当前,环境与发展问题已经成为全球普遍关注的焦点问题。在经济持续高速增长、生活水平迅速提高、城市化进程不断加快的同时,中国也面临日趋严重的环境污染问题,其中城市生活垃圾处理成为一大环保难题。据了解,发达国家对不可再生利用的垃圾处理多采用焚烧法,这种方法在减少填埋用地的同时,还能实现垃圾处理的“无害化、减量化、资源化”目的。
城市生活垃圾焚烧发电是近30年来开发出的一项新能源技术。有关专家预测,随着21世纪垃圾处理的规范化与产业化发展,垃圾发电将成为最经济的发电方式,与太阳能发电、风力发电等无公害新能源并驾齐驱。
垃圾焚烧发电的三种主要方式
垃圾焚烧发电是利用垃圾焚烧产生的能量来发电,既利于环保,又可产生新能源,可谓一举两得。通常来说,垃圾焚烧发电主要有一般垃圾发电、RDF发电和MEET综合发电三种方式:
一般垃圾发电。一般垃圾发电是利用城市一般垃圾当作燃料,采用能燃烧一般垃圾、树皮等低温热值的循环流化床锅炉进行发电。日本目前主要采用这种垃圾发电方式,全国约有180座这样的垃圾发电厂,其中50MW、10MW以上有15座,其余均为10MW以下,装机总量近800MW。
RDF发电。由制造厂从一般垃圾中分拣出废塑料、废料渣、木屑等,经过破碎、干燥、压形、固化,制造过程严防二氧化物的发生,制成无害固体燃料,即RDF燃料(Refuse Derived Fuel)。RDF燃料为粉笔形状,直径15mm,长度50mm,发热量为14595~20016kJ/kg,在制造过程中灭菌,再运到RDF燃料集中点进行RDF发电。美国伊利诺斯州的Robbins是世界上首次使用循环流化床锅炉的大型RDF发电站,1997年开始运行;日本1995年在群马等四县及宇都兴产等地实施RDF发电,发电规模为10~30MW,1996~1997年在其他各地相继实施。
MEET综合发电。在制造厂设置可处理和提取能源的设备,对生产各阶段的垃圾所具有的热能进行提取的技术称为MEET(MultiStagedEnthalphyExtraction)工程。该技术可就地处理垃圾,并利用垃圾具有的热能将灰分溶解,固化为无害物,然后加工成建筑材料,并回收铁、铜、铝、矿渣等资源,同时还进行发电。
从环保的角度来看,RDF发电将是今后垃圾焚烧发电的发展方向,它适用于人口在30~40万、日处理垃圾规模在400吨以上的城市。
垃圾焚烧发电在国外
1901年,美国率先提出垃圾焚烧处理方法,其主要目的是为了减少垃圾容量。但由于当时无法控制燃烧所产生的烟尘,导致该项技术一直未能得到广泛利用。直到上世纪60年代,随着烟气处理技术的逐渐进步,这种焚烧处理垃圾的方法才在欧洲得到普及和发展。目前,世界上发达国家的垃圾发电技术和应用已经达到了较高水平。
美国垃圾焚烧厂发展很快,到1990年已建成400座,垃圾焚烧率达到18%,到2000年提高到40%,总装机容量已达2000MW;英国最大的垃圾电站位于伦敦,共有5台滚动炉排式锅炉,年处理垃圾40万吨;法国现有垃圾焚烧锅炉300多台,可处理40%的城市垃圾;德国拥有世界上效率最高的垃圾发电技术,至1998年已拥有75台垃圾焚烧锅炉;新加坡垃圾焚烧处理率达100%,1986年建成一座2700t/d的大型垃圾电站;日本最早于1965年在大阪市建成垃圾发电站,目前有垃圾焚烧炉约3000座,垃圾发电站131座,垃圾日处理能力1000t/d以上(最大为1800t/d)的垃圾发电站8座。
垃圾焚烧发电在中国
据统计,我国年产城市生活垃圾近1.4亿吨,占世界垃圾总量的1/4以上,而且近20年来的年增长速度都在9%左右。如将我国城市生活垃圾的1/3用于发电,相当于每年节省煤炭2100万吨。因此,科学处理城市垃圾是个亟待解决的问题。
我国的垃圾发电起步较晚,1988年我国第一座垃圾焚烧厂——深圳市市政环卫综合处理厂建成投产,这意味着垃圾焚烧处理技术在我国开始逐渐引起重视。经过十多年的发展,目前全国数十个城市陆续建成并投入运行多个垃圾焚烧发电厂。其中,上海浦东新区垃圾焚烧发电厂、浦西江桥生活垃圾焚烧厂、广州李坑垃圾发电厂、深圳市宝安区垃圾发电厂等几个典型示范工程的设计均达到国际领先水平,垃圾处理能力在1000t/d以上,烟气处理标准均达到欧共体上世纪90年代的烟气排放标准,甚至略有超前。
从焚烧设备角度来看,工业发达国家已经有了100多年焚烧垃圾的历史,无论是技术还是设备都已经相当成熟;而我国垃圾焚烧处理专用设备的开发研制生产水平相对薄弱,因此,国内已建的垃圾发电厂大多是从美国、日本和德国引进技术设备。为加快垃圾焚烧发电的配套设备国产化进程,降低垃圾焚烧发电成本,深圳市市政环卫综合处理厂在引进、消化、吸收的基础上,研发了“城市生活垃圾焚烧处理技术”,研制了18项高起点的国产垃圾焚烧专用设备。许多垃圾焚烧发电厂都借鉴了该厂的做法,采用“关键设备进口、配套设备国产化”模式。其中,上海浦东新区、浦西江桥生活垃圾焚烧厂、深圳市宝安区等垃圾焚烧发电厂借鉴经验建成的垃圾焚烧发电厂运行状况良好。