技术瓶颈困扰我国垃圾发电产业
随着我国城市化进程的加快,垃圾污染日益严重,处理不当将会制约城市的生存与发展。为此,我国政府专门制定了《全国城市生活垃圾无害化处理设施建设“十一五”规划》,在全国范围内实施垃圾处理收费制度,并进一步加大了对垃圾发电的政策支持力度。
垃圾发电是把各种垃圾收集后,进行分类处理。一是对燃烧值较高的进行高温焚烧,在高温焚烧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,最后干燥脱硫产生甲烷,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。
从20世纪70年代开始,一些发达国家就开始利用焚烧垃圾进行发电。最先利用垃圾发电的是德国和法国,近三十年来,美国和日本在垃圾发电方面的发展也相当迅速。
我国的垃圾发电事业还刚刚起步,处于研究开发的初级阶段,现在的设备和技术基本是从国外引进。但是由于中国拥有丰富的垃圾资源,所以蕴含着巨大的资源潜力和潜在的经济效益。目前全国每年因为垃圾造成的损失高达300亿元,而将这些垃圾综合利用可以创造2500亿元的直接经济效益。
据中投顾问最新发布的《2009-2012年中国垃圾发电行业投资分析及前景预测报告》显示,截至2007年底,我国垃圾焚烧发电厂总数已达75座,其中建成50座,在建25座。2008年,上海1亿千瓦时垃圾发电项目、成都九江环保发电厂、温岭35千伏垃圾焚烧发电厂、邯郸市垃圾填埋气回收利用发电项目等项目已陆续开工建设。全国各地垃圾发电项目遍地开花,垃圾发电技术逐渐成熟,设备国产化进程加快。
2008年下半年以来,国际金融危机对国内经济运行的影响日益深入,我国宏观经济增长趋缓。为有力拉动内需,保障我国经济平稳较快增长,中央财政和各级地方政府纷纷加大固定资产投资力度。城镇垃圾处理设施建设加速,电力结构优化调整继续深入,环保节能的洁净能源成为大势所趋,垃圾发电行业面临历史性发展机遇。
从世界范围来看,垃圾发电技术主要有以下几类:机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转式焚烧炉、CAO焚烧炉以及脉冲抛式炉排焚烧炉等等。
其中,最适合我国国情的工艺流程当数流化床焚烧炉,该工艺燃烧比较复杂、水分比较多的垃圾也能够把垃圾燃烧彻底,温度也比较高,投资也比较低。
而对于机械炉排焚烧炉工艺来说,由于我国垃圾没有严格分类,垃圾中含水分较高、成分复杂,所以热值很低,很难把垃圾焚烧透彻,炉内温度难以提高,造成二次污染的可能性就大。另外机械结构复杂,损坏率高,维护量大。炉排炉造价及维护费用高,使其在中国的推广应用困难重重。因此该工艺在中国焚烧垃圾适用性不强。
而回转式焚烧炉,虽然设备利用率高,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,只适用于垃圾量比较少的地区。
CAO焚烧炉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850℃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。也只适用于垃圾量比较少的地区。
另外,近几年提高垃圾发电效率的方法很多,一种是垃圾的气化熔融技术,气化熔融系统把垃圾的焚化和余灰的熔融在一个流程中完成,具有下列优点:(1)可以用垃圾的燃烧热来使余灰熔融,基本不需要外部热源;(2)可以采用低空气比燃烧,排气量减少;(3)燃烧温度高达1000~1300℃,可使二恶英分解,而且,因为前驱物质减少,再合成的量也少;(4)可以在气化部分的出口分离金属以作再生利用。
另外一种是由日本电力中央研究所与环保器材厂家OKADORA合作,开发出的利用废料和家庭垃圾高效发电的技术。这种新技术的发电效率达到约30%,比原有的垃圾发电高出约20个百分点,而且不必对垃圾进行细致分类。
这种技术的最大优点是,只要是能够燃烧的垃圾,基本上不用分类就能用于发电。利用新技术发电时,首先用500-650摄氏度的高温对垃圾进行烘烤,使垃圾成为热分解气体和碳化物,然后将碳化物加入到1000摄氏度的燃烧炉中,使碳化物分化出一氧化碳等气体,最后再将产生的气体通过燃烧转化成电能。
但是按照我国现行政策,城市生活垃圾焚烧发电技术只能以机械炉排炉为主导,辅以煤-垃圾混烧流化床垃圾焚烧技术和其他技术。按照日处理1800吨二段往复式垃圾焚烧设备计算,年发电量可达1.6亿千瓦时,可节约标准煤4.8万吨,年减少氮氧化合物排放480吨、二氧化硫排放768吨。
根据《全国城镇环境卫生“十一五”规划》,2010年全国城市生活垃圾清运量将达到1.8亿吨,无害化垃圾处理将达到60%以上。专家指出,如果到 2010年,垃圾焚烧处理量占总垃圾产量的10%,焚烧热能用于发电和供热,那么从现在到2010年,则需要新建日处理能力为3.2万吨的垃圾焚烧设备。
随着垃圾回收、处理、运输、综合利用等各环节技术不断发展,垃圾发电方式很有可能成为最经济的发电技术之一,从长远效益和综合指标看,将优于传统的电力生产。
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