生活垃圾焚燒發(fā)電供熱技術(shù)在延安應用的可行性分析

王延龍

(延安市熱力燃氣污水處理 監(jiān)管中心，陜西 延安 716000)

城市生活垃圾是當前世界各國面臨的主要環(huán)境問題之一，也是目前我國存在的突出的環(huán)境問題。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市人口的大量增加和城市規(guī)模的日益擴大，以及人民生活水平的不斷提高，生活垃圾產(chǎn)生量逐年增長，不可避免地帶來了大量的垃圾排放［1］。利用垃圾焚燒發(fā)電供熱，是實現(xiàn)垃圾無害化、減量化和資源化的最效的手段之一，是城市垃圾處理綜合利用的主要發(fā)展方向。

垃圾焚燒發(fā)電供熱應用技術(shù)，是利用垃圾焚燒綜合處理供熱和發(fā)電，是將垃圾進行篩選分類處理后，進入垃圾焚燒鍋爐進行焚燒，通過對垃圾高溫化學處理，利用處理過程產(chǎn)生的熱量進行發(fā)電供熱的一種城市垃圾處理技術(shù)。其原理是將垃圾作為一種固體燃料送入爐膛內(nèi)燃燒，在1000℃左右的高溫下，垃圾中的可燃成分與空氣中的氧進行劇烈的氧化反應，釋放出大量熱量轉(zhuǎn)化為高溫的燃燒氣和一些性質(zhì)穩(wěn)定的固體殘渣。垃圾燃燒產(chǎn)生的熱量，通過鍋爐產(chǎn)生高溫高壓蒸汽帶動汽輪發(fā)電機發(fā)電或供熱，然后將性質(zhì)穩(wěn)定的殘渣直接填埋處置，燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)處理后達標排放。焚燒過程中，垃圾中的細菌、病毒能被徹底消滅，各種惡臭氣體得到高溫分解。從而實現(xiàn)城市垃圾的無害化、減量化和資源化處理。是一種理想的城市垃圾處理技術(shù)，是未來垃圾處理的發(fā)展方向。

1 我國垃圾焚燒發(fā)電供熱現(xiàn)狀和前景

我國生活垃圾焚燒應用技術(shù)起步較晚，第一個垃圾焚燒發(fā)電廠1987年在深圳投入運行。相比之下，我國的垃圾焚燒設(shè)備的設(shè)計、生產(chǎn)應用水平和規(guī)模與發(fā)達國家的差距還比較大，遠低于發(fā)達國家平均水平。

針對我國城市生活垃圾無害化處理狀況，2007年國家發(fā)改委、建設(shè)部、國家環(huán)?？偩致?lián)合印發(fā)了《全國城市生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)“十一五”規(guī)劃》。規(guī)劃提出，“十一五”期間，全國要新增生活垃圾無害化處理能力32×104t/d;到“十一五”末，全國城市生活垃圾無害化處理率要達到60%;其中，設(shè)市城市生活垃圾無害化處理率達到70%。因此，近年來，垃圾焚燒發(fā)電已得到大多城市的重視，垃圾焚燒發(fā)電迅速發(fā)展，上海、廣州、深圳、杭州、鄭州、哈爾濱等三十幾個城市，都建成有日處理量在200t以上的焚燒裝置。從《2010年中國能源重大新開工施工項目縱覽表》統(tǒng)計得知，僅2010年國內(nèi)擬建設(shè)的垃圾電站項目就達41個，項目分布國內(nèi)北京、重慶、四川、河北、浙江、廣東等16個省市自治區(qū)［2］。我國垃圾焚燒發(fā)電供熱已進入快速發(fā)展階段，將成為我國城市生活垃圾無害化處理的發(fā)展趨勢。

據(jù)國家統(tǒng)計局網(wǎng)站公布，第六次全國人口普查結(jié)果表明，我國總?cè)丝谝堰_13.97萬人，占全球人口的19.7%。這表明我國要用占全球約7%的陸地面積，養(yǎng)活占全球約20%的人口。因此面臨著嚴峻土地資源短缺的考驗。要解決這種人多地少，土地資源短缺的矛盾，實行必要的計劃生育工作同時必須加強環(huán)境保護，節(jié)約每一寸土地資源。垃圾焚燒的綜合利用將環(huán)境保護和節(jié)約能源有機地結(jié)合起來，是緩解城市發(fā)展與土地資源短缺壓力的很好途徑。不但能夠治理垃圾帶來的環(huán)境污染，還有很好的社會和經(jīng)濟效益。為此2002年以來，國家和有關(guān)部門陸續(xù)出臺一系列相關(guān)激勵政策，同時國家針對垃圾發(fā)電還采取多項優(yōu)惠政策予以保護:一是發(fā)電量全部收購;二是免除了增值稅的征收，并在所得稅上享受減免政策;三是國家會以垃圾處理補貼的方式向企業(yè)支付服務費，即所謂的垃圾處置費。因此隨著人們對環(huán)境問題的日益關(guān)注，垃圾焚燒綜合應用將成為今后城市垃圾處理的發(fā)展方向，有很好的發(fā)展前景。

2 在延安市應用的分析

2.1 延安地理環(huán)境

延安位于黃土高原中南部，是中國革命圣地、國家歷史文化名城、全國首批公布的優(yōu)秀旅游城市，是全國愛國主義、革命傳統(tǒng)、延安精神三大教育基地。地處半干旱地區(qū)，屬高原大陸性季風氣候，歷年平均氣溫7.7～10.6℃，年均降雨量555.80mm，蒸發(fā)量達1582.7 mm。南北寬239.12 km，東西長257.85 km，總面積37037 km2，城區(qū)面積25.95 km2，城市規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)城鎮(zhèn)人口約為42.5萬人(2009年延安寶塔區(qū)政府網(wǎng)公布常住人口31.2萬人、暫住人口11.3 萬人)［3］。

2.2 延安垃圾特性及處理現(xiàn)狀

目前延安市區(qū)日產(chǎn)生活垃圾約230t，垃圾年產(chǎn)量達到8.3×104t，按年增長速度在4%計算，預計到2020年，垃圾年產(chǎn)量約達到13×104t，日產(chǎn)垃圾373.15 t(延安市城管局統(tǒng)計)?，F(xiàn)在延安市城區(qū)只有唯一的尹家溝垃圾處理衛(wèi)生填埋場，是由上海同濟大學建筑規(guī)劃設(shè)計研究總院設(shè)計，建于1998年，占地5.6×104m2，庫區(qū)容量160×104m3，設(shè)計使用年限22年，處理方式采用衛(wèi)生填埋［4］。近年來，隨著延安“能源化工強市、綠色產(chǎn)業(yè)富民、紅色旅游興業(yè)”三大戰(zhàn)略實施，延安的城市面貌煥然一新，人民生活水平顯著提高。隨著延安經(jīng)濟、社會快速發(fā)展和人口迅速增長，垃圾產(chǎn)生量劇增，城市生活垃圾中的有機質(zhì)含量和熱值在穩(wěn)步增長，已遠遠超出原處理廠設(shè)計預測，將提前封場。垃圾處置已成了影響延安發(fā)展的重要問題之一。另外目前的垃圾滲濾液雖采用回灌技術(shù)處理，但對周圍林區(qū)土壤，地下水源仍有一定程度的污染，填埋氣體自然導排也具有一定的安全隱患。因此，必須再尋求其他形式垃圾處理方式。

2.3 延安的供熱現(xiàn)狀分析

2009年，延安市熱力燃氣污水處理監(jiān)管中心的供熱情況調(diào)查報告顯示，延安市區(qū)供熱總面積為470.26×104m2。其中以熱電廠為熱源的集中供熱面積為197.28×104m2，以七里鋪、紅化、市場溝小區(qū)鍋爐聯(lián)片集中供熱面積為42.98×104m2，已納入政府監(jiān)管。仍有142個黨政企事業(yè)單位企及住宅小區(qū)，約為230×104m2不能實現(xiàn)集中供熱，以燃煤、燃油或燃氣小鍋爐供熱，依然存在資源浪費，環(huán)境污染問題。

延安熱電廠1991年投運，最早由兩臺1.2×104kw帶雙抽氣的發(fā)電供熱機組成，后陸續(xù)擴建了兩臺75 t/h流化床鍋爐和一臺1.2×104kw發(fā)電供熱機組，是延安供熱的主要熱源。由于電煤及原材料價格上漲等原因，目前延安熱電廠已處在半停運狀態(tài)，僅在冬季的供暖期運行。該廠運行近20年，部分設(shè)備已經(jīng)老化，進入退役期。為了解決城市供熱問題，延安市政府正與大唐集團協(xié)商籌建大唐延安熱電廠。但該方案還未最終通過審批，即使大唐熱電廠投運，仍無法滿足不斷發(fā)展的城市供熱需要。因該建設(shè)方案的選址在延安市區(qū)東20km以外的姚店鎮(zhèn)，受供熱半徑不超20km的制約(國家發(fā)改委、能源部，發(fā)改能源［2007］141號《熱電聯(lián)產(chǎn)和煤矸石綜合利用發(fā)電項目建設(shè)管理暫行規(guī)定》第15條)，無法實現(xiàn)對延安市區(qū)供熱的全覆蓋，延安城區(qū)的南、北兩區(qū)域的供熱問題仍不能很好解決。還必須另尋求其他供熱方式，所以建垃圾焚燒熱電廠是一個解決延安城市供熱的好途徑。

2.4 延安建設(shè)生活垃圾焚燒熱電廠的可行性分析

將現(xiàn)有延安熱電廠和垃圾出處理廠合并，建成集城市供熱和垃圾處理為一體城市供熱體系。不僅進解決了垃圾處理的難題、緩解延安供熱壓力，還有利于延安環(huán)境保護，是一舉多得的環(huán)保工程。

以紹興市垃圾焚燒發(fā)電廠為例，分析延安市生活垃圾焚燒發(fā)電供熱的可行性。紹興市垃圾焚燒發(fā)電工程位于紹興市城東南郊區(qū)的經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內(nèi)，是以紹興市新民熱電有限公司為依托，利用原電廠配套設(shè)施和運行管理經(jīng)驗，在熱電廠內(nèi)建造的公益性環(huán)保工程，是國家環(huán)保示范項目、浙江省重點建設(shè)項目。該工程設(shè)計采用2條循環(huán)流化床垃圾焚燒處理線，總處理垃圾量為800t/d，其中一期工程為1條日處理垃圾400t的循環(huán)流化床垃圾焚燒處理線，經(jīng)過1年建設(shè)，已于2001年8月28日成功點火，投運至今。焚燒爐出力為75 t/h(蒸汽)，與原電廠的15 MW汽輪發(fā)電機組配套，進行發(fā)電和供熱，投運以來成功地處理了紹興市每天產(chǎn)生的400t的全部生活垃圾，還實現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定地發(fā)電和供熱(每小時發(fā)電15 MWh)?，F(xiàn)已在籌劃二期工程，將能處理紹興周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾。由于該垃圾發(fā)電工程的建成，使紹興市的城市生活垃圾全部實現(xiàn)了無害化、減量化和資源化處理［5］。由于紹興垃圾發(fā)電廠和延安熱電廠有相似處，所以，借鑒紹興的經(jīng)驗可將延安熱電廠進行改造，使其成為垃圾焚燒熱電廠。實現(xiàn)城市供熱和垃圾處理為一體的城市垃圾焚燒綜合應用體系。

2.5 具體方案

2.5.1 鍋爐燃燒系統(tǒng)

按焚燒原理不同，垃圾焚燒主要分為爐排爐焚燒、流化床焚燒、熱解法三種。硫化床焚燒法是垃圾焚燒處理的一種常用方法。延安熱電廠現(xiàn)有兩臺75 t/h循環(huán)流化床鍋爐。結(jié)合燃用垃圾的性質(zhì)和延安熱電廠熱電廠現(xiàn)狀，通過設(shè)計計算可對現(xiàn)有的兩臺流化床鍋爐做適當改造。①根據(jù)燃燒需要適當改變爐膛容積和煙道截面積;②在爐膛內(nèi)加裝鰭片和噴涂防磨層，增強爐膛內(nèi)設(shè)備的耐磨強度;③由于垃圾存在大量不可燃物，使鍋爐廢渣增多，根據(jù)需要增大排渣通道，保證排渣需求;④根據(jù)風壓風量要求，重新選用送風機、引風機;⑤為進一步凈化尾氣，在煙道尾部安裝脫除有害氣體的煙氣處理裝置;⑥對鍋爐本體外部的汽水管道系統(tǒng)及煙道除塵設(shè)備可保持不變;⑦由于垃圾熱值受來源、氣候、季節(jié)等因素影響，垃圾燃燒時根據(jù)熱值的不同，為達到高效低污染焚燒的目的，可用煤充當輔助燃料。⑧當處理含硫或含氯高的垃圾時，采用爐內(nèi)加石灰石可脫除SO2和HCl。⑨考慮到垃圾的臟臭等特殊性，應采用視頻監(jiān)控，集中控制調(diào)節(jié)手段，全面實現(xiàn)自動、遠控、數(shù)字監(jiān)測的現(xiàn)代化管理。

2.5.2 垃圾的無害化處理

將現(xiàn)有垃圾填埋處理場作為垃圾分類和預處理場。將收集的垃圾在預處理場進行預處理，除去部分灰分等不可然物。在熱電廠的儲煤場建一封閉的垃圾儲存?zhèn)}。垃圾儲存?zhèn)}內(nèi)設(shè)有污水池、破碎機、電磁去鐵器、污水泵、負壓風道及一條密封的耐腐蝕的垃圾輸送皮帶等設(shè)備。用車將預處理場預處理的垃圾運至儲存?zhèn)}(熱電廠距垃圾場約2公里)進行除鐵、破碎、然后用皮帶送到爐前，經(jīng)給料機送入爐內(nèi)。垃圾進入硫化床鍋爐后，與熾熱的床料混合焚燒，使有害成分在爐膛內(nèi)充分裂解和破壞。垃圾儲存?zhèn)}坑底廢液池內(nèi)的廢液和廢氣，經(jīng)泵及風道引至爐內(nèi)流化床段上方焚燒，使其充分裂解，減少污染。高溫煙氣從爐膛出口至過熱器、省煤器、空氣預熱器，最后經(jīng)有害氣體煙氣處理裝置和電除塵器的凈化處理，由煙囪排入大氣，完成垃圾的無害化處理過程。

2.6 建設(shè)垃圾焚燒熱電廠的措施

(1)加強城市環(huán)保宣傳力度，提高人們的環(huán)保意識，爭取政府的政策和資金支持，為垃圾焚燒熱電廠的建設(shè)創(chuàng)造積極環(huán)境。

(2)積極推廣生活垃圾分類收集。強化垃圾分類收集意識，實現(xiàn)垃圾分類收集，減小生活垃圾預處理成本，提高垃圾焚燒熱電廠經(jīng)濟效率。

(3)多元化投資。垃圾焚燒熱電廠項目的初始投資高，近年垃圾焚燒熱電廠在我國發(fā)展較快，主要是人們城市環(huán)保意識加強，政府采用直接投資以及鼓勵多渠道融資的手段，來支持垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應用。根據(jù)延安情況應積極鼓勵社會資金投入到垃圾焚燒綜合應用項目中來，實行投資多元化，主體多樣化。

(4)全面分析，借鑒經(jīng)驗，多方案設(shè)計優(yōu)選。學習和引進國外先進技術(shù)及國內(nèi)其他城市的成功經(jīng)驗，全面分析延安的建設(shè)環(huán)境，進行多方案設(shè)計，擇優(yōu)選取。

(5)運用價值工程管理理念，實現(xiàn)技術(shù)先進，投資節(jié)約。焚燒垃圾應用技術(shù)在工業(yè)發(fā)達國家技術(shù)上和設(shè)備上都相當成熟，所以關(guān)鍵設(shè)備、核心部分應引進國外先進設(shè)備技術(shù)，同時充分利用國內(nèi)的設(shè)備配套能力，其余配套設(shè)備盡可能做到國產(chǎn)化。

3 結(jié)束語

在延安建設(shè)垃圾焚燒熱電廠，對處理延安城市垃圾，緩解延安供熱壓力，保護延安環(huán)境，發(fā)展延安經(jīng)濟，提高人民生活水平，實現(xiàn)“實力延安、生態(tài)延安、和諧延安、魅力延安”有重要意義。

［1］時璟麗.張成.圾焚燒發(fā)電技術(shù)在我國的應用及發(fā)展趨勢［J］.可再生能源2005.(2):63－66.

［2］北極星電力網(wǎng).2010年中國能源重大新開工施工項目縱覽［EB/OL］.http://news.bjx.com.cn/html/20100107/239973.shtml.

［3］延安市地方志編篡委員會.延安市志［M］.西安:陜西人民出版社，1994.

［4］同濟大學建筑規(guī)劃設(shè)計研究院.延安市尹家溝垃圾填埋廠擴初設(shè)計.上海.

［5］陳梅銘.陳耀東.紹興市垃圾焚燒發(fā)電工程實例.環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng)［EB/OL］http://www.cn－h(huán)w.net/html/27/200807/7137.html.