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关键词:焚烧发电技术,生活垃圾,现状及前景
中图分类号:F291.1 文献标识码:A 文章编号:
通过近几年城市生活垃圾处理领域的工作经历,以及对垃圾焚烧发电应用的学习与研究,我们发现,城市生活垃圾焚烧发电较为适合我国现阶段城市生活垃圾处理的要求和形势。政策税收优惠、政策电价优惠和垃圾处理补偿费,可以说是垃圾发电的三大经济支柱。以河北省为例,生活垃圾焚烧企业能源综合认证后可获得增值税减免等各项税收优惠,垃圾焚烧发电目前执行当地火电标杆电价+0.25元/度补贴的标准,而地方的垃圾处理补偿费不尽相同,石家庄80元/吨,衡水66元/吨,国内其他地区垃圾处理费从80元到150元不等。城市生活垃圾焚烧发电作为城市配套的公用基础设施,关系民生城市发展水平,企业的生存与发展离不开国家、行业以及当地政府的大力支持与政策扶植,更需要我国加紧政策层面上的完善与统一。
一、我国垃圾焚烧发电的发展
我国城市生活垃圾主要通过填埋、堆肥、焚烧三种方式进行处理,以实现“减量化、无害化和资源化”的目标。填埋是我国生活垃圾处理的主要方式,近几年发展缓慢。
城市生活垃圾发电是近30 年发展起来的新技术,特别是20 世纪70 年代以来,由于资源和能源危机的影响,发达国家对垃圾采取了“资源化”方针,垃圾处理不断向“资源化”发展,垃圾发电站在发达国家迅猛发展。最先利用垃圾发电的是德国和美国。垃圾焚烧主要是可以有效减少垃圾容量75%以上,节省土地,不易产生污水渗透等污染,并且产生热值可以用来供热、发电等再次利用。
我国垃圾焚烧发电虽说起步较晚,但近年来发展迅速,特别是2002年以来,国家和有关部门陆续出台和实施了市政公用事业的开放政策、特许经营政策、投资体制改革政策、鼓励非公经济政策等一系列相关的改革政策,加快了市政公用行业的改革开放和市场化经济的发展。作为最为传统的市政公用事业,垃圾处理领域也改变了政府单一的投融资渠道,而走向了投资主体多元化和融资渠道多样化的发展道路。自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后, “十五”期间,国家已经在上海、天津、杭州、哈尔滨等大城市建成垃圾焚烧发电厂近三十座, “十一五”期间,建成和在建的垃圾焚烧发电厂有近60 座。根据规划,“十二五”期间,全国将新增处理垃圾能力约40万吨/日,新增投资约1400亿元。到2015年城市生活垃圾处理量要达到1.92亿吨,较2009年增长71%(“十一五”期间仅增长40%),垃圾无害化处理率达到80%,而2011年城市生活垃圾无害化处理率目标为74%。
二、焚烧处理技术在我国处于快速发展阶段
焚烧处理技术在我国处于快速发展阶段,各省垃圾焚烧发电厂的建设步伐也在加快,仅在河北一省,石家庄灵达扩建两台炉排炉项目,河北建投沧州垃圾发电项目,衡水垃圾综合处理厂将改扩建炉排炉热电联产项目等项目都在规划或建设中。各县也在大力发展垃圾无害化处理项目。 当前,全国城市生活垃圾处理领域迎来了大规模投资建设的时代,其中80%的焚烧厂是在近5年建设的,若干从事焚烧厂投资或供货的龙头企业已经开始形成,城市生活垃圾处理行业进入市场化、行业化的全面发展阶段。良好的投资环境、稳定增长的潜在市场需求带来了千载难逢的行业发展机遇,国内上市公司、外资、民营资本等多方投资主体积极活跃于这个产业。
三、炉排炉与流化床焚烧厂细分国内市场
目前国内对垃圾焚烧处理工艺的适用性认识存在较大的差导,针对垃圾焚烧发电处理城市生活垃圾,主要有炉排炉和流化床两种工艺。但是,目前来看,炉排炉在市场明显要强于流化床,甚至有建设部的专家认为流化床焚烧处理工艺根本不适合用于目前我国的生活垃圾处理,在国内对炉排炉处理工艺形成了较好的市场环境。结合近今年来循环流化床工艺的运行实践和对炉排炉接触应用了解,鉴于目前能源日趋紧张,煤炭价格居高不下的环境下,流化床垃圾焚烧炉配比的20%煤炭用量确实增加了生产运行成本,使得垃圾发电行业在三大经济支柱支撑下,微薄的收益无法平衡高昂的煤炭成本,造成企业运营亏损。同时,由于我国国情所致垃圾成分地域不均、季节不均,普遍垃圾热值较低,运行垃圾热值低于设计垃圾热值,因而导致煤炭投加比例增加,进而增加生产成本投入。日处理垃圾量400吨以上垃圾焚烧发电应以炉排炉为主。而炉排炉的国外技术或设备的进口,虽然有较高建设投入,但却使得在生产运营成本上较低,无煤炭添加并根本上做到节能减排。尽管从减量化程度来看,炉排炉减量60%—70%,不及流化床锅炉80%以上的减量化程度,但炉排炉运行平稳,连续运行时间长,将更加有利于城市生活垃圾的常态化、连续化处理。新建的流化床垃圾焚烧炉尽在垃圾焚烧处理规模较小,或煤炭产地等煤炭价格较低的地域或可发展。
四、全国垃圾发电区域市场
“十一五”规划中,东部地区垃圾处理规划布局焚烧厂56座(占29%),中部地区垃圾处理规划布局焚烧厂9座(占7%),东北地区垃圾处理规划布局焚烧厂7座(占9%),西北地区垃圾处理规划布局焚烧厂4座(占10%),西南地区垃圾处理规划布局焚烧厂6座(占16%)。在“十二五”垃圾焚烧发电发展的黄金时期,我国垃圾焚烧处理将形成以东部沿海省市为龙头,中西部地区加快发展的局面。目前,我国70%以上的生活垃圾焚烧厂集中在东部地区,而以广东、浙江和江苏位居前三名,三地合计占全国总量的一半以上,可见,目前我国垃圾焚烧处理,以东部为主,并且项目在东部地区的分布也主要集中在经济发达的省份。自2011年,山西长治、甘肃兰州、四川成都、云南楚雄等中西部地区,都在大力发展生活垃圾焚烧发电。可见,在未来一段时期内,我国的垃圾焚烧发电事业依然主要集中于东部地区。相关统计数据如下:
五、行业内重点企业市场占有情况统计
目前了解到,国内从事垃圾焚烧发电的投资商约有40-50家,市场上比较活跃的主要是:
政府主导型投资公司如上海环境集团、泰达股份、中国环境保护公司、北京市环卫集团、上海浦东发展集团等,占国内市场比例约55%。专业投资运营公司如北京金州、光大国际等,占国内市场比例约20%。工程投资型公司如清华同方、绿色动力、锦江集团、深圳德润等,占国内市场比例约25%。
六、我国垃圾焚烧发电市场前景:2012~2015年将迎来垃圾焚烧发电黄金时期
2010年12月出台的《关于‘十二五’期间环保产业发展的意见》明确提出“推广生活垃圾焚烧发电技术”。国务院研究进一步加强城市生活垃圾处理工作,必将对固废行业整体发展形成利好。根据我们之前对城市生活垃圾行业的了解与研究,“十二五”期间将迎来垃圾焚烧发电行业发展黄金时期,各项相关政策和法规都也将会陆续出台。本次国务院工作会议提到垃圾分类、收费制度完善、监管加强等政策,也将对于垃圾焚烧发电行业的快速发展具有重要意义。
垃圾焚烧发电属于可再生能源发电当中的生物质发电,根据《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号) 生物质发电电价标准由各省(自治区、直辖市)2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价组成,补贴电价标准为每千瓦时0.25元。同时国家针对垃圾发电还采取多项优惠政策予以保护:一是发电量全部收购;二是免除了增值税的征收,并在所得税上享受减免政策;三是国家会以垃圾处理补贴的方式向企业支付服务费,即所谓的垃圾处置费。
基于以上国家政策的大力支持,我们有理由相信,我国垃圾焚烧处理比例将继续稳步提高。结合市场目前的发展态势,接下来一段时期,采用BOT等方式建设焚烧厂将逐步占据主导,2012~2015年将迎来我国焚烧发展的黄金期。
参考文献:
[1] 郑明辉.垃圾焚烧不应被妖魔化[J]. 城市管理与科技. 2009(05)
[2] 吴学龙,姜建生.环境园:破解城市生活垃圾难题之路[J]. 城市管理与科技. 2009(05)
关键词:垃圾焚烧发电;融资模式;对策建议
随着全球经济的发展,城镇化比率的不断攀升,世界垃圾的产生量也越来越多。尤其我国,有668个大中城市,并处于经济的转型期,资源、能耗大,加之人口基数多,垃圾的排放量更是惊人,每年约产生10亿吨垃圾,并以8%/年的速度增长。因此,垃圾的处理问题越来越引起人们的关注。
一、 目前我国垃圾的处理方式
我国垃圾的处理方式主要有一下三种:一是填埋处理,大概占到垃圾总量的50%;二是焚烧处理,约占到垃圾总量的12%;三是堆肥处理,大约占到垃圾总量的10%;余下的垃圾是未经过任何处理的。目前,我国的垃圾处理方式主要是以传统的填埋方式为主,对环境尤其是土壤造成严重的破坏。垃圾并不是百害而无一利,因为垃圾是一种可再生的资源,如果加以循环利用,则可达到变废为宝的效果。我国在2011年“关于进一步加强城镇生活垃圾的处理意见”中明确指出:在人高密度高,土地资料稀缺的城市,可以优先选择焚烧处理方法;2012年5月,国务院出台了“‘十二五’”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划”
提出要加大城市垃圾的无公害处理比重。利用垃圾焚烧发电,既可以处理掉大量的城市垃圾问题,又可以解决我国的能源问题。
二、 垃圾焚烧发电的动因
垃圾发电行业属于环保产业、新能源产业和市政基础设施的综合体,属于国家鼓励发展的新兴产业。国务院出台的“关于进一步加强城镇生活垃圾的处理意见”和“‘十二五’”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划”都明确鼓励垃圾发电等环保产业的发展,并在税收及补贴上给予相关的支持。尤其,2012年4月的“关于完善垃圾焚烧发电价格政策的通知”,明确规定,垃圾焚烧发电执行全国统一垃圾发电标杆电价每千瓦时 0.65 元。
我国从1979年开始征收排污费,并在2003年出台了《排污费征收管理条例》,对固体废弃物、水、噪声、气和放射物等五类113项征收排污费。并且,学术界一直在讨论征收环境税与资源税。我国的这种对于环保、循环产业的支持和补贴,对于高污染、高能耗企业的收费及准入限制,在一定程度上也催生了垃圾焚烧发电产业的发展。
三、 垃圾焚烧发电的建设融资模式对比
1.政府投资模式:
(1)优势:项目前期筹措、建设等有政府强制力作为保证。
(2)劣势:项目资金不足,财政压力大;由于缺乏专业的技术和人员,导致建设周期长,运营成本高,效率低下。
2.BOT模式:
(1)优势:引入外来资金,有利于缓解政府财政压力;投资与建设引入专业的公司和人员,有利于缩短建设周期,降低成本,提高运行效率;引入外来投资者后,政府与企业各持其能,可以加强监管,提高服务质量。
(2)劣势:垃圾焚烧发电是公益性、环保性项目,在项目移交之前由企业经营、管理,企业是以盈利为目的的,难以保证项目的公益性;双方之间的沟通、协调博弈等也会存在一定的成本。
3.TOT模式:
(1)优势:政府建设好引入企业运营,提高了运营期的效率;这种模式,企业运营,政府监管,可以强化对企业的监管;
(2)劣势:政府前期建设资金压力大,建设周期长,成本高,缺乏专业技术及人员团队;企业经营期满移交中,可能会造成国有资产的流失。
4.PPP模式:
(1)优势:政府与社会资金相结合,缓解了财政资金压力;引入专业的技术及人员,专业的人做专业的事,缩短了建设周期,提高了运作效率;政府与企业同事参与,相关监管,运作效率最高;费用较低;服务质量最高。
(2)劣势:双方存在着一定的监管及博弈成本。
四、 垃圾焚烧发电产业困境及对策建议
(一) 垃圾焚烧发电产业困境
垃圾焚烧发电项目特点是一次性投资大,然而各地方能够争取到国家财政补助的机会和数额有限,加之目前的生活垃圾收费制度尚未完善,导致各地方政府垃圾处理设施投资的资金缺口明显,引入社会资金使垃圾焚烧发电建设市场化成了当务之急。目前在我国,治污、环保投资仍以政府为主导,70%的资金来源于政府,而在欧盟等国家60%以上的环保投资来源于企业与个人,例如美国,治污、环保投入主要来源于政府投入与市场融资,发行市政券较为常见,在美国85%的治污资金来源于市场债券融资。
(二) 垃圾焚烧发电产业对策建议
1. 选择合适的建设、融资模式
通过文章的第三部分,垃圾焚烧发电建设与融资的对比分析,我们可以看出:采用BOT模式及PPP模式是比较不错的选择。目前国内垃圾焚烧发电项目基本上都是采用上述两种模式。通过引入外来投资专业团队,有较为丰富的项目操作经验,结合了投资商的专业性资金优势及政府方社会责任和协调能力,提高了双方的积极性,效率高,周期短;可不走弯路,有利于诸多工作并行实施,同时,全部引入外来社会资金或大部份资金,有利于解决建设资金的缺口问题,减轻政府财政压力;更有利于项目的快速推进。
2. 完善垃圾收费制度与相关税费制度
要想解决我国庞大的垃圾排放问题,必须从源头上入手,控制垃圾的排放量;实行垃圾分类,把各种垃圾加以分类,循环利用。我国虽然从1979年开始征收排污费,但是由于收费制度不如税收制度规范、健全,而且收费名目繁多,导致企业的税费负担沉重,要想解决我国垃圾焚烧发电的资金问题,减少企业与个人的垃圾排量,必须建立规范的税费制度,尤其要把现有的收费制度上升到税收制度,加以规范,纳入税收法律的范围内。(作者单位:马鞍山市城市发展投资集团)
参考文献:
[1]光大证券《环保行业2012年前瞻》[Z],2013-1-20.
[2]万联证券研究所《 “十二五”节能环保产业发展规划布点评 》[Z]. 2012-7-6.
关键词:城市生活垃圾,焚烧,处理,技术
中图分类号:C35文献标识码: A
前言:目前,垃圾焚烧仍存在较多争议,民众反对现象时有发生。要想更好控制生活垃圾焚烧污染,要接受公众监督,做到信息公开,更要从源头上做好垃圾分类,结束焚烧混合垃圾,尤其是焚烧含氯塑料、含重金属电子产品以及其他有毒有害垃圾,禁止一切工业垃圾进入生活垃圾焚烧厂。相比发达国家,我国垃圾成分复杂、含水率高、热值低、分类不到位,引进的国外先进技术并不实用,因此,开发适合我国垃圾自身特点的焚烧技术及设备、确保垃圾焚烧的安全性、降低投资及运营成本,将是发展的主要方向。
一、城市垃圾焚烧处理现状
随着我国城市化加速,城市垃圾问题日趋突出,全国城市垃圾堆存累计侵占土地已超过5亿m3,所致经济损失每年达300亿元人民币,且此趋势会随城市化进程加强。当前,垃圾处理方式主要有填埋、堆肥及焚烧,其中填埋约占50%,堆肥约占10%,焚烧约占12%,城市垃圾仍有近30%未进行处理。从三种垃圾处理方式应用效果看,焚烧在投入成本、环境保护、能源转化等方面存在显著优势;且焚烧处理所表现的特点,如最大限度降低垃圾重量、减小垃圾体积、直接进行处理、分解垃圾中有毒物质等,适应了城市垃圾排放构成的处理需求。从垃圾焚烧处理应用现状来看,焚烧处理法虽未在我国城市范围内广泛应用,但有所推广。20世纪80年代深圳垃圾焚烧发电厂的建立与成功运行,为垃圾焚烧发电提供经验;我国自行研究的乐山市凌云垃圾焚烧炉可实现日处理垃圾30t,且能在不使用辅助燃料的情况下连续燃烧;FDLIF-50B生活垃圾焚烧炉,生活垃圾处理能力为50t/d;哈尔滨垃圾焚烧发电厂应用日本流化床焚烧技术,适时电脑网络监控,实现日处理垃圾200t以上,排烟标准达到我国环保标准;上海浦东御桥工业园所建千吨生活垃圾焚烧发电厂,可实现年处理垃圾36.5万t,且能实现向城市供电。此外,杭州进行垃圾焚烧“西部规划”,选取九峰区域进行建厂,并设计日处理量为3000吨,所排烟气符合欧盟标准;成都在龙泉驿区建立垃圾焚烧厂,实现日处理量 800t;山东、福建、河南、安徽等省纷纷建立垃圾焚烧处理厂等;同时,国家已确定在不同区域建立百家垃圾焚烧处理厂,这为我国城市垃圾焚烧发电提供了支持。但从我国垃圾处理厂建设来看,主要靠引进国外技术与设备,自行研发项目较少,所需设备及运行费用较高,要实现焚烧垃圾处理厂综合效益,还应加强焚烧设备及技术的研发及外在设备与技术的合理运用。
二、垃圾焚烧处理技术及工艺
城市垃圾含有水分、灰土较多,在进行焚烧焚烧处理时必须选择对应的焚烧设备、焚烧技术及烟气处理工艺,以保证垃圾焚烧效果。当前,主要焚烧技术有:流化床焚烧技术,其主要优点有:1) 操作方便,运行稳定。垃圾破碎混合后,质地较为均匀,流化床以石英砂为热载体,避免了床急冷急热,燃料稳定燃烧;垃圾干燥、着火、燃烧及后燃烧几乎同步进行,无需进行复杂调整,易于实现自动化,且能在短时间内启动与停止,可连续燃烧。2) 有效避免二次污染。焚烧时对有害物质进行处理,仅采用流化床,便能够将NOx含量降至100ppm以下。同时,减少了废水产生,避免了金属污水。3) 寿命长、投资省,适于大型化发展。但此设备消耗动力较大,磨损较为严重,须加强设备维护与保养。回转窑焚烧优点有:1) 回转窑燃烧适应范围较广,能焚烧不同性能的废弃物。2) 机械零件较少,故障较少,可长时间连续运行。但其热效率较低,所需辅助燃料消耗较多时,会产生有臭味、温度低的气体;窑身长,占地面积达;炉排结构较为严格,成本较高。炉排型焚烧时不需要对垃圾进行严格预先处理,炉排运动可实现垃圾处理的机械化。但在使用此设备时,需考虑垃圾的停留时间、搅动及翻转。由此可见,流化床焚烧技术综合性能较好,尤其适应我国垃圾热值相对偏低的实际,故其发展前景最好。随着标准的提升,现有的垃圾焚烧厂可能要进行技术改造才能达标。更严格的排放标准,有利于公众接受垃圾焚烧这一处理方式,同时也将促进尾气处理系统、烟气在线监测等技术的创新与发展。
三、垃圾焚烧处理技术的发展及前景展望
随着科学技术的发展及对外开放的加强,一些新技术被运用到垃圾焚烧处理中,如垃圾燃料(RDF) 处理技术、气化等,且表现出独特的优势,这为垃圾焚烧处理提供了支持。RDF技术一般采用循环流化床及内循环流化床技术,可大规模处理生活垃圾,如我国较为发达的城市广州、上海、深圳等,垃圾排放量大、热值高、能源较为紧张,可使用此技术;但由于此技术起步较晚,其制造工艺、燃烧方式、炉内脱氯机理、排灰处理等尚未探明,此技术应用受限;因此,要推进此技术发展,必须结合我国城市实际状况、技术条件选择炉型,加强焚烧技术、净化技术、废水处理技术等研究。气化技术是根据空气流体力学原理,使炉体内生物质在空气及一定温度作用下,充分裂解后产生可燃性气体,或是燃料经制气室,在封闭、缺氧环境下,利用干流热解及氧化反应后产生可燃气体,进而实现生物质原料造气、燃气净化、自动分离等功能。这不但使垃圾再利用,提升了资源利用率,且通过燃烧垃圾实现热能、电能等转化,适应了我国城市能源紧张、生态城市建设的要求,具有良好的发展前景。
四、推进城市生活垃圾焚烧处理发展的途径
一方面,强化政府与垃圾焚烧行业的规范化行为,解除民众疑虑。一些民众抵触垃圾焚烧的原因在于,垃圾随处焚烧、焚烧后产生有害气体等。对于此,政府应加强对垃圾焚烧的规范化管理,制定相关法律制度、政策规定垃圾焚烧行为;设置专门监督部门,监督垃圾焚烧;强调环保部门、垃圾管理部门、监督检查部门的职责,改变多头管理、多头分权、多头管理效率低的局面,进而保证垃圾焚烧规范进行。垃圾焚烧厂应端正自身行为,严格按照环卫行业许可、国家环保标准等选择合理地垃圾焚烧设备、技术等,以保证垃圾焚烧实现最大化效益。另一方面,加强宣传教育。以社区、电台、媒体等路径,向民众介绍宣传垃圾焚烧、填埋、堆肥等垃圾处理方式,使民众了解垃圾焚烧的综合效应;以社区活动、环保竞赛、垃圾焚烧知识问答等方式,促使民众参与到垃圾焚烧处理活动中,并以此刺激民众形成垃圾分类放置、减少垃圾排放等日常行为习惯,进而减少垃圾污染与治理。
五、结语
焚烧法适应了城市垃圾构成特点,且具有环保、经济、社会效益,而要进一步推广此方法,必须结合我国城市垃圾特性进行焚烧技术、系统设备、工艺研究,尤其要加强国内化技术研究,同时,发挥政府、焚烧厂、公众等多方面力量,以推动焚烧法推广,最终推动城市和谐、持续发展。
[参考文献]
[1] 陈红霞.关于城市生活垃圾焚烧发电的现状及发展对策[J].大科技,2014.
8月底,随着自然之友、自然大学等18家民间环保组织向德国复兴信贷银行发出公开信,要求公众参与由其投资的南宫垃圾焚烧发电厂项目,有关垃圾焚烧的争议再次成为公共话题。
垃圾是放错了地方的资源。根据规划,“十二五”期间,中国将建设垃圾发电厂200多个,面对这样一个上千亿元的产业,如今却正在遭遇资源和公众参与的双重困境。垃圾发电将如何突围?
“北京式”分类
垃圾只有进行了分类,才具备了发电的基础,然而,目前的垃圾分类依然流于形式,造成了“上游资源”的严重匮乏。
站在一个小型的垃圾回收站的大门前,一股刺鼻的恶臭扑面而来。一辆环卫垃圾车正在进行垃圾装车作业。接连三辆环卫垃圾车来了又走,都是将所有的垃圾一股脑的全部装车拉走,完全不见有任何分类操作的痕迹。
一位环卫工人告诉《能源》杂志记者,所有的垃圾都是运送到垃圾转运站再进行分类处理。垃圾在垃圾转运站会被分为有机物和无机物,可利用和不可利用。垃圾随后就会被运往填埋场、焚烧厂、堆肥厂等地。
在转运站,垃圾将会经过粗分、筛选、风选、多项处理、再风选、再筛选等工序层层分类。不同类别的垃圾会分离出来,然后被送往不同的处理终端。
在走访多家转运站后,记者发现并不是所有转运站都能全数做到有效的垃圾分类。这意味着依旧会有许多的垃圾会不经分类而被处理。而严格地按照“餐厨垃圾、厨余垃圾、可回收物、其它垃圾”类别,从垃圾投放阶段就开始进行的垃圾分类在北京除了个别试点社区之外,也是再无二家。
记者实地走访了作为处理终端的南宫堆肥厂,尽管进入该厂的垃圾经过转运站筛选,仍是夹杂着大量废塑料、废纸屑、一次性筷子的混合垃圾,甚至可见废电池、废旧药品等应严禁进入堆肥生产线的有害垃圾,厂区周围也是恶臭环绕。
“北京的垃圾分类只是集中在了最终端的分类处理,这无疑大大降低了垃圾分类的效果和效率”,自然大学垃圾学院负责人陈立雯女士不无感慨地向《能源》杂志记者说道。在她看来,垃圾分类是一项系统性的工程,它包括垃圾分类投放,分类收集,分类运输和分类处理。由于北京的垃圾分类不彻底也直接导致了许多不适合焚烧的垃圾进入了焚烧的过程,从而产生大量的有害物质也影响了垃圾焚烧的效率。
最直观的例子就是,投入焚烧炉中的垃圾由于有着大量的厨余垃圾没有分类出来,导致垃圾中的水分含量过高,垃圾极难被点燃。发电厂不得不投入煤或者油来作为引燃物,无端增加了一笔成本支出。
事实上,对于政府决策者而言,垃圾焚烧发电作为一种城市生活垃圾处理方式之一,拥有良好的社会收益,对于投资者而言,其经济收益更是丰厚可观。
4月10日,发改委了《关于完善垃圾焚烧发电价格政策的通知》,垃圾焚烧发电执行全国统一垃圾发电标杆电价每千瓦时0.65元,且垃圾焚烧发电上网电价高出当地脱硫燃煤机组标杆上网电价的部分,实行两级分摊。当地省级电网负担每千瓦时0.1元;其余部分纳入全国征收的可再生能源电价附加解决。
0.65元的这一价格高于国内很多地方入户电价,这对于垃圾焚烧发电厂来说意味着巨大的利益空间。扣除消耗,每吨生活垃圾燃烧可以产生的电量是300度到450度之间,北京市目前唯一运行的高安屯垃圾焚烧发电厂年发电量是2.2亿度。那么一年的上网电价就1.4亿元。
除了上网电价的收益之外,垃圾焚烧发电厂还有来自政府补贴的每吨150元垃圾处理费,高安屯目前日消耗垃圾1600吨,计算下来一年也有8760万元的垃圾处理费收益。高安屯的总投资是9亿元人民币,在不计算日常运营成本的情况下,高安屯仅需四年左右的时间就可以收回成本。按照国家规定,垃圾焚烧发电厂的运营期是25年,这无疑是一项蓝筹投资选择。
公众参与缺失
高额的利润足以让投资者趋之若鹜,而解决“垃圾围城”的社会效益又催促着政府为其放行。但是,城市是否拥有完整有效的垃圾回收处理系统?公众是否能够有效参与到垃圾焚烧项目的审批?垃圾焚烧厂的排放是否满足排放标准?
这些都成了悬而未决的遗留问题,如果最终集聚,进而引发成为,最终将会成为未来垃圾焚烧发电项目的“定时炸弹”。2009年的广州番禺生活垃圾焚烧发电厂选址问题,引爆了大规模的抗议浪潮,一度成为社会舆论的焦点。
事实上,垃圾焚烧历来存在争议,但最终化解争议的始终是制度弹性和技术进步,其中增加透明度是消除公众担忧的关键所在。
90年代以来,随着垃圾焚烧的负面效果不断显现。世界范围内掀起了一股反对浪潮,日本的垃圾焚烧厂规模和数量不断缩小,更极端的例子是美国,70年代旧金山曾爆发大规模的反对垃圾焚烧发电厂的抗议活动。尽管这并没有终结美国的垃圾焚烧,但是90年代以后美国几乎没有新建过垃圾焚烧发电厂。
尽管如此,垃圾发电并非落后产能或是被淘汰的技术,在很多国家特别是欧洲国家,垃圾焚烧发电依然是处理生活垃圾的重要手段。
无论是欧洲的大干快上,还是美国的谨小慎微,抑或是日本的“去而复返”,发达国家在处理垃圾焚烧发电厂问题时,总是能够实现透明化的决策和最高程度的公众参与。从制度上限定垃圾焚烧发电的环保标准,让公众切身参与到垃圾焚烧发电项目的筹备和建设中去,这才保证了无论是哪一种垃圾焚烧发电政策,都能够以最小的阻力推行下去。
反观中国,尽管2003年《中华人民共和国环境影响评价法》公布已有近十年,国内垃圾焚烧发电厂也一直按照相关法规都完成了环评,但是实际上无论是环保组织还是公民个人,都没有能够按照国家的法律规定取得环评报告的信息。
“垃圾焚烧电厂预计处理的是哪些种类的垃圾?规模有多大?环评报告的结果是怎样的?这些信息都是应该公开,但从来没公开。”陈立雯说道,“每个垃圾焚烧发电厂项目开工之前,公众只能得到一个该项目已经通过环评的结果,而所有具体的数字都像谜一样困扰着我们。”
此前,陈立雯曾经参与到四川一个垃圾焚烧项目中,和公众沟通路径不畅的问题至今让其印象深刻。政府决策者在没有举行听证或是其他征求公众意见的方式的情况下,将四个垃圾焚烧厂建设在了城市的东南西北四个方向。
【关键词】垃圾发电、可行性研究、垃圾焚烧技术、烟气净化技术、社会效益
引言
新疆天富热电股份有限公司系国有控股上市公司,是新疆唯一一家集热、电联产,水火电并举,发、供、调一体化的能源工业企业,公司所属分、子公司共22家。随着新疆大发展的战略决策和火力发电基地的确立,公司目前正陆续建设以330MW、660MW为主力机组的火力发电厂,按照公司十年的远景规划,公司总装机容量将达到320万千瓦。为了能够确保垃圾焚烧发电项目的顺利投产、安全生产发电,笔者就谈谈此项目的可行性研究。
2 垃圾发电
所谓“垃圾发电”,就是将垃圾通过特殊工艺和流程,对垃圾进行分拣、发酵、脱水、加热、焚烧等,产生热能,通过转化,实现发电及综合利用。而垃圾在焚烧过程中,会产生大量有害气体及剧毒致癌物二恶英,为了消除这些二次污染,可在垃圾焚烧处理过程采用各种先进技术。
目前采用的方式有:
(1)煤炭、垃圾混合燃烧系统技术。
(2)采用加拿大的操控气型垃圾焚烧炉。
(3)中和反应塔和腹膜过滤器烟气净化系统的垃圾发电。
(4)采用rdf-制煤气-供锅炉,即“煤气”及火燃烧技术采用循环流化床焚烧技术。
(5)美国的电热解气化,处理垃圾技术。
这些技术在焚烧垃圾处理中,都能满足环保的要求。为城市的垃圾处理达到无害化、减量化和资源化处理。创造良好的社会效益和经济效益。
3 可行性研究
我国的城市生活垃圾成分杂(往往混杂了大量尘土和砖头瓦块等建筑垃圾)、水分重(我国部分城市生活垃圾平均含水率50%-55%)、热传值低(每公斤热值只有750到1100大卡),我们可以采用煤粉和垃圾混合燃烧的方式来提高垃圾的燃烧效率和热效率。对于烟气处理我们可采用二次燃烧及尾气综合处理回收的方式来进行处理,使其排放率低于国内或接近国际的排放标准。
3.1 设计原则、厂址及规模
项目以实现垃圾处理无害化、减量化、资源化为目的,以技术先进、操作可靠、环保达标、经济合理、节能减排为目标,充分体现循环经济和以人为本的设计理念。
将石河子垃圾焚烧发电厂建于石河子市北工业区,距城区正北方向约15.2公里,总面积189亩,南侧是北十五路,东侧是东九路,西南约1000米是天业化工城,距东北方向约720米有一养牛场,除此之外,厂址周围300米无居民房屋。
采用两台日处理生活垃圾800吨的循环流化床焚烧炉,配一台12MW抽汽凝汽式汽轮发电机组,近期蒸汽全部用于发电,远期抽汽对外供热。焚烧炉线年运行时间不低于8000小时,厂发电量供本厂自用电外,富余电量送外网售电。
3.2 垃圾焚烧技术
本项目设计日处理生活垃圾800吨,年处理29.2万吨,最高日处理量1000吨,采用循环流化床焚烧技术,焚烧炉线年运行8000小时。由于生活垃圾中含有渣土比例较大及流化床垃圾炉对入炉垃圾粒度要求小于100mm,所以进厂垃圾需进行筛分、破碎预处理。预计经处理后的垃圾热值可达1150-1880Kcal/kg,与辅助燃料掺烧,可降低成本。由于石河子市煤资源丰富,选用燃煤作为辅助燃料,低位热值为5153Kcal/kg,按照国家政策允许的掺烧比小于入炉燃料的20%,入炉垃圾:煤=1:0.25,混合后的燃料比值为2061Kcal/kg.
3.3 烟气净化技术
在垃圾焚烧过程中产生的烟气中含有各种各样的污染物,主要有粉尘,HCL.HF及NOX、SOX等酸性气体,重金属及其盐类等待,此外在烟气中还含有二恶英等有毒气体。烟气净化系统采用尿素脱酸、干法脱硫、反应塔、活性炭脱除重金属及二恶英、布袋除尘器相结合的烟气净化工艺,HCL.HF及NOX 、 SOX的去除率可达99%,NO2的去除率可达95%,二恶英的去除率可达99%,烟气处理系统并配有在线检测装置,以确保各项污染物排放浓度满足国家排放标准的要求,并建一座高度为80米的烟囱,净化后的烟气经烟囱排至大气。
3.4 自动控制技术
本项目采用杨机炉电集中控制,焚烧系统、烟气净化系统、热力系统和电气系统的监控采用一套DCS系统,包括数据采集系统(DAS),生产过程调节控制系统(MCS),设备顺序控制系统(SCS),以及联锁保护等功能。温度、压力、流量、氧量、水位等进入过程控制站,实现对运行参数的自动连数测量和主要设备运行状态的监控,并对主要运行参数实行自动调节。
3.5 资金和人力保障
石河子建垃圾发电厂预设计投入3.8亿的资金,配有12MW的小型发电机组,目前项目正处于中期施工阶段,主厂房已封顶,汽轮机、锅炉等设备已经安装到位。同时公司从东电、西电、南电等发电单位分次分批抽调一些有丰富工作经验的优秀运行、检修人员,前期到山西太原弘乔绿色能源有限公司垃圾发电厂学习新知识、新技术、新工艺,后期全程跟踪厂家安装、调试技术学习,为项目顺利安全发电提供强有力的人力保障。目前,项目资金已使用1.6亿,工程已进程到一半.期间在2013年2月24日,召开了居民听证会,对方圆4.5公里的居民进行了大量的宣传和调查,并取得了附近居民的认可.同时2013年6月19日环评也顺利通过了兵团环保局的正式核准手续,2预计2014年8月30日将投入试运行,建成新疆唯一一座垃圾焚烧发电厂。
被看成是朝阳产业
城市化让中国大多数的城市陷入了垃圾围城,从政府到研究机构,垃圾处理成为了长年研究,长年都得不到解决的老大难问题。统计数据显示,2006年北京市垃圾的日产量为13000吨,全年生产495万吨,而且每年将以8%的速度递增。我国目前处理生活垃圾的方法除露天堆放外,还有卫生填埋,这种方法虽然解决了露天堆放产生的问题,但是缺点是建填埋场占地面积大,使用时间短,一般十年左右,成本高。一般来说,现处理一吨垃圾花103.49元,一年的处理费用就是五个亿左右。还不包括建设垃圾处理场的费用,建一座大型垃圾填埋厂就得花两亿,建一座大型垃圾焚烧厂就得花二十多亿。当前大量未经分类就填埋或焚烧垃圾,既是对资源的巨大浪费,又会产生二次污染。
根据国家环保总局预测,2010年我国城市垃圾年产量将为1.52亿吨,2015年和2020年将达到2.1亿吨。2005年大中城市垃圾中有机物含量将达到70%以上,含水率在50%左右,并配合垃圾分类等措施,到2010年大中城市的生活垃圾基本能够达到直接焚烧的要求。
垃圾发电作为处理可再生垃圾的一种方式,正在被看好。2002年上海建成了其首家垃圾焚烧发电厂,处理来自浦东全区的生活垃圾,在一定程度上缓解了城市垃圾的压力。该厂的设计垃圾日处理能力是1094吨,目前每天垃圾的焚烧量保持在1100-1200吨;设计日发电能力是408兆瓦/小时,目前日均发电量在350-400408兆瓦/小时。
天津市首座垃圾焚烧发电厂正在建设之中,总投资5.7亿元,估计建成后全年可处理垃圾40万吨,天津市区生活垃圾的四分之一将被焚烧处理。设计发电装机容量为18兆瓦,日发电量35.1万千瓦时,年上网总电量为1.16亿408兆瓦/小时,相当于每年节约标准煤4.8万吨,真正实现了对垃圾的资源化、无害化处理。
目前,锦江集团在浙江、山东、河南等省已经有10多座垃圾发电厂和能源综合利用电厂。而武汉、西安,兰州、沈阳等地,将是公司下一步的投资城市。“环保能源是集团的高速增长产业。”2006年福布斯财富中国榜位列前茅的钭正刚毫不否认这个行业就是公司未来增值的筹码。
垃圾变身新能源
从20世纪70年代起,一些发达国家便着手运用焚烧垃圾产生的热量进行发电。欧美一些国家建起了垃圾发电站,美国某垃圾发电站的发电能力高达100兆瓦,每天处理垃圾60万吨。
今天的德国,垃圾发电厂每年要花费大量的资金,从国外进口垃圾。据统计,目前全球已有各种类型的垃圾处理工厂近千家,预计3年内,各种垃圾综合利用工厂将增至3000家以上。科学家测算,垃圾中的二次能源如有机可燃物等,所含的热值高,焚烧2吨垃圾产生的热量大约相当于1吨煤。如果我国能将垃圾充分有效地用于发电,每年将节省煤炭5000至6000万吨。
在中国,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,则从现在到2010年需要新建日处理能力为3.2万吨的垃圾焚烧设备。可以考虑在大中型城市建立处置能力在500吨/日以上的大型垃圾焚烧装置30处,新增发电总装机288兆瓦,年发电量可达到2太千瓦时;新建处置能力150-500吨/日的垃圾焚烧装置35处,新增发电总装机105兆瓦,年发电量0.75太千瓦时。
我国中央和地方政府都很支持垃圾焚烧发电产业的发展,目前建设的垃圾焚烧发电装置的投资大都来源于当地财政,都是在经济条件相当好的大中城市。国家环保总局在2000年出台了有关垃圾焚烧发电的污染控制标准和规范。中央在2001年11月出台了对垃圾焚烧发电项目实行增殖税即征即退的优惠政策,这一政策非常明确且易于操作。
此外,国内的一些机构正在进行通过法律条文形式鼓励可再生能源发展的研究以及其它相关的准备工作。参考国际上的经验,垃圾焚烧发电可以作为被鼓励的技术之一包含其中。欧洲在垃圾焚烧发展方面的成功经验可以借鉴,它是与欧洲各国垃圾处理的体制和政府制定的优惠政策密切相关的。
从体制上,垃圾处理和资源化利用已经成为成熟的产业,大部分由私营公司和企业来运营,政府通过垃圾收费政策从垃圾排放者中筹集资金,支付给垃圾处理企业,常常通过竞标确定垃圾处理的价格;从标准上,欧洲各国制定严格的垃圾焚烧标准并严格执行;从政策上,欧洲各国通过立法或优惠的政策鼓励垃圾焚烧发电项目的实施,如英国在其非化石燃料公约、德国在其新能源法中都规定:垃圾直接焚烧发电的电力电量强制上网,并实施电价补贴或绿色电价因此我国也应考虑逐步制定合理和优惠的政策促进垃圾焚烧发电的发展。
技术成熟加速市场发展
垃圾发电的增长依然较慢,究其原因主要是受一些技术或工艺问题的制约,比如发电时燃烧产生的剧毒废气长期得不到有效解决。
专家认为,随着垃圾回收、处理、运输、综合利用等各环节技术不断发展,工艺日益科学先进,垃圾发电前景乐观。
目前我国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,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。
第二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。
关键词:生活垃圾;焚烧处理技术;现状分析;发展情况
中图分类号: R124.3 文献标识码: A
一、生活垃圾的特点
1.1 垃圾产量
我国人口多,因此,在日常生活中产生的生活垃圾量大。现在,我国每天产生的生活垃圾是非常巨大的,这样就导致很多的城市在发展过程中陷入了垃圾包围之中,垃圾的过多出现导致城市土地面积也在不断减少,因此,垃圾处理已经成为了城市发展过程中对城市生活质量影响最大的因素之一。
1.2 生活垃圾的主要成分
生活垃圾在成分上是非常复杂的,其中含有很多的有机物,在长期存放过程中会发生化学反应产生大量的细菌,在有机酸溶解金属的情况下会产生重金属污染物。通常生活垃圾是可以分为可降解的有机物,例如蔬菜、纸张、木制品;固体永久性废弃物,例如砖瓦;工业产品废弃物,例如塑料和橡胶等。
1.3 影响垃圾产生量的主要因素
垃圾产量的不断增多,会导致城市在发展过程中出现产业结构、消费结构以及消费水平和城市市政管理水平出现很大的变化,现在,人们在环保意识方面也发生了很大的变化,因此,在对垃圾进行处理的时候对垃圾回收率以及垃圾产生量进行控制。现在,城市在发展过程中,城市化速度在不断增快,因此,在城市发展过程中垃圾产量也在不断增多,对城市用电也有很大影响。
二、焚烧处理技术的现状分析
焚烧是城市生活垃圾处理的有效途径之一,是指一定量的过剩空气与固体废弃物在焚烧炉内进行氧化反应。将垃圾用焚烧法处理后,剩余残渣量只有原垃圾量的5%~20%,在此过程中还可消灭各种病原体,将有毒有害物质转化为无害物,比较适合于可燃物含量较高的生活垃圾。由于焚烧并不是资源化利用的方法,因此只有对于那些没有回收利用价值、可以回收热能的废物进行焚烧才科学合理。
固体永久性废物在进行处理的时候,不仅仅能够利用填埋法进行处理,同时也能使用焚烧的方式来进行处理,焚烧处理过程是分为三个阶段的,分别是干燥、燃烧和烧透。在进行焚烧处理的时候,要保证温度不会低于 1100度,在温度低于这个温度的情况下会产生对环境有害的气体,因此,在进行焚烧的过程中要对温度进行很好的控制。在焚烧方式上也要进行必要的研究。因此,在进行垃圾焚烧的时候,要对焚烧的方式进行控制。
我国垃圾焚烧技术研究始于20世纪80年代中后期。深圳市于1985年从日本引进2台日处理能力为150t的垃圾焚烧炉,成为我国第一座现代化垃圾焚烧厂。据建设部资料统计:截至2006年底,全国共有生活垃圾焚烧厂69个,处理能力1138万t。焚烧处理量占垃圾处理总量的比例约为13%,与2005年相比,上升了3%。
随着焚烧市场的扩大化,国产焚烧炉应运而生,一些国产焚烧炉厂家相继诞生,并建设了一些中小规模的垃圾焚烧设施。我国国产焚烧炉的建设情况见表1
表1
一般情况下焚烧1t城市固体废弃物可以产生约400~700kW・h的电力。从烟气中回收热量用于蒸汽发电或者供热。既达到了垃圾减量化、无害化处理,又实现了资源再利用。20世纪50年代,德国和法国率先将垃圾焚烧发电技术应用实际,而我国首次引进垃圾焚烧发电技术的也是深圳市第一座现代化垃圾焚烧厂。由于其投资和运营成本高,而且焚烧过程的气体(如二恶英)和灰烬可能会造成二次污染,近年来,垃圾焚烧法在国内外已开始进入萎缩期。焚烧排放的烟气成分如表2所示。
表2
由表5可以看出,在焚烧中二恶英及呋喃类物质严重超标,垃圾在燃烧过程中产生的二恶英占二恶英产生总量的95%以上,对于二恶英的控制尤为重要。焚烧前要进行垃圾分类处理,将含氯物质分拣出来,减少氯源及金属催化剂进入焚烧炉;在焚烧过程中添加含硫、氮物质抑制二恶英的生成;对于已经生成的,通过添加活性炭或者SCR系统将二恶英消耗掉或者尾气除尘处理。现代的垃圾焚烧炉都配有良好的烟尘净化装置,减轻对大气的污染。
尽管如此,目前仍有超过15个国家和地区,对垃圾焚烧实施了部分禁令。我国垃圾焚烧技术比较落后,其中存在的问题集中在以下方面:①各地垃圾成分复杂,由于厨余垃圾的大量混入导致垃圾热值降低,在燃烧过程中出现燃烧不充分的问题;②由于燃料中含有大量的硫、氟、氯等,在燃烧过程中会产生硫酸、氟化氢、氯化氢等酸性气体,腐蚀焚烧炉。
三、垃圾焚烧处理的优势
3.1占地面积小、生命周期长
填埋和堆肥场地一般需要十几hm2以上,大型的需要几十hm2,占地面积非常大,特别对经济发达土地资源紧张的城市更不适合。另外填埋场地生命周期一般在10-12年之间,周期较短结束后需要重新找地新建。而焚烧场地按处理量同等情况下约为填埋和堆肥场地的2/5,大大节约了土地资源,就是说建一填埋场的面积至少可以建两个以上的垃圾焚烧厂。同时垃圾焚烧厂设计使用寿命一般在30年以上,有的甚至达到50年可以在几十年的期间内处理周边生活垃圾,对城市发展及规划起到很大作用,很灵活。
3.2运行成本低
生活垃圾堆肥处理运行成本估算如表3所示
表3
生活垃圾填埋处理运行成本估算如表4所示
表4
生活垃圾焚烧处理运行成本估算如表5所示。
表5
从以上表格数据对比中不难看出垃圾焚烧处理运行费用比填埋及堆肥费用要低得多。
3.3环境效益分析
我国目前的城市生活垃圾处理做常用的为卫生填埋和堆肥,垃圾焚烧技术的应用只占2%,而采用焚烧工艺处理城市生活垃圾可以从垃圾中回收大量的金属和热能,不仅避免了因垃圾长期堆放而产生臭水臭气的问题,同时通过对焚烧烟气的技术处理能是烟气中污染物含量达到国家规定的标准,排放到大气中后不会对大气产生进一步的危害,是城市生活垃圾的较为理想的处理方式。
3.4经济效益分析
生活垃圾焚烧技术由于其具有诸多优点给我们的生活带来很大的经济效益。 ①无害化程度高,通过焚烧处理生活垃圾能为市民营造一个良好的空气环境,对人体的健康成长有很大的帮助。②资源化效果好,生活垃圾经过焚烧过程获得以高温烟气形式的热能,通过余热锅炉将能量传递给水,使水转变为蒸汽,可用来进行余热发电、供热和电热联产。③适应能力强,焚烧过程对生活垃圾要求低。④减容减量效益明显。
四、垃圾焚烧处理技术的发展、焚烧发电厂的建设将进一步加快
我国先后建设了50多座垃圾焚烧发电厂,焚烧处理所占比例从2%增加到13%。焚烧发电技术逐渐成为主要的垃圾处理手段。焚烧发电BOT模式(建造-运营-移交)从性质上分析,介于公有公营与私有私营模式之间,通常由政府部门把特许权授予某一法人(国内、国外、合资的企业/公司,企业/公司的性质或国有或私有)从事基础设施或系统的融资和建设,并赋予该法人在一定期限内(如10~30a)以商业化方式经营该设施的权利,期满后把该设施移交给政府部门。BOT的特点是:投资法人需要在特许经营权期限内回收投资,还本利息,并取得期望的商业利润;政府需支付一定的垃圾处理补贴费。从目前我国垃圾焚烧厂的建设运营经验来看,政府加强对BOT项目的监管显得尤为重要。在特许经营协议中,应明确焚烧飞灰、渗沥液处理等项目边界条件,以规避政府政治的社会风险。垃圾焚烧发电厂BOT项目建设的基本范围一般是在项目用地的红线范围内,跨越红线的设施一般包括输变电设施、废水处理设施、炉渣处理设施、飞灰处理设施等。
结束语
随着我国经济总量的高速发展,垃圾堆积量也在急剧增长,现已高达60亿吨,已占用可耕地面积高达5亿平方米,仅此一项,直接经济损失就达80亿元人民币。据统计,目前我国大中小城市日产垃圾近1吨,而且,每年还在以2%~5%的速度增长。数量巨大的人口消费和日益扩展的城市规模,已使我国成为世界上垃圾包袱最重的国家之一,各种难以及时处理的工业垃圾、城市生活垃圾和医疗垃圾已对人们的生存环境构成巨大的威胁。勿用置疑,垃圾焚烧处理技术具有广阔的应用前景,会带来具大的社会与经济效益。
参考文献:
关键词:生活垃圾焚烧炉;机械炉排炉;常见故障;解决方法
中图分类号:X731文献标识码:A文章编号:1674-9944(2013)10-0265-03
1引言
垃圾焚烧在国外已有先例,在国内的应用也日趋成熟,垃圾焚烧发电已经被列入国家发改委《可再生能源发展“十一五”规划》。2012年4月19日,国务院办公厅印发的《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》明确表示,到2015年,全国城镇焚烧处理设施能力达到无害化处理总能力的35%以上。“十二五”期间,我国城市生活垃圾无害化处理设施建设投资总量将达2636亿元。随着生活垃圾焚烧发电厂技术的发展,机械炉排焚烧炉也逐渐成为各企业的首选。因此,解决机械炉排炉在运行中的各种故障尤为重要,以此来保证垃圾焚烧炉能够安全、稳定、连续的运行。
2生活垃圾焚烧炉系统简介
2.1生活垃圾焚烧炉的组成
生活垃圾焚烧炉由液压装置、燃烧设备、给料装置、炉排装置、排渣装置、炉墙及密封装置、供风装置、吹灰装置、空气预热装置等组成。
2.2生活垃圾焚烧炉焚烧流程
垃圾由垃圾吊车从垃圾池吊入给料斗后进入落料槽。落料槽连接给料斗和焚烧炉的炉膛。它是由一个从顶部到底部尺寸逐渐增大的矩形横截面管组成。给料斗和落料槽的垃圾质量组成了焚烧炉给料备用容量,并确保了焚烧炉和外界的密封。落料槽上部,设一个隔离门,以使启动和关闭期间焚烧炉与外界之间的气密性,它的控制由液压气缸完成。根据燃烧控制的指令,使用给料器按设定的速度将垃圾推入炉内。给料器带有若干推杆,每个推杆都由液压驱动。焚烧炉由多列炉排组成,炉排为25°倾角,每一列炉排的活动框架带动框架上的炉排片完成机械运动,活动框架由液压驱动。垃圾经过干燥、燃烧和燃尽段,实现完全燃烧,使炉渣中的残留可燃物控制炉渣热灼减率≤3%,炉渣最后送至出渣机。垃圾燃烧状态,操作员可通过设置在焚烧炉后端摄像头,在中控室工业电视上监控。
焚烧炉助燃一次风由一次风机从垃圾池上部抽出,经蒸汽-空气预热器加热至230℃后,进入炉排底部的公共风室,最后经各风室空气调节挡板进入炉膛助燃,一次风还起到冷却炉排片作用。一次风的风量是通过一次风机变频器调速和风门来控制。
焚烧炉助燃二次风由二次风机从焚烧锅炉间抽取,经蒸汽-空气预热器加热至166℃后,分别进入焚烧炉膛前拱、后拱的二次风喷嘴喷入炉内,以使空气、烟气搅混,使可燃气体二次燃烧,将烟气中的CO浓度降到最低,并使烟气在850℃环境下停留2s以上,以确保二英全部分解。二次风的风量是通过二次风机变频器调速和风门来控制。
为了控制一、二次风温度,在蒸汽-空气预热器的蒸汽进口管道设调节阀控制。加热一次风的蒸汽-空气预热器为三段式,加热二次风的蒸汽-空气预热器为一段式,一次风蒸预器二段和二次风蒸预器的加热蒸汽来自汽机一级抽汽,其参数为1.4MPa,300℃,一次风蒸预器一、三段加热蒸汽为抽自锅炉汽包的饱和蒸汽,其参数为4.4MPa(a),256℃。蒸汽-空气预热器加热蒸汽的疏水通过疏水器排到除氧器或疏水扩容器。
垃圾焚烧后产生的炉渣在出渣机中用水熄灭、降温,然后由液压驱动出渣机器将炉渣推出。出渣机中水的另一作用是水封,以防止空气通过出渣机漏入炉内,保证炉膛负压。炉排间隙的少量落灰由压缩空气通过倾斜灰管吹入出渣机。
3 SITY2000机械炉排简介
德国马丁公司SITY2000炉排(见图1)为逆推炉排,炉排与炉排片均向下倾斜,整个炉排无阶段性落差,送气孔设在炉排片两侧,有自清扫作用,可动炉排片与固定炉排片呈阶梯式纵向交互配置。炉排上垃圾靠重力向下方滑落,底层的垃圾受可动炉排片逆向运动的推力而涌向上层,达到翻搅的作用。炉排片分为固定和活动两种,间隔排列。当一排活动炉排片向前运动时,被固定炉排片隔开的相邻活动炉排片则向后退,这样的设计保证使垃圾得到很好地搅拌和混合。由于炉排的特殊运动,可使炉排上的垃圾层有规律地形成小的高峰和低谷,使垃圾不停翻动,达到与空气的充分接触,完全燃烧。
炉排的长度是固定的,宽度可根据垃圾燃烧量和热负荷调节。由于每一排炉排的片数是有限的,所以,当机械负荷或热负荷较高时,炉排的列数则要增加。
垃圾在焚烧炉内燃烧过程分为三阶段:干燥段、燃烧段和燃尽段。各段的空气供应量和运行速度是可以调节的。①干燥段:利用炉壁和火焰的辐射热,垃圾从表面开始干燥,部分产生表面的燃烧。干燥垃圾的着火温度为200℃左右,垃圾在干燥段上的滞留时间为30min。②燃烧段:这是燃烧的中心部份。垃圾在干燥段干燥、热分解产生的可燃性气体,在本段产生旺盛的火焰。垃圾在燃烧段滞留时间约30min。为了提高燃烧效果,均匀地供应垃圾、垃圾的搅拌混合和适当地分配空气等极为重要。③燃尽段:垃圾在燃尽段上滞留时间约1h。保证垃圾在燃尽段有充分的滞留时间,可将炉渣的热损失降至1%~2%。
该炉排主要特点:单台焚烧炉垃圾处理量120~720t/d。焚烧性能良好,炉渣热灼减率0.7%~2%;烟气中飞灰含碳量10年,可用率>98%。
4生活垃圾焚烧炉运行中常见的故障及处理
4.1主泵失压
原因:主泵磨损,主泵变量机构故障,加载电磁换向阀卡滞,安全溢流阀卡滞,压力继电器失效等。
处理办法:更换主泵,清洗溢流阀,清洗或更换电磁换向阀,更换压力继电器。
4.2推料器故障
4.2.1推料器同步失败
原因:左右两侧位移相差较大,主要是因为左右两侧速度不相同,同步等待时间不足。
处理方法:将推料器改为长行程,手动后退到位,使其达到同步后再恢复正常进料。
4.2.2推料器动作异常
原因:比例方向阀卡滞,比例放大器故障,推料器限压溢流阀卡滞,同步马达磨损以及液压缸泄漏等。
解决方法:清洗或更换比例方向阀或限压溢流阀,检查比例方向阀或限压溢流阀,检查比例放大器,更换马达,更换液压缸密封件。
4.2.3推料器机械故障
原因:导向轮脱落,推料器支撑滚轮在导轨上偏移太多,推板位置整体偏移、支撑滚轮头部有异物卡住。
处理方法:发现以上情况,立即停止给料,将滚轮头部异物取出,假如支撑滚轮移位,应压火通知检修处理。
4.3逆推炉排故障
(1)前进可以到位,但后退不能到位。原因:料层太厚或机械阻力过大或限位开关故障。处理方法:将料层减薄,控制在正常范围,在规定范围内适当提高油压或者短时间提高炉架速度,待逆推正常后恢复原来设定值,检查限位开关信号是否正常。
(2)逆推炉排不能动作。原因:可能是机械原因或液压系统故障。处理方法:检查液压缸底座是否正常,关节轴承是否松脱,油压是否正常等。
(3)逆推炉排动作异常。原因:比例方向阀卡滞,比例放大器故障,液压缸泄漏,机械原因。处理方法:清洗或更换比例方向阀,检查比例阀放大器,更换液压缸密封件,如系机械故障,应检查逆推支撑滚轮,导向轮是否卡滞。
4.4出渣机故障
(1)动作异常。原因:电磁换向阀卡滞,液压缸泄漏等。处理方法:清洗或更换电磁换向阀,更换液压缸密封圈。
(2)出渣机后退到位,但前进不到位。原因:机械阻力过大或限位开关信号失灵等。处理方法:检查限位开关正常,出渣机确实不能到位,检查出渣机进口油压是否正常,将出渣口灰渣部分趴通,必要时将油压调高,如果还有该现象,应怀疑出渣机内部有异物卡住或底部耐磨衬板变形等。
5结语
近年来,垃圾焚烧发电迅猛发展的实际证明:建造垃圾焚烧发电工程是最快捷、最有效、最彻底处理我国垃圾的好方法;采用机械式往复炉排燃烧技术是无害化、减量化、资源化处理垃圾的最佳方式之一;能保证燃烧稳定,确保可靠发电和供热,使废弃资源的综合利用,发挥更好的经济效益和社会环保效益。
但是我国垃圾无害化处理的发展水平很不平衡,设备制造无统一标准,也不规范,仍需不断改进,大力推广和努力完善。例如:强化垃圾的分类收集管理;本体及辅机的改进完善,实行系列化、标准化;政策的公正、公平的具体落实等。总之无害化处理垃圾,还须以政府为主导,统一规范,统一标准,需要政策大力的支持。各科研院所,制造企业,电厂企业要联合攻关,为加快我国垃圾焚烧发电工程的科学而有序发展,做出不懈的努力。
参考文献: