填埋气发电进展;奥运先进科技让垃圾填埋场“消气”增值
11月10日，由科技部颁发的奥运科技先进集体奖中，“城市垃圾污染控制战略及资源化利用处理技术研究”榜上有名，该项目的主要研究方向之一是垃圾填埋气焚烧火炬和填埋气发电机组的研究与制造技术，这是由中国科学院工程热物理研究所先进燃烧技术研究发展中心研究员马人熊课题组研发的。
垃圾填埋是世界大多数城市，也是我国城市垃圾处置的主要方式。填埋气（沼气）的50%左右是甲烷，甲烷易燃易爆，是强温室气体，不仅对温室效应的贡献是二氧化碳的21倍，同时对臭氧层有破坏作用。消纳、利用垃圾填埋气，实现其无害化势在必行。
同时，正是利用该技术对温室气体的减排作用，深圳市东江环保再生能源有限公司根据《京都议定书》与英国方面达成CDM（清洁机制）碳贸易项目。该公司总工程师孙军省对《科学时报》记者介绍说，从去年7月开始，其碳贸易达成3年期的合作，温室气体价格达到12~14欧元/吨。去年6月至11月，通过碳贸易，他们得到50万欧元的收入，估计今年收入有望达到200万欧元，明年能更多。因为随着生活水平的提高，垃圾量在逐年递增，利用填埋气体的发电量也会增加，气体减排量增加。
“由于深圳人口多，生活垃圾量大，把填埋气体中产生的甲烷回收利用，一方面可以遏制地球气候变暖的趋势，另一方面，污染环境的气体作为可再生资源转化成清洁能源，可为城市供热、供电产生一定的经济效益。”孙军省说。
获得合作方的大力支持
马人熊课题组最开始关注填埋气，是从安全角度关注它的治理问题，后来开始从温室气体减排角度考虑它的处置。设想采用火炬的形式，通过高温焚烧，把危害比较大的甲烷，变成危害比较小的二氧化碳，同时也消除臭气及其他一些有毒有害的成分，实现填埋气的无害化，这也是国外普遍采用的一种方式。在此基础上，课题组进一步研究了利用填埋气发电的技术。利用填埋气发电对于促进填埋气的资源化利用、改善垃圾填埋场运行的经济状况等都具有特别重要的意义。填埋气发电技术在填埋场的利用不仅提供了一定的电力，同时还消纳了具有强温室效应的甲烷气体，经济效益、环境效益、社会效益巨大。
马人熊对《科学时报》记者表示，在课题立项和研究过程中，得到了科技部、北京市科委、北京市市政管理委员会、中国科学院和工程热物理所各级领导的支持。
立题初期，中国科学院工程热物理所的领导和马人熊找到了当时北京市市政管理委员会副主任梁广生（现任北京环卫集团董事长），向他陈述了实现填埋气消纳利用的设想，希望得到支持。会后，梁广生作出决定：“我们和你合作！”并很快签订了合作协议。
马人熊评价说：“在这方面外国人赚了我们不少钱，其实他们有些技术也不是很先进，但他们在仪器仪表控制方面确实做得比我们好。国外一些产品，买时不算太贵，但维修时要价非常高，有时也不是很及时。特别是在早期使用国外设备时，厂方在中国尚无办事处，需跟总部联系，再派人过来，费时费钱。”
后来，梁广生找了北京市北神树垃圾填埋场的场长何亮，协助课题组进行示范工程的建设。一系列配合为课题的顺利进行提供了人力和物力的支持。
技术优势
课题组获得了4项专利，研发的低压头、多管组合式填埋气焚烧火炬采用了与国外不同的技术路线，具有自主知识产权，不仅性能比国外进口的好，价格还便宜1/2到1/3。火炬为封闭式，外部不见明火，控制系统工作可靠，可无人值守。同时火炬具有高稳定性、超宽负荷调节比，能适应较宽的流量变化和气体成分的变化。
垃圾填埋场一般规模比较大，每小时有几千立方米气体的排放，如果做几千立方米的火炬，几乎是不可能的，花费也会很大。课题组的研发思路是化整为零，着重攻克了小火炬的燃烧技术，风吹不灭，雨浇不灭，燃烧完全、稳定，排放也很好。通过集成，数十个小火炬最终成为符合设计要求的大火炬。这样，虽然试验规模很小，投入也很少，但最终解决了一个大问题。正因为如此，这个火炬有比较宽的负荷调节比。看起来是一个整体，其中分了多组，通过开启不同的阀门，调节其负荷。低压头、多管组合式填埋气焚烧火炬的负荷调节比可以大于100∶1，而国外一般是十几比一。示范工程的填埋气焚烧火炬能适应垃圾填埋场建成后填埋气从少到多再到少的各个时期，自始至终在不同的情况都可以用，减少了投入，管理上也比较方便。
项目在2005年底完成验收，专家对项目验收的评价是：高性能填埋气焚烧技术、大功率填埋气发电技术以及相应设备在国内尚属首创，实现了两项重大环保设备的国产化。其共同特点是：性能可靠，价格低廉，运行费用低，售后服务好，比进口产品有竞争力，预期可在国内市场占据较大份额。由于具有明显的价格优势，还可向国外出口。
课题组开发的火炬在全国一共做了10多台，占据了国内市场的主要份额。其中，在北京做了7台，在3个垃圾填埋场、1个餐饮垃圾处理厂和3个粪便处理厂使用。
马人熊说：“我们有完整的技术。先通过湿解，把原生垃圾通过蒸汽加热，杀死有毒有害的病菌诸如衣原体、病原体等，之后分选，有一部分可以作为肥料，有一部分适合燃烧的放到炉子里去烧，不适合烧的诸如建筑垃圾则直接填掉。”
在城市垃圾污染控制及资源化利用中，采用他们的热解焚烧技术，可以实现少添加或不添加辅助燃料低污染排放的垃圾焚烧，适应大中城市目前以及以后发展的要求。
遗憾和期待
目前国家对垃圾填埋气的处置还没有强制性要求，一些经济实力强的地方垃圾填埋场会购买火炬处理填埋气，但并不是很多。
课题负责人马人熊表示：“我们感到自己的力量比较单薄，把技术变成生产力，到全国去推广，光有技术还不够，应该与有工程实力和资金实力的单位合作，才能把推广工作做得更好！”马人熊设想：有投资方介入，通过做CDM项目，垃圾填埋场不用负担很多资金，还能通过碳贸易有收益，大家就会更有积极性。
填埋气发电技术已具备了工程应用条件，下一步要继续完善该项技术，加快推广应用，为促进国内填埋气的发电利用和温室气体减排作出贡献。填埋气发电有上网的问题，有些填埋场附近没有电，上网又很远。马人熊考虑，能不能把填埋气转化成方便储存、方便运送的其他能源。基于此，经过多次论证，课题组制定了用填埋气作为原料生产二甲醚的技术路线，并且已经在北京市科委申请立项。
二甲醚是液化石油气理想的替代品，目前课题组已形成垃圾填埋气生产二甲醚的完整技术，正在与北京市环卫集团合作，即将启动相关示范工程。
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