,避免城市建设用地的浪费,最终还能够消灭部分垃圾中生存的病原体。在近几年,我国根据建设部要求,出台了有关于生活垃圾焚烧处理工程技术的法律法规,以此来规范垃圾焚烧工程发展,其中就包括有烟气净化系统的设定,要求烟囱设计中关注于二f英类以及重金属的去除、排烟系统设计等。
1.2 我国垃圾焚烧工程发展状况。我国垃圾焚烧工程发展到现阶段,处于一个高速发展的时代。在飞速发展的阶段,相对于西方发达国家来说,我国的垃圾焚烧工程还不算太成熟,因此在建设垃圾焚烧工程中,我国的垃圾焚烧设备大多数从发达国家引进的,在先进设备引进的基础上,我国自身对此类设备进行了自我消化和了解,以此来发明更为符合我国垃圾焚烧工程发展现状的设备。但是事实证明,依托于引进先进设备并不能够促使我国的垃圾焚烧工程不断发展,仅仅能带给我国阶段性的进步,因此如何创新垃圾焚烧设备,已经成为了我国现阶段的主要任务。此外,我国还需要不断深化垃圾焚烧工程理论,在理论和设备的全面进步的前提下,才能够最终实现我国垃圾焚烧工程整体的国产化,实现环境效益和经济效益的相统一。
2 现阶段中我国垃圾焚烧工程存在的较大问题研究
2.1 对于垃圾焚烧工程的不重视。对于城市生活垃圾处理来说,主要有物质利用、填埋法以及能力转换法三种方式。对于我国来说,更多的城市建设采用的为填埋法,即是将城市生活垃圾直接进行填埋,不进行二次处理或者是回收利用,一般来说,填埋法更加的快捷、成本低,因此我国整体上更加偏向于填埋法进行垃圾处理,一定程度上就会忽视于垃圾焚烧工程建设。但是,这样的填埋法对于城市长期发展来说,不利于垃圾的回收利用,以及能力转换资源等。
2.2 垃圾焚烧工程中烟囱设计的不合理现象。我国垃圾焚烧工程中存在的问题,除去国家的不重视外,在垃圾焚烧工程设计中也存在有部分缺陷,其中烟囱设计的不合理现象较为突出。在垃圾焚烧工程的烟囱设计中,我国较多的垃圾焚烧工程采用了结构简单的烟囱设计模式,在此基础上,这类型的烟囱的成本更低,施工也较为便捷,因此越来越多的垃圾焚烧厂倾向于此类烟囱。而这类型的烟囱其耐久性较差,在投入到垃圾焚烧的应用中,都会在较短时间内出现裂缝等问题,内部也会因此而产生腐蚀。众所周知的,烟囱建设高度越高,垃圾焚烧产生的尾气扩散效果也会越好,与此同时也会带来更多的建设费用。部分垃圾焚烧厂为了节约建设成本,会将烟囱高度一度降低,最终致使垃圾焚烧产生的尾气等有害气体聚集,消散较慢,最终造成更大的环境损害。
2.3 垃圾焚烧过程中二恶英的产生。在上述中获知,垃圾焚烧工程中烟囱设计的不合理,会致使垃圾焚烧过程中产生尾气得不到较为快速的排放和稀释,因此就会致使垃圾焚烧中产生的尾气危害气体更为严重。在尾气中,包括有二f英。二f英是一种无味无色,并且具备有毒性的气体,其稳定性较强,熔点较高,能够溶于绝大部分的有机溶剂中,因此很容易促使体内二f英的累积,最终致使中毒现象,危害着人类的身体健康状况。
3 对于垃圾焚烧工程中烟囱设计的改进措施
3.1 垃圾焚烧烟囱工艺设计。为了促使我国垃圾焚烧工程中的烟囱设计更加的科学和合理化,就需要对烟囱设计进行较大的改进。首先,需要从垃圾焚烧烟囱的工艺设计出发,以此来确保垃圾焚烧烟囱符合整个工程的要求,减少有害气体危害人类身体健康状况。而烟囱的主要作用就是将垃圾焚烧过程中产生的有害气体等,进行最大限度地排放和稀释,其工艺设计主要包括有:烟囱的高度、烟囱的排气筒管道、烟气温度以及排气管的组合形式等。在对烟囱高度的设计中,最为主要的是要求烟囱高度符合国家对其制度的标准,不能够为了节约投资资本就一味的降低烟囱高度,表1为烟囱设计的最低标准。而对于烟囱的排气筒管道直径设计则需要符合垃圾焚烧工程中尾气的排放量,这样才能够较大程度上进行尾气的扩散和稀释。在已知排放速度的情况下,利用以下公式就那些排气筒管径。
3.2 垃圾焚烧烟囱结构设计。除去对垃圾焚烧烟囱进行工艺设计的改进外,还需要从烟囱的结构设计进行优化措施的采取。我国的垃圾焚烧工程中,一般采用的结构方式为组合式烟囱结构,大致分为:混合式烟囱。而混合式的烟囱结构不一定都适用于垃圾焚烧工程,部分垃圾焚烧厂在使用混合式烟囱中,会由于混合式的结构出现部分构件不受力的情况,而在此状况中,会由于承受风力作用下产生涡流,不利于尾气排放和稀释,并且还会出现烟囱受损的现状,最终致使烟囱使用年限较短。因此在结构设计中,要求符合垃圾焚烧厂的整体发展,采取适用于自身垃圾焚烧设计的结构形式,集中式烟囱、组合式烟囱以及独立式烟囱交替使用。
3.3 垃圾焚烧烟囱防护设计。对于垃圾焚烧工程来说,烟囱的使用年限直接影响着整个垃圾焚烧厂的投入成本,只有在做好垃圾焚烧烟囱防护设计的情况下,才能够促使垃圾焚烧使用的烟囱受到更好的防护,这样才能够促使烟囱的使用年限得以增加。在烟囱防护设计中,需要考虑到诸多的影响因素:自然因素,包括有大自然中的风霜雨雪等自然物质对于烟囱的拍击而造成的外部受损;尾气因素,包括有垃圾焚烧中产生的腐蚀性气体等对烟囱内部的腐蚀和侵害。在烟囱内部较可能的采用钢化玻璃技术,避免腐蚀性气体的侵害,外部则可以采用混凝土设计,增强其稳定性和坚固性。基于此,才能够做好垃圾焚烧烟囱的防护工作。
4 结语
综上所述,垃圾焚烧的过程中,烟囱的设计是至关重要的。只有在做好垃圾焚烧烟囱防护设计的情况下,才能够促使垃圾焚烧使用的烟囱受到更好的防护,这样才能够促使烟囱的使用年限得以增加。同时也能更加环保。
参考文献
中图分类号:X3文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)04(a)-0000-00
随着城市化进程加快,深圳市垃圾生成量急剧的增加,深圳市2008年的平均生活垃圾产生量约10199吨/天。随着垃圾产生量的日益增加,有效处理垃圾进行发电利用已经成为深圳市一直在探索的课题。深圳的实际情况需要继续扩大垃圾填埋场与垃圾焚烧厂的容量。垃圾发电目前主要利用的两种方式是垃圾焚烧发电和垃圾填埋气体发电。截止2009年深圳市已建成7座垃圾焚烧发电厂和2座垃圾填埋气体发电厂。本文主要从对环境影响和产生的经济效益这两方面对垃圾焚烧发电与垃圾填埋气体发电进行对比研究。
1两种发电方式对环境的影响
1.1 垃圾焚烧发电
垃圾焚烧发电是指通过使用一些特殊的垃圾焚烧设备,以城市中的生活垃圾为主要燃烧介质,在对垃圾进行焚烧处理的同时,利用其产生的能量发电的一种新型发电方式。
生活垃圾焚烧烟气中的二恶英是近几年来世界各国所普遍关心的问题。垃圾焚烧分类不完全,垃圾焚烧发电在垃圾燃烧过程中会产生二恶英,现行的技术水平还不能将其完全处理干净。垃圾焚烧产生的二恶英等有害气体会随着烟气排放到大气中,会对空气造成严重的二次污染。在垃圾焚烧的同时,焚烧中产生的灰渣和飞灰重金属含量通常也非常高,这些飞灰重金属也是非常难处理。目前国际上和国内一些大型城市通过提高焚烧炉炉温分解二恶英,然后使用活性炭吸附二恶英;同时采用一些防尘措施减少飞灰重金属排放到空气中,然而这些设备升级和改造花费非常巨大,实施起来的花费也是相当可观。
垃圾焚烧发电有个优点就是可以迅速减少垃圾的容积。焚烧后容积比原来可缩小50- 80%,分类收集的可燃性垃圾经焚烧处理后甚至可缩小90%。垃圾焚烧法确实是一种实践多年的垃圾处理方法。它比起填埋法占地面积小,效率高,曾一度被视为一种“减量快”的好方法。
1.2 垃圾填埋气体发电
垃圾填埋气体发电是将填埋的生活垃圾中因为自然发酵降解而释放出的气体收集起来,用来发电。发酵释放出来的气体主要成分为甲烷,甲烷燃烧产生的热量很高,产物是二氧化碳和水,具备二次污染小的特点。通过对垃圾填埋场的综合治理对当地居民的健康以及生活状况有积极的效应。垃圾填埋发电它不仅不会对空气造成第二次污染,反而会净化恶臭的空气,使空气回复清新,对当地的湖泊和溪流的污染相当小。
在填埋场填埋的垃圾表面通过使用高黏度的土壤覆盖,这样垃圾产生的甲烷等气体就不会渗透到大气中。同时也可以在高黏土的上面再铺上一些营养土,可以通过园林造景的方式铺设出高低不同的土坡。种上花草和树木,甚至可以建成高尔夫练习场。这样,不仅可以美化环境,而且还能为居住在周围社区老百姓提供休闲和活动的场所。
然而,垃圾填埋场需要大量的土地,如果将已经形成的垃圾处理能力与日益剧增的垃圾生长量相比较,深圳市垃圾处理压力很大,由于深圳人多地少的现状不足以支持深圳全部开展垃圾填埋进行发电,随着垃圾生成量的不断增长,深圳市几个大型垃圾填埋场都将不堪重负,宝安老虎坑垃圾填埋场占地达17万平方米,容量608万立方米,按现有的使用方式,其使用时间已经所剩无几,下坪垃圾填埋场也仅可继续使用15年左右,而重新选址建设大容量垃圾填埋场已日趋困难。
2 投资、发电成本及经济效益
2.1 垃圾焚烧发电
垃圾焚烧发电能很好的实现垃圾减量化,减少土地的占有,但它要求垃圾处理量达到一定规模,而且投资额较大,建设一座大中型焚烧炉动辄要10亿元人民币。例如深圳老虎坑垃圾焚烧发电厂的一期投资总额超过5亿元,占地5.5万平方米。同时建成投产后的环保的处理垃圾成本大约需300元/吨。如果引进国外技术进行垃圾焚烧发电,每处理100吨/日垃圾的建成成本通常在4千万以上,这是投资者所难以接受的。
另一方面,垃圾焚烧发电的经济利益也值得进一步探讨。同常规燃烧发电相比,垃圾焚烧电厂的发电装机容量通常都相对较小,而且由于垃圾分解产生的酸碱物质,会腐蚀发电设备。目前通过垃圾焚烧发电的效率一般都低于15%,从而使得运行成本维持在较高水平,而且电价无法同火电竞争。如果不依靠政府的财政补贴,垃圾电厂将不能维持运行,当然更谈不上产生多少的经济效益了。
2.2 垃圾填埋气体发电
垃圾填埋气体发电投资小(为焚烧设备的1/10),垃圾填埋气体发电的运行费用低(仅为焚烧费用的1/4)。如今,许多工业发达国家都将垃圾填埋气体发电列入政府议事日程,投入大量资金,运用现代化高科技手段,大规模开发城市垃圾发电新技术,并使其趋于商业化。
沼气发电的电价已在享受国家优惠政策,比当地燃煤电价高0.25元/kwh,约 0.64 元 /kWh。不计燃料费用,沼气发电运行成本约 0.10 元 /kWh,以2000千瓦沼气发电站为例,机组年运行成本约 160万元,年收入可达 864 万元。项目总体投资约4000万,四年多就可收回投资。
另外,沼气发电可以申请CDM项目,得到可观的减排费。例如在2010年6月,国家发展改革委已经同意深圳老虎坑垃圾填埋气回收利用项目作为CDM项目的进行批复。同意该项目向E.ON气候与可再生能源部转让该项目产生的温室气体减排量,转让总量不超过34万吨二氧化碳当量,每吨二氧化碳当量转让价格不低于8.5欧元。
总之,垃圾焚烧发电对环境会造成严重的二次污染,但是垃圾焚烧可以最大限度的减少垃圾的体积;而垃圾填埋气体发电会减少对环境的影响,但是垃圾填埋需要大量的土地资源。虽然垃圾填埋气体发电的投资费用和运行费用都只占垃圾焚烧发电的1/10,是政府未来重点扶持项目,但是受到土地资源的限制,在当前这段时间垃圾焚烧发电和垃圾填埋发电将会并存。
参考文献
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[3] 房镇,李如燕,王金华.运用清洁发展机制促进垃圾填埋气的减排利用[J].再生资源与循环经济. 2008(04)
[4] 沈吉敏,张宪生,厉伟,解强.城市生活垃圾焚烧过程中的二恶英污染[J].江苏环境科技. 2003(03)
【关键词】焚烧炉 焚烧炉分类 炉排 机械炉排炉
从18世纪开始,生活垃圾已经开始集中收集和堆放,但是集中堆放造成严重的环境污染问题,到19世纪开始出现焚烧处理垃圾的方式,但是方法比较简单。进入19世纪末机械焚烧炉开始出现,并应用于垃圾焚烧处理。经过100多年的发展,垃圾焚烧技术有了显著进步。目前应用于垃圾焚烧的各种型号的垃圾焚烧炉有数百种,根据不同的分类方法可以分为以下几类。
一、按处理方式分类
最具代表性的城市生活垃圾焚烧炉有:层燃焚烧炉、流化床焚烧炉、回转窑焚烧炉。
其中层燃焚烧炉按炉排形势,又分为滚动炉排、链条炉排、水平往复炉排、顺推倾斜往复炉排、逆推倾斜往复炉排等。其中层燃机械炉排炉技术可靠,处理量大,维护方便,较适合我国生活垃圾处理的现状。流化床焚烧炉可分为循环流化床及沸腾炉,最大优点是可以达到完全的燃烧效果并对有害物质进行最彻底的破坏,一般排出炉外的未燃物均在1%左右,是几种方式中燃烧最充分的[1]。回转窑锅炉在城市生活垃圾处理中应用较少,主要应用于焚烧特种垃圾及污泥。
二、按炉膛形状分类
炉排炉能否将垃圾进行充分燃烧,主要是保证3T+E原则(Temperature――炉膛燃烧温度,Time――烟气在炉膛内的停留时间,Turbulence――燃烧烟气湍流程度,Ex-cessoxygen――过热空气量)。炉膛燃烧烟气紊流程度主要和炉膛结构和尺寸,二次风布置有关。炉膛形状主要分为3种类型,顺流式、逆流式、混流式(见下图1)。
顺流式焚烧炉炉膛进口设在焚烧炉尾部,烟气流向与垃圾运动方向相同,适用于低水分,高热值垃圾。顺流式主要应用在欧美等发达国家,在国内应用较少。逆流式焚烧炉炉膛进口设置在焚烧炉前端,烟气流向与垃圾运动方向相反,具有较强的垃圾干燥能力,特别适用于高水分,低热值的垃圾。混流式焚烧炉炉膛进口位于炉排中部,根据垃圾热值的高低可调节炉膛位置,热值高时向焚烧炉尾部移动,热值低水分高的时候需要干燥新投入的垃圾,炉膛可向焚烧炉前部移动。根据我国城市生活垃圾的特性,目前国内应用较多的为混流式垃圾焚烧炉,依据城市的垃圾特性做结构的适当调整。
三、按炉排结构分类
层燃型垃圾焚烧炉主要由进料斗、进料管、推料器、炉排、炉排片、液压系统、液压站出渣口、除渣机、炉墙钢架及炉墙、一次风二次风系统等组成。其中炉排作为垃圾焚烧炉排炉最核心的的组件是用来区分机械炉排炉结构形式的主要方法。
层燃炉炉排主要分为往复炉排、滚筒炉排、链条炉排、摆动炉排、移动式炉排等。而目前应用较多的层燃型炉排主要有逆推倾斜炉排,顺推倾斜炉排,水平双向往复炉排组合式炉排,两段式炉排等等[2]。
(一)逆推式炉排
逆推式炉排指垃圾燃烧过程中垃圾的运动方向与炉排运动方向相反,每级炉排横向布置做往复运动。逆推式炉排一般倾斜布置,便于垃圾自然滚落,例如MATIN型垃圾焚烧炉炉排倾角26°,ALSTOM型垃圾焚烧炉炉排倾角24°。逆推炉排一般不分级,整体呈一个燃烧面,由于炉排倾角较大,垃圾有靠自重向前移动的倾向。
炉排片前端特制菱形凸起,成三角面。炉排在往复运动过程中,炉排向上运动对垃圾层起到搅动、翻转作用,向下运动将垃圾层向炉排尾部搬运。
逆推式炉排尺寸设计紧凑,燃烧速率一般比顺推炉排要高15%-20%。
(二)顺推炉排
(三)水平双向顺推炉排
水平双向顺推炉排是指整体炉排水平布置,运动炉排组和固定炉排组交错布置,各组炉排组向上倾斜25°布置。运动炉排组起到推动和翻转垃圾层的作用,运动炉排组靠垃圾自重使其紧贴固定炉排片。此类炉排一般分段布置,并设置跌落落差,利于垃圾的有效燃烧。通常根据垃圾燃烧阶段分为干燥,燃烧,燃尽3个模块,每个模块间设置500-800mm左右落差。根据垃圾特性每个模块的长度可做适当调整,例如低热值垃圾可以增加干燥段长度。其典型应用为日本田熊公司的SN型炉排炉。
(四)组合式炉排
组合式炉排指炉排具有两种运动功能,一种是滑动炉排组做与垃圾运动方向相同的水平运动,类似顺推炉排炉排组倾角为0°情况;另一种是摆动炉排组沿与水平方向成一定夹角进行摆动,作用类似摆动炉排。其典型结构为西格斯炉排,图10中滑动炉排由固定位置向右运动,图11中当滑动炉排运动到指定位置,摆动炉排开始摆动。
组合式炉排根据垃圾的焚烧阶段也分为干燥段,燃烧段,燃尽段。不同生产制造厂商设计特点不同,有的炉排为整体呈一个平面,有的各段间设置路差,便于垃圾充分燃烧,但炉排组基本结构相同。
(五)滚动式炉排
滚动式炉排比较容易理解,原理和输送机械差不多,如图12所示。炉排由直径1.5m的滚筒按20°左右水平倾角布置。滚筒的数量一般视垃圾的特性及数量确定。每个滚筒由电机驱动,可实现无级调速,便于快速准确的控制燃烧速度。相邻滚动之间设有刮灰装置,一次风通过滚筒,给垃圾燃烧提供足够的氧气并冷却滚筒。滚筒式炉排在国内城市生活垃圾焚烧中较少应用。
(六)摆动式炉排
摆动炉排是一种比较特别的炉排,炉排整体倾角25°,没有跌落。摆动炉排运动和波浪类似,靠前后两个炉排的摆动推动垃圾向前移动。此类炉排在国内同样应用较少。
垃圾焚烧炉的形式并不只以上几种,这里仅介绍几种比较常用的炉排形式。
四、总结
本文主要介绍了生活垃圾焚烧炉的分类方法,并详细介绍了层燃垃圾焚烧炉的炉排结构及分类。目前国内广泛采用的垃圾焚烧炉主要分两类,流化床炉和机械炉排炉。机械炉排炉实际工程应用比流化床要多很多。而机械炉排炉中应用较多的为顺推、逆推和组合炉排方式,依公司的不同又具有不同的特点。根据我国城市生活垃圾低热值,高水分的特点,需要对进口炉排做相应的改良。
参考文献:
关键词:生活垃圾 焚烧发电 经济可行性 策略探究
引言
随着经济发展步伐的不断加快,人类的生产、生活用电正在不断地增长,随之而来的是更加严重的环境污染和自然资源的日渐枯竭。为了更好地进行社会主义现代化建设,为我国的经济发展提供源源不绝的后续动力,本文将以关于生活垃圾焚烧发电处理的理论研究为切入点,对国内外的生活垃圾焚烧发电项目做相关测评,并在此基础上研究我国城市生活垃圾焚烧发电项目建设的必要性。经济的发展有赖于环境资源与社会化生产的有序结合,因此,对城市生活垃圾焚烧发电项目进行研究则显得尤为必要。
一、生活垃圾焚烧发电项目测伴
(一)我国城市生活垃圾焚烧发电的发展现状
根据相关数据研究可以发现,我国城市生活垃圾正在呈逐年上升趋势,从1990年至2014年,我国城市的生活垃圾清扫量就已经高达15980万吨,年平均增长率高达9.21%,其中有78%都是采取填埋的形式予以销毁,另外,焚烧和堆肥分别占据9.62%和12.83%。这就从另一个侧面反映出我国目前的城市生活垃圾处理水平的无害化处理率只有26%左右。一般的填埋法对于城市的土壤、河流以及空气等环境质量都造成了严重的威胁。我国在上世纪80至90年代引进了垃圾焚烧发电技术,目前有数十家生产商和研究单位对这项技术进行研发,城市生活垃圾焚烧发电技术有利于无害化、减量化和资源化的环境发展总体要求和总趋势,这也是我国和世界城市发展模式中的一项重要技术,政府和相关研究机构应该对这项目加大研究力度和加大资金投入。
(二)城市生活垃圾焚烧发电项目建设的必要性
垃圾焚烧在经济投入方面的要求比较高,尤其是在焚烧发电建设初期。但是其所产生的经济效益也尤为可观,根据相关数据研究表明,焚烧两吨垃圾所产生的热量大约等于一吨煤,因此,若是我国能够将垃圾焚烧合理地用于发电,每年多节约的煤炭将会高达六千万吨左右。这对于我国煤炭资源的节约和环境保护起着至关重要的作用。所以,尽管焚烧垃圾发电项目在建设初期需要大量的资金投入,但是发展优势远远高于初期的经济投入,比如填埋法,所耗费的成本很高,包括人力、物力、财力等各方面。另外,填埋产生的垃圾渗滤液对地下水以及周围土壤和环境都有污染,这对于居民的日常生活起居和经济发展会造成极大的阻碍;此外,在越来越多的国家,垃圾焚烧处理已经成为一种趋势,因此,在相关的技术研发和配套设施建设方面也会形成定的规模和体系,我国应该顺应这个世界性的大潮流。
二、生活垃圾焚烧发电项目案例探析
(一)生活垃圾焚烧发电项目分析与研究概况
目前,我国在垃圾处理方面的主要方式就是填埋,由于我国在这方面的技术研发比较迟,而且垃圾的无害化处理意识相对淡薄,所以在垃圾处理方面没有形成成熟的体系。另外,我国人口众多,这就导致日常生产生活中所产生的垃圾量也比较多。焚烧法在上世纪开始引入我国,它是种高温热处理技术,通过焚烧废物使得垃圾在焚烧炉内进行氧化焚烧反应,因为焚烧时将近1200的高温,所以废物中的有毒有害物质能够在其中被氧化、热解,从而被破坏掉。从目前的处理技术来看,我国有着大量的生活垃圾有待更加科学合理的方式加以处理,并且在相关领域的研究力度已经逐年上升,在垃圾焚烧的分类方面已经有数十家机构。另外,在潍坊市,政府部门于2012年了《潍坊市时期城市生活垃圾处理费征收管理办法》,对城市人口在日常生活中产生或为城市日常生活提供服务所产生的固体废物以及法律、行政法规规定为城市生活垃圾的固体废物归类为城市生活垃圾,并对其处理方式征收
定的管理费用。此举在我国垃圾处理的法律条款方面提供了范式,也为我国垃圾焚烧发电提供了科学的意识先导。
(二)生活垃圾焚烧发电项目经济分析结果
城市生活垃圾的问题日渐严重,随着城市规模的不断扩大和常住人口、流动人口的不断增加,城市生活垃圾的问题因此也日趋严重,根据相关数据表明,某市的垃圾日均产量约为5000吨,大型垃圾场大约8座,但是依旧不能满足垃圾处理的实际需要,而且每日依旧有2000吨的垃圾堆放。目前我国的各种垃圾处理方式大多是堆放,简易的粗放式管理和无害化处理应该,根据我国2010年92%的垃圾处理率可以发现,垃圾焚烧处理技术极大地改变了城市的卫生环境,最重要的是这种技术能够形成种良性的资源循环系统,一方面为城市日常的生产、生活用电提供了保障,另一方面减少了垃圾对城市环境的污染。
三、生活垃圾焚烧发电项目前景分析
(一)生活垃圾焚烧发电项目现行弊端
垃圾发电的主要收入来源是政府返还的垃圾处理费以及售电收入,而垃圾焚烧的成本主要是垃圾处理成本和发电运行成本,但是由于我国的垃圾处理标准尚无统的定论,比如上海发电垃圾处理费是250元/吨,黑龙江地区的垃圾处理费是78元/吨,这就导致垃圾发电市场的鱼龙混杂现象。我国现行的垃圾处理技术尚未成熟,而且在城市生活垃圾的处理体制方面存在弊端,比如对政府会造成沉重的财政负担,尤其是建设工厂所需的资金对于经济稍微落后地区的政府来说是笔不小的开支。其次是建设资金不足,这就会导致垃圾焚烧厂的规模受限,政府在城市建设方面的标准应该对相关的排放指标做出相应的规定。最后是缺乏相应的环保力度,在现行的体制下,环保和城管部门的监督职能与城市生活垃圾处理厂自身运行管理职能没有彻底分开。
(二)关于我国城市生活垃圾焚烧处理项目的建议
为了更好地促进我国的的垃圾焚烧项目的进展,首先应该对垃圾进行分类处理,因为垃圾分类处理是对垃圾资源化利用的基础性前提,对垃圾进行混合性的收集方式,由于城市的垃圾量大,在垃圾的处理方式上存在比较大的问题。诸如美国、德国、加拿大、英国、法国和澳大利亚等许多国家根据本国生活垃圾进行分类,上海将垃圾分为有机垃圾、危险废物和可回收垃圾,而北京也将垃圾分为可回收垃圾、不可回收垃圾和有害垃圾等。另外,完善城市垃圾的收费体制也是其中重要的一项,比如扩大收缴对象和建立收费档案,应该最大限度地建设好垃圾焚烧用于发电技术,建立好相应的配套设施建设,最终达到垃圾处理产品的产业化。
【关键词】垃圾焚烧发电;现状;问题;烟气处理技术
我国人口居多,城市化进程的步伐逐渐加快,在对电的需求量往往供不应求在,在夏季的用电高峰期内往往会采用地域性局部停电,从而来保证居民的用电需求,我国的发电厂遍布在全国各地,且发电形式也多样化,有大自然赋予我的财富,例如风能发电、水能发电、太阳能发电,还有利用资源发电,其中大多数都对环境带来不同程度的危害,例如火能发电、核能发电、垃圾焚烧发电。垃圾焚烧发电技术作为新型的发电技术,在社会中也存在这许许多多的优点,但也存在着不足。
一、我国垃圾焚烧发电烟气处理的现状
由于我国人口基数大,在产生生活垃圾的程度上比其他国家要多得多,又因为我国是生产大国,其中也不能避免会制造出许许多多的垃圾,据统计,我国现在的大中型城市大约有650多个,城市消费水平相对农村普遍较高,2012年我国城市垃圾达到惊人的3亿吨,面临这么多垃圾我们该怎么处理,每天在清洁工人在城市垃圾清扫干净之后,由垃圾运输车到制定地点进行处理,其中有一半以上并没有进行处理,在大气中,或者就地燃烧,在垃圾焚烧中由于充斥着各种物体,其中包括塑料,还有其他一些有害物质,在燃烧过程中会释放有害气体,给环境带来极大的污染,损害人类的健康,近年来一些欧美发达国家垃圾焚烧的一系列措施,来防止垃圾焚烧发电的烟气给环境带来致命的打击。
垃圾焚烧发电主要产生二恶英,给人体带来危害,我国在垃圾焚烧发电烟气处理与其他国加相比仍然还存在着许许多多的不足,在二恶英排放的标准上也达不到要求,如图表一是日本国内在垃圾焚烧二恶英的处理标准(浓度单位:ng TEQ/m3,换算基准O2=12%)
而垃圾焚烧发电的烟气主要污染物的排放标准如图2
从其中对比我们可以发现我国在对垃圾焚烧发电的烟气处理的道路上还有很长的一段路要走,我们必须正视自己的不足,不断的努力去实现,去完善垃圾焚烧发电的烟气处理技术。
二、垃圾焚烧发电烟气污染物的分类
垃圾焚烧发电所产生的烟气很大部分都是对人体,或者是对环境有危害的气体,总体来说污染物分为有害气体污染、粉尘污染、重金属及二恶英污染三大类别:
1、有害气体污染。无论是在垃圾焚烧发电产生的烟气还是垃圾填埋焚烧中都要产生有害气体,其中包括氯化氢、二氧化硫、一氧化碳、氟化氢等等气体,这些气体在大气中存在,给人体生命安全带来极大的危害。
2、粉尘污染。垃圾发电厂焚烧垃圾都是在火炉内燃烧的,垃圾种类繁多,在炉内燃烧的过程中有许许多多是不能燃烧的部分,这些在炉内就形成了灰尘,同时在火炉内高温的炙烤下形成颗粒物质,在对垃圾焚烧炉内进行加材料或者加速燃烧的时候,这些微小的颗粒就会散落到大气中,形成粉尘污染。
3、重金属及二恶英污染。在垃圾焚烧发电厂炉内会产生许多重金属元素,例如Pb.Cd.As.等等在炉内高温的作用下不断发生物理反应,随着重金属循环升华凝华,导致重金属形成颗粒排放到空气中,形成空气污染。
三、垃圾焚烧发电烟气处理技术的比较
现阶段,我国虽在垃圾焚烧发电烟气处理上的技术虽然还不够成熟,但仍然有许许多多关于对废气处理的办法,结合国内外处理垃圾焚烧带来空气污染办法,进行了如下比较。
1、脱酸工艺
脱酸工艺在垃圾焚烧发电烟气处理的过程中,形式非常的多样化,其中包括干式脱酸、湿式脱酸和半干式脱酸三种垃圾焚烧发电烟气的处理方式。利用脱酸工艺来对垃圾焚烧发电烟气进行处理利用了垃圾焚烧废气中含有大量的酸性气体,通过上述方法与污染气体产生化学反应,已达到脱酸的效果。从字面意义上面来说,干式脱酸法和半干式脱酸法只有一字之隔,但去除酸性的效果两者之前却相差较大,干式脱酸法最大的特点是利用干性药剂在反应塔或者排气管道中与酸性气体发生反应,从而达到脱酸的效果,而半干式脱酸法的特点是利用碱性药剂氢氧化钙溶液与酸性气体在反应塔里发生反应,两者之间最大的区别是干式脱酸法在高温的情况下,脱酸效果大大的减弱,而半干式脱酸法是利用垃圾焚烧发电中烟气的高温来加强脱酸效果,而且半干式脱酸法的设备相对简单,净化空气的效果很好,同时在资金投入方面也不大,此方法在垃圾焚烧发电烟气处理中应用很广泛。而另外一种湿式脱酸法虽然有一定的作用,去酸性效果较好,但仍然有其不足的地方,湿式脱酸法大多都是利用溶液与酸性气体发生反应,而它们的生成产物会对水源产生污染。
2、除尘工艺技术
除尘器在垃圾焚烧发电烟气处理中是非常重要的灰尘处理方式,很大程度上提高了空气的质量,现有的除尘技术主要有电除尘器和袋式除尘器。
2.1电除尘器。电除尘器的工作原理是在大气中产生强大的电场,利用磁场使气体产生电离,气体在发生电离反应时会分解成离子和自由电子,这些物质在电场的作用下会使垃圾焚烧发电产生的灰尘吸附在电场的极板上,最终通过灰尘排除系统进行排除。电除尘器在实际运用中有优点也有缺点,电除尘器的除尘效果普遍较高,而且在使用中操作起来很方便,对环境无污染,但其设备的造价比较昂贵,在实际处理灰尘中占地面积大,而且适用性不强。
2.2袋式除尘器。袋式除尘器在除尘的实际工作中被广泛中运用到,同时袋式除尘器因为不同的工作原理分为布袋除尘器和电袋除尘器两种类型。布袋除尘器是利用过滤原理,对垃圾焚烧产生的灰尘或者颗粒物进行过滤,再由排气系统将灰尘进行处理,此种除尘工艺技术相对于电除尘器优点是很明显的,布袋除尘器首先设备仪器占地面积小,而且环境对其影响不大,工作的效率也高。另外一种电袋除尘器集中了电除尘器和布袋除尘器的优点,利用电磁场和过滤原理对灰尘进行处理,达到除尘的效果。
3、重金属及二恶英的去除
重金属是由于垃圾焚烧产生的,对于重金属的去除工艺,一般情况下,将垃圾焚烧发电产生的重金属进入到除尘器中,根据重金属的物理特性,将垃圾焚烧烟气净化系统的温度调到最低,此时重金属在除尘器中的进化效果将达到最高值。而对于二恶英的去除,由于二恶英是因为含氯元素的物质燃烧不充分而产生的物质,因此要控制二恶英的排放,就必须对含有氯元素的物质进行高温加热,使其能够充分燃烧。同时也可以利用活性炭的吸附作用对二恶英进行去除。 总之,垃圾焚烧发电的烟气处理技术的好坏关系到我们人类生存环境的问题,对于垃圾焚烧烟气净化系统,我们要选择最佳的方案,既然对环境不造成二次污染,同时也要最大可能的去除垃圾焚烧给生活环境带来的危害。
参考文献
【关键词】垃圾焚烧焚烧炉倾斜往复推饲炉排污染环境保护
1引言
随着经济的发展、人口的不断增多以及人民生活水平的日益提高,城市垃圾的产生量也逐渐增多。在当今世界,大量的垃圾已成为城市中一个长期存在的污染源。对垃圾的处理不当,可能会造成严重的大气污染、水污染和土壤污染,并将占用大量的土地。因此,如何经济、有效地进行垃圾处理,是成为我国和世界其他各国面临的一个亟待解决的问题。
2垃圾处理现状及发展趋势
据有关资料统计,我国仅“城市垃圾”的年产量就近1.5亿吨,而且,这些城市垃圾量以每年7~8%的速度增长。而垃圾的处理不到1/3,真正达到无害化处理和能源利用的比例更低――目前处理生活垃圾的方法除露天堆放外,主要采用卫生填埋。但是如不是严格意义上的填埋产生的高浓度渗出液,会造成地下水以及地表水的严重污染,对水资源造成严重威胁。同时产生大量的有害气体,会污染大气,如若处理不当,其产生的危害会延续几百年甚至上千年。现在,随着经济的高速发展,城市化水平的提高,在城市周边很难寻找适宜的垃圾填埋的场地,因此,造成我国城市垃圾处理问题相当严重。
垃圾焚烧是目前固体废弃物处理的有效途径之一,其目的在于垃圾的无害化处理和利用。在西方发达国家,垃圾焚烧技术的应用已经有将近130年的历史,而且目前仍被认为是最有效、经济的垃圾处理技术之一。此方法的最大优点是垃圾资源化和减量化处理程度高。垃圾焚烧厂建立在城市周围,运送垃圾方便,并且可以向城市提供热能,产生很好的经济效益。应用计算机控制使焚烧炉运行在最佳运行工况,并且有先进的尾气处理设备和严格的排放监测手段,使得垃圾焚烧对大气造成的二次污染降到最低点。我国在垃圾焚烧技术的研究、设备开发和应用方面起步较晚。相比之下,我国在垃圾焚烧处理上仍处于摸索与研究的阶段。九十年代在各大城市以及沿海城市地区开始重视垃圾焚烧技术的应用,但由于焚烧技术、烟气处理技术引进的步伐不能跟上,投资控制不下来,一直未能有实质性的进展。有些地方由于难于寻找合适的垃圾填埋厂以及受资金方面的约束,只注重把垃圾烧掉,没有考虑好如何烧好、烧透以及如何作好环境保护与能源利用。
垃圾焚烧处理的关键设备是垃圾焚烧炉,通过它将垃圾焚烧,因此,焚烧炉的性能将直接影响到垃圾焚烧处理的效果和经济性能。下面我们将通过对垃圾焚烧炉的发展过程以及使用情况进行分析,以便得出一种适合我国实际情况的合理的焚烧炉方案。
3垃圾焚烧处理之关键设备――焚烧炉
3.1 垃圾焚烧炉发展的主要型式和特点
垃圾焚烧技术已经经历了将近130年的发展过程,垃圾焚烧技术和设备已经日臻完善并得到了广泛的应用。西方发达国家目前通用的垃圾焚烧系统主要有以下几类:
(1)垃圾层燃焚烧系统,如采用滚动炉排、水平往复推饲炉排和倾斜往复炉排(包括顺推和逆推倾斜往复炉排)等。层燃焚烧方式的主要特点是垃圾无需严格的预处理。滚动炉排和往复炉排的拨火作用强,比较适用于低热值、高灰分的城市垃圾的焚烧;
(2)流化床式焚烧系统,其特点是垃圾的悬浮燃烧,空气与垃圾充分接触,燃烧效果好。但是流化床燃烧需要颗粒大小较均匀的燃料,同时也要求燃料给料均匀,故一般难以焚烧大块垃圾,因此流化床式焚烧系统对垃圾的预处理要求严格,由此限制了其在工业废弃物和城市垃圾焚烧领域的发展;
(3)旋转筒式焚烧炉,其特点是将垃圾投入连续、缓慢转动的筒体内焚烧直到燃烬,故能够实现垃圾与空气的良好接触和均匀充分的燃烧。西方国家多数将该类焚烧炉用于有毒、有害工业垃圾的处理。
3.2 当今垃圾焚烧、技术面临的新情况和新问题
在当今高度工业化的时代,城市垃圾焚烧技术面临着许多新情况和新问题:
(1)在经济发达国家,城市垃圾堆积密度小、热值高且灰分和水分较低;
(2)垃圾焚烧排放标准日益严格,特别是要求烟气中有害物质的排放得到有效的控制。除了烟尘之外,垃圾焚烧烟气中主要的有害物质有CO、SOx、NOx、有机碳以及二氧(杂)芑(二恶英,dioxins)和呋喃(furane)。通过对燃烧技术的改进和焚烧过程的调整,这些物质的产生和排放可以在一定程度上得到控制。相比较而言,在本世纪五十年代以前仅对垃圾焚烧炉的烟尘排放以及最低焚烧温度有过限制。规定最低焚烧温度(如800℃)目的在于将产生刺激性气味的有害物质在炉子中充分燃烬;
(3)从焚烧炉投资和运行经济性的角度来看,其焚烧量应为3 t/h到20~25 t/h。
因此,现代垃圾层燃焚烧系统应该满足以下要求:
⑴拨火作用强,以保证整个炉排面上垃圾的均匀、充分燃烧并防止结渣。影响炉排拨火作用的主要因素有:
① 炉排的型式;
② 炉排运动的方式和强度;
③ 炉排倾角和垃圾在炉排面上的移动方向等;
⑵为了保证垃圾的及时引燃、充分燃烧和燃烬,炉排应分成干燥和引燃区、主焚烧区和灰渣燃烬区三个区域;
⑶燃烧设备应该具有对经常发生的垃圾成分(水分或者热值)突然出现波动情况的适应能力。当垃圾成分发生波动时,焚烧炉垃圾给料量以及一次风量及其分布和温度均应及时准确地予以调节;
⑷对燃烧空气(一次风和二次风)进行预热;
⑸具有投入某些添加剂的可能性,以降低某些有害物质如二恶英、NOx和SOx的排放量;
⑹将整个燃烧过程划分为垃圾焚烧阶段和烟气中可燃有害物质的燃烧阶段,后一阶段烟气的燃烬需要足够的空气。在垃圾焚烧阶段需限制燃烧空气量,以避免炉膛温度的强烈波动以及产生过多飞灰;
⑺保证较低的灰渣和飞灰含碳量(1~3%),燃烬良好。
3.3 倾斜往复推饲炉排焚烧炉的发展前景
现代垃圾层燃焚烧炉炉排的主要型式之一是往复推饲炉排,其中应用最广泛的应是单级或多级布置的顺推倾斜往复炉排。垃圾由机械给料装置自动进入炉膛,先后在炉排上经过干燥和引燃区、主焚烧区以及燃烬区,完成整个焚烧过程,垃圾在炉膛内的停留时间一般为1小时。借助于炉排倾角并通过炉排的往复运动,垃圾在向灰斗的运动过程中不断地得到翻搅,拨火作用强。为了适应焚烧量、垃圾种类以及成分的变化,燃烧空气量及其分布均可调节,并可分为一次风、二次风或者三次风分别配给。德国EVT公司的垃圾焚烧系统是采用顺推倾斜往复炉排的典型例子。其特点在于采用一个链条炉排来保证垃圾的均匀和连续输送。通过对链条炉排传送速度的无级调节,使得焚烧炉能够对垃圾热值的波动作出灵活的反应,有利于燃烧工况的调节。
滚动炉排也是一种前推式炉排,一般由倾斜布置的多个滚筒组成。滚筒在液压装置的作用下作旋转运动,使得滚筒上的垃圾在燃烧过程中形成波浪式的运动,垃圾从而得到充分的搅拌,拨火作用强,燃烧充分。该类焚烧炉炉膛的设计合理地结合了滚动炉排的特性和垃圾焚烧的特点,前面的几个滚筒为垃圾的干燥和燃烧区,能使高水分、低热值的垃圾迅速得到干燥并及时着火。低热值的垃圾在前拱高温辐射的作用下,形成垃圾焚烧所必需的高温区域,以使垃圾充分燃烧并减少有害物质的产生和排放。在后拱的作用下,火焰和高温烟气直接冲刷后面滚筒燃烬段上的垃圾,以促使垃圾的进一步燃烬。逆推倾斜往复炉排的典型代表是德国马丁公司的炉排,其与前推倾斜往复炉排的不同之处在于炉排片的运动方向与垃圾运动方向相反。因此,采用逆推倾斜往复炉排可使来自主焚烧区域的灼热灰渣与干燥引燃区域中的垃圾更加充分地混合,有利于垃圾的引燃。可见,这种炉排更加适用于水分高、热值低的垃圾的焚烧。
分析各种城市垃圾焚烧设备的特点可知,结合我国国情来发展倾斜往复推饲炉排焚烧炉是合理可行的。在设计中,除了要考虑受热面传热效率外,还应考虑受热面和炉墙的腐蚀和磨损、烟气净化以及自动控制等问题。在炉拱和炉膛设计和燃烧空气布置、分配方面,应该充分考虑我国城市消费水平较低,垃圾不可燃成分比例较高,热值远低于发达国家的特点。不过我国城市生活水平正在不断提高,城市垃圾正向着含水率降低、可燃成分逐渐增加的趋势发展,中等以上城市的垃圾热值一般在2512~4605 kJ/kg,个别地区已达3349~6280 kJ/kg,已达到或接近垃圾焚烧的要求(热值不小于3350 kJ/kg)。考虑到我国的实际情况,在研制大型垃圾锅炉、建设大规模垃圾焚烧厂的同时,应该鼓励开发中、小型垃圾焚烧设备。
4结束语
相关统计显示,中国城市垃圾产生量以年均8%速度增长,和中国 GDP 增速处在统一水平上。其中,北京市2009年日产生生活垃圾 1.83万吨,投入垃圾处理资金高达百亿元,而全市垃圾日处理能力仅为1.27万吨,且其中80%至90%依靠填埋处理。目前,垃圾填埋场长期超负荷运转,且在四至五年内即将封场。
对于北京这个城市来说,垃圾处理厂建设已经是箭在弦上,全面建设正在悄然提速。
高安屯居民面色灰暗
3月份即将上马的苏家坨垃圾焚烧厂,前身是六里屯垃圾焚烧厂,海淀区政府早在2006 年底宣布,准备在六里屯垃圾填埋场的南侧,新建一座投资超过8亿元的垃圾焚烧发电厂,计划2007年3月动工。
由于垃圾焚烧会产生高致癌物“二英 ”――一种无色无味其毒性据称是氰化钾的 130 倍、砒霜的 900 倍的化学合成物,该项目遭到周边居民各种形式的反对,并在社会上引起较大争议。2007年6月,国家环保总局向外通报,建议六里屯垃圾焚烧发电项目在进一步论证前应予缓建,并随后了关于该项目的行政复议决定。
之后,关于六里屯垃圾焚烧厂是否建设的各种传闻时见报端。直到2011年1月,海淀区政府最终明确六里屯垃圾焚烧厂项目废止,取而代之的将是苏家坨垃圾焚烧厂。
据业内专家统计,从2007年6月北京由于居民反对叫停六里屯垃圾焚烧厂建设后,到 2011年1月全国共发生了十次因为垃圾焚烧选址引发的,其中北京三次。
2011年11月9日,西二旗大街聚集了附近多个小区的数百名业主,有人高举“坚决反对在西二旗地区建设垃圾处理厂”的条幅,抗议和围观的人群阻塞了马路,“那天晚上的抗议活动抓走了四个人,现在我们居民跟海淀区市政市容委不存在妥协的可能。”附近居民陈永莉(化名)律师在家里对《投资者报》记者说起当时的情形。
他们此举的目的是对将要筹建的“北京海淀西二旗餐厨垃圾相对集中资源化处理站项目 ”(简称西二旗垃圾站)表示反对。
根据“十一五”规划,北京市将建成北部阿苏卫、东部高安屯、西部六里屯、南部南宫等大型垃圾焚烧综合处理中心。由于选址困难,加上周边群众对垃圾焚烧不理解,目前只有高安屯垃圾焚烧场建成投入使用。显而易见,随着城市居民环境意识的迅速觉醒,北京市垃圾处理设施的建设面临空前的压力。
记者走访了北京市目前唯一建成并投入使用的大型垃圾焚烧发电厂――高安屯垃圾焚烧发电厂,它落户在朝阳区金盏乡高安屯村,具置是东五环外机场二高速转角处以东,小坝河与温榆河交汇处以西。
从马各庄东站下车,走过约一公里长的灰蒙蒙的马路,来到高安屯循环经济产业园区,会有穿过沙漠找到绿洲的感觉,现代化设施、整洁的园区给人印象深刻。然而垃圾焚烧厂外最近的两个村里,地面和空气都令人皱眉。记者现场发现,附近的居民大都面容灰暗。
五公里年油耗百万元
人口密度大,选址离居民区太近,是陈永莉反对在西二旗建垃圾处理厂的主要原因。她拿出环评报告向记者指出,根据《北京中心城控制性详细规划》(2006版),该地块规划建设项目为体育公园。北京市规划委员会在2011年11月23日公示《2011规函市政字0035 号》,将其调整为市政设施用地,建设餐厨垃圾处理站。
政府规划相对滞后,以前政府对这一块考虑得不够,没有预先留出地方,是造成现在这种困局的主要原因,中国城市建设研究院总工程师徐海云对记者表示,这也造成现在可选的地方比较少。
记者实地调查发现,筹备中的西二旗餐厨垃圾处理厂,东侧是回龙观定向安置房,距离仅约200米,陈永莉所在的领秀新硅谷小区距离垃圾处理厂也不超过500米。垃圾处理厂周围居住区密集。
陈永莉反复强调,相关部门刻意回避居民对规划变更和选址的质疑,只是说这个项目安全成熟,从技术、设施到管理一系列控制措施都很完善,不会污染。
居民区离垃圾焚烧厂多远才是安全距离,一直没有可靠标准。“目前,国家环保部的标准是300米以内不能建永久居住项目,现在有的人主张1公里、2公里,没有公认标准,关键是如何监测空气污染物浓度?”同济大学环境与工程学院教授赵由才电话中告诉《投资者报》。
徐海云曾参与了北京是门头沟区鲁家山垃圾焚烧项目可行性研究,“鲁家山是扇形收集面,收集面小,而且地方偏远,将来的运输成本非常高,而这最终的代价必将由北京市民承担。”徐海云对《投资者报》记者坦言,鲁家山项目最终能上马,是平衡现实的需要,也是无奈之举。
“由于公众对垃圾焚烧不理解,加上一些环保组织的抗议,北京市政府只好选址在一些偏远地区建比较大型的垃圾焚烧项目,实际上更好的选择是在距离垃圾产生地较近,建规模适中的焚烧厂。”徐海云对记者说。
多数受访的专家认为,垃圾焚烧厂建设应考虑垃圾运输的成本。记者根据公开资料测算,建设一个日处理量 1600 吨的垃圾焚烧厂,如果与垃圾转运站的距离每增加5公里,年运费光油耗就增加至少130万元。由于垃圾清运的责任主要落在市区环卫公司,实际上还是政府买单。
“政府规划部门单方面主导垃圾处理厂选址,也是造成选址争议的原因。有些项目事前缺乏与周边居民的充分沟通,甚至到了真正准备开工建设的环节,才让公众得知。”清华大学环境学院助理研究员岳东北向记者表示。
记者了解到,作为全亚洲垃圾焚烧“典范”的日本,在垃圾焚烧场所选址方面,除了考虑自然因素与环境因素外,还充分考虑社会各界的意见。政府主管部门已经形成一个规范的做法,就是提出多个建设方案备选,多次确定候补地区,进行广泛的调查与分析评价,采取民众反对声音较小、社会接受程度较高的方案。
在赵由才看来,尽管中国的垃圾焚烧厂选址也会听取相关专家和居民的意见,但“由于体制的差异,政府和民间的沟通没有(日本)那么充分和顺畅”。
占地少处理快 发展焚烧是关键
北京市市政市容委相关人员告诉记者,“垃圾填埋场由于长期超负荷运转,预计北京大部分垃圾填埋场在四至五年内即将封场。”
根据北京市《关于全面推进生活垃圾处理的工作意见》(2009)的要求,生活垃圾产生量增长率今后每年要降低1至2个百分点,2012年下降到5%,2015年力争实现生活垃圾零增长;此外还明确提出,2012年北京市生活垃圾焚烧、生化处理和填埋的比例为2:3:5,到2015年要调整到4:3:3。很明显,调整处理结构的关键在于发展焚烧。
“要实现上述目标,不加速垃圾处理设施建设是不可能做到的,”国内顶级环境门户网站蓝白蓝网总经理李建军告诉《投资者报》,而“垃圾焚烧厂肯定是北京市今后建设的重点。”
城市生活垃圾处理方式主要有三种:填埋、堆肥和焚烧。“与填埋相比,焚烧的方式最大的优点是减量快、占地小、技术比较成熟,臭气容易控制,对于人口密度大、土地紧缺的大城市来说,是一个理性的选择。”徐海云说,“从中国的实际情况出发,城市垃圾不采用焚烧处理,没有别的出路。”
记者了解到,生活垃圾在高达850度的焚烧炉中燃烧后,垃圾能减量50%~80% ,经分类处理后燃烧甚至可减量90%。作为世界上最早应用垃圾焚烧技术的国家,日本70%以上的垃圾被推进焚烧炉,至今仍拥有超过1400座垃圾焚烧炉,首都东京就将近60座。
欧洲国家中,德国的垃圾焚烧做得最好,焚烧处理占比约为55%。“如果不算回收利用的垃圾,焚烧的比例高达80%左右。”徐海云表示。
除了“减量快”优势,垃圾焚烧厂尤为吸引人的一个特点就是“占地面积小”。以高安屯为例,2002年建设的垃圾填埋场,设计日处理1000吨,但占地高达600亩,而旁边2008年新建的垃圾焚烧厂,日处理1600吨,占地只有70亩。
垃圾处理经济账
“垃圾填埋场全部是政府投资,而垃圾焚烧发电厂则一般采用 BOT(私人资本参与基础设施建设)模式建设,建设成本由市场上具备相关资金和技术实力的企业承担。”李建军对投资者报说,“垃圾焚烧厂虽然每吨处理量固定投资高达30万元到40万元,但特许经营具有现金流稳定、风险低的特点,依然受到市场的追捧。”
李建军为记者详细地算了一笔账:以一个1000吨/日规模的垃圾焚烧发电厂为例,固定投资大致是3至4亿元,焚烧发电作为循环经济项目上网电价高达0.75元/度,几乎可与人工成本、固定资产折旧等运营费用相抵,再加上从政府获得 150~160元/吨的居民垃圾处理费,扣除企业针对炉渣、飞灰等排放物的治污成本,企业可实现70~80元/吨的净利润,全年净利润约为2500万~2600万元。
此外,政府还会给予一定的税收优惠,通常“垃圾焚烧厂的成本回收期在10~15年,而特许经营期一般在20~25年”。
以高安屯垃圾焚烧发电厂为例,每年发电2.2亿千瓦,光供电收入就有1.65亿元。“BOT 协议由政府和企业具体商定,牵涉土地使用、废物排放、电网接入等方方面面,但一句话,企业一方肯定不会亏。”李建军表示。
赵由才对垃圾焚烧的BOT模式颇有微词,“政府既想快速处理垃圾,又不愿多花钱,采用这种非常功利的模式,难免出现问题。”相比一些发达国家,垃圾焚烧厂的公益性更强。
数据显示,2009年北京市生活垃圾处理投入资金高达百亿元,然而95%是用于末端治理,也就是垃圾处理设施建设,而在发达国家,2/3的钱花在了减量化和资源化的管理上。
监管成最大难题
“与发达国家相比,我们引进的焚烧设备和技术已达先进水平,管理上还是要落后不少。”徐海云坦言,“以二英检测为例,二英无法实时监测,国外有的是每年检测一次,有的是两年检测一次,国内的新标准倾向于半年检测一次,但中国目前还做不到随机抽检,检测数据缺乏科学性和说服力。”
记者了解到,对于二英排放中国环保部目前采用的标准和欧盟有所不同,前者为1.0,后者为0.1,单位是(ng-TEQ/Nm-3),标示垃圾焚烧烟气中二英排放浓度。近年来,迫于舆论压力,中国的新标准可能向欧盟靠拢。
标准可以制定得很高,但监管跟不上。一位不愿具名的学者对《投资者报》记者表示,政府连完全市场化的食品企业都监管不好,对于与政府“密切合作”的垃圾焚烧厂,环保部门很难有所作为。
徐海云也向记者指出“对于超标排放的处罚措施还没有出来”。2009年,中科院研究团队曾选择国内19家垃圾焚烧厂调研二英排放,结果发现几乎70%的厂家达不到欧洲标准,有16%的厂家甚至达不到中国标准。
达尔文自然求知社垃圾学院陈立雯接受《投资者报》记者采访时难以掩饰对现状的担忧,“目前国内的垃圾焚烧厂,包括北京在内,管理和监督相当糟糕。垃圾没有经过任何分类就直接焚烧,导致气体排放不稳定,炉渣的危害性很高,而在国内炉渣只是被当做普通垃圾进行填埋或者烧砖。”
关键词:垃圾焚烧;低位热值;综合能源利用;热能利用效率;
中图分类号:P754.1 文献标识码:A 文章编号:
1引言
近年来,生活垃圾的处理已经成为了经济高速发展的大中型城市的难题,大量的生活垃圾严重污染了环境,影响了市容,制约着城市的进一步发展,作为可以将垃圾体积减小,质量减轻,同时能够进行能量再利用产生经济效益的方法——生活垃圾焚烧发电目前在发达国家所普遍采用。从1988年我国建造第一座垃圾焚烧发电厂之后,发展较为迅速。垃圾焚烧发电厂具有很好的综合效益,符合可持续发展的要求,前景广阔。
2垃圾焚烧发电厂的应用前提
关于是否采用垃圾焚烧发电厂,国家于2000年印发的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》对采用焚烧处理垃圾的最低发热量做了规定:“6.1 焚烧适用于进炉垃圾平均低位热值高于5000kJ/kg、卫生填埋场地缺乏和经济发达的地区。”可见生活垃圾的低位发热量是决定一个城市生活垃圾适不适合采用焚烧法处理技术的关键。一般认为,低位发热量小于3300kJ/kg的垃圾不易采用焚烧处理,介于3300~5000kJ/kg的垃圾可以采用焚烧处理,大于5000kJ/kg的垃圾适宜焚烧处理。
同时,为了确保垃圾的彻底燃烧和控制二恶因的产生,国家于2002年颁布实施的《生活垃圾焚烧污染控制标准》要求生活垃圾的焚烧温度要大于850℃,停留时间要大于2s。根据热量衡算,垃圾进炉低位发热量应达到6280kJ/kg。考虑到整个焚烧工艺系统的经济性,业内人士提出7000kJ/kg经济热值的观点。
3 垃圾焚烧发电的设备
国内目前已建成的生活垃圾发电设施大都采用引进国外垃圾焚烧设备,但进口的焚烧设备在国内应用效果并不好,往往处于非经济运行状况甚至运行后效率低下而面临着大型改造。
3.1 垃圾焚烧锅炉利用效率低下的原因
早期垃圾焚烧锅炉自身热效率较低
早期引进焚烧设备主要解决低热值生活垃圾能够燃烧、减容和无害化处理。限于当时技术条件与客观因素,20世纪80年代国内首次引进的垃圾焚烧锅炉热效率为65%,远低于同年代普通工业锅炉(80%以上)和电站锅炉(90%以上)。由于垃圾燃烧烟气中主要由含氧成分构成腐蚀性气体,对余热锅炉受热面产生高温腐蚀和低温腐蚀;余热锅炉设计难以选择较高蒸汽参数。为避免低温腐蚀,垃圾锅炉排烟温度又不能过低,一般在控制在200℃以上;因而,提高垃圾焚烧锅炉热效率亦受到一定限制。
(2)垃圾焚烧锅炉效率偏低
目前垃圾焚烧锅炉的效率偏低,主要原因有以下三个:一是作为燃料的国内城市生活垃圾目前由于分拣程度不高,高水分、低热值,与西方国家对应设计的燃料参数有较大的差别,在运行后需要额外进行投油或者投煤助燃;二是焚烧锅炉热功率相对较小,蒸发量一般为10t/h,不会超过100t/h,出于经济原因,能量回收措施有局限性。三是机组排汽热能无法充分利用。受天气因素影响,排汽参数不可能低于对应的饱和温度。蒸汽在汽轮机内膨胀做功降压至排汽压力后即进入凝汽器中凝结放热。这部分蒸汽能量难以直接利用,在热力学上称之为不可利用热能,一般占全厂热能损失一半以上。
因而,提高国内垃圾焚烧热能——电能转换效率主要途径有以下三项:一是改善入炉燃料的参数;二通过根据中国国情设计制造焚烧设备,提高垃圾锅炉热效率;三是选择适当的发电工质参数;四是完善本厂热力系统。
4 提高热能利用效率的有效途径
4.1降低生活垃圾入炉前的含水率
(1)根据相关理论推导:垃圾维持自行燃烧需要的最低热值应随垃圾水分的升高而增加,当垃圾含水率分别为40%、48%和55%时,对应的垃圾最低热值分别为7658、7908和 8126kJ/kg。对于采用混合收运的生活垃圾来说,降低生活垃圾的含水率污泥是提高生活垃圾热值的最有效办法。因此在许多生活垃圾焚烧发电厂焚烧炉前设置垃圾池,其很重要的作用就是降低垃圾的含水率。在堆贮的过程中,一部分水分被沥干,一部分水分在近似堆肥化的过程中蒸发流失。天津顺港垃圾焚烧厂原生垃圾在垃圾坑里面贮存5到7天,用抓斗进行翻堆,在夏季含水率从50%~60%降低到30%~48%,低位热值从4180~4600kJ/kg提高到4600~ 5130kJ/kg。
(2)根据相关实验证明:混合原生垃圾在密闭的垃圾仓内,堆高1.5m,通过强制通风,二次翻堆,含水率62%的混合生活垃圾,7天后含水率降至45%左右,垃圾低位热值超过焚烧基本要求值。
4.2提高锅炉热效率,降低散热损失
垃圾焚烧锅炉在正常运行过程中,需将炉水表面含盐分较高的炉水排出,一般在上锅筒设连续排污系统。此外锅炉还在底部设定期排污系统,将炉水底部渣、垢排出。锅炉运行中可设置集中排污扩容热能利用设备,对这因排污带走热量进行有效利用,产生经济效益的同时降低散热损失。
4.3提高锅炉出口蒸汽参数
垃圾发电厂属于小型热力发电厂,发电工质提高压力需提高热力设备承压等级;过高温度需采用价格昂贵的耐高温腐蚀金属材料制造过热器,其整体经济效益不一定经济。因而,一定要测算出设备投入——产出效能比较并与汽轮发电机组相匹配,优选最佳方案。目前国内外大中型垃圾发电厂常选用发电工质参数为4.0MPa/400℃过热蒸汽,发电汽耗率小于6.0kg/(kW·h)。2003年建成的温州第2座垃圾发电厂,采用国产垃圾焚烧锅炉。其蒸汽参数为3.9MPa/450℃,发电汽耗率已接近5.0kg/(kW·h)。已达到当代垃圾电厂国际先进水平。
4.4优化热力系统
由于焚烧炉采用进口设备,而热力系统设备往往在国内采购,在热力系统的设计中,存在一些可利用热能未充分利用,而早期引进的垃圾电厂的蒸汽式空气预热器、除氧器、锅炉给水加热器直接由锅炉减压供汽,未利用其压差发电,直接造成了蒸汽可用能的损失等。
通过优化热力系统,增加热能利用率,合理平衡机组发电能力与对外供热用户需求,尽可能地利用焚烧锅炉提供的热能。
5 结速语
用焚烧方式并回收其中能量的垃圾处理技术在近20年得到了迅速发展。焚烧垃圾,回收能源,以实现城市生活垃圾的减容化、无害化和资源化,符合可持续发展的要求。但是由于垃圾焚烧炉产生的烟气具有腐蚀性大,易产生高温腐蚀和低温腐蚀的特点,因此可通过适当选型,降低焚烧锅炉散热损失,对进厂垃圾进行堆酵以沥出其中水分,提高入炉垃圾低位热值等方法和手段提高锅炉热效率。从而也提高了垃圾焚烧发电厂整体的热能利用效率。
参考文献:
[1]吕玉坤,彭鑫 垃圾焚烧发电技术主要问题及其对策 环保技术与装备 2010 No.2