我國(guó)城市生活垃圾焚 燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

〓摘〓要：垃圾焚燒處理和發(fā)電技術(shù)在當(dāng)前具有環(huán)保和能源的雙重效益，也是未來(lái)垃圾處理的重要發(fā)展方向之一。我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用在上個(gè)世紀(jì)從無(wú)到有，發(fā)展極為迅速。筆者結(jié)合近30年來(lái)我國(guó)城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用情況，嘗試對(duì)該技術(shù)推廣、應(yīng)用時(shí)所遭遇的障礙及其在未來(lái)的應(yīng)用潛力進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析和論述。

〓〓關(guān)鍵詞：生活垃圾〓焚燒發(fā)電〓發(fā)展趨勢(shì)〓政策支持〓〓一、城市生活垃圾焚燒處理技術(shù)簡(jiǎn)述

〓〓隨著世界經(jīng)濟(jì)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(kuò)大以及人民生活水平的不斷提高，城市生活垃圾產(chǎn)生量逐年增長(zhǎng)，不可避免地帶來(lái)了大量的垃圾排放。城市生活垃圾是當(dāng)前世界各國(guó)面臨的主要環(huán)境問(wèn)題之一，也是目前我國(guó)存在的突出的環(huán)境問(wèn)題。

〓〓目前比較普遍的垃圾無(wú)害化處理方式有衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒、熱解和綜合利用(如生產(chǎn)有機(jī)肥料、建筑材料、供熱和發(fā)電等)。焚燒是一種對(duì)城市垃圾進(jìn)行高溫?zé)峄瘜W(xué)處理的技術(shù)，將垃圾作為固體燃料送入爐膛內(nèi)燃燒，在800～1000℃的高溫條件下，垃圾中的可燃組分與空氣中的氧進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng)，釋放出熱量并轉(zhuǎn)化為高溫的燃燒氣和少量性質(zhì)穩(wěn)定的固定殘?jiān)?。?dāng)垃圾有足夠的熱值時(shí)，垃圾能靠自身的能量維持自燃，而不用提供輔助燃料。垃圾燃燒產(chǎn)生的高溫燃燒氣可作為熱能回收利用，性質(zhì)穩(wěn)定的殘?jiān)芍苯犹盥裉幹?。?jīng)過(guò)焚燒處理，垃圾中的細(xì)菌、病毒能被徹底消滅，各種惡臭氣體得到高溫分解，煙氣中的有害氣體經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放。

〓〓焚燒處理與其它城市垃圾處理處置方法相比具有以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

〓〓(1)減容效果好。處理后體積、重量明顯減少（體積減少80～90%，重量減少至少20%），利于處理。

〓〓(2)消毒徹底。高溫燃燒可以使垃圾中的有害成分得到完全分解，并能徹底殺滅其中的病原菌，尤其是對(duì)于可燃性致癌物、病毒性污染物、劇毒性有機(jī)物等幾乎是唯一有效的處理方法。

〓〓(3)減輕或消除后續(xù)處置過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響?？梢源蟠蠼档吞盥駡?chǎng)浸出液的污染物濃度和釋放氣體中的可燃及惡臭成分。

〓〓(4)有利于實(shí)現(xiàn)城市垃圾的資源化。垃圾焚燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?，其熱能被廢熱鍋爐吸收轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，可以用?lái)供熱或發(fā)電。

〓〓(5)處理效率高。焚燒廠占地面積小，可以在靠近市區(qū)的地方建廠，既可節(jié)約用地又可縮短垃圾的運(yùn)輸距離，對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市，尤為重要。

〓〓基于以上這些優(yōu)點(diǎn)，可以說(shuō)焚燒處理是實(shí)現(xiàn)垃圾無(wú)害化、減量化和資源化的最有效的手段之一，是未來(lái)垃圾處理的發(fā)展方向。

〓〓二、我國(guó)垃圾焚燒應(yīng)用的現(xiàn)狀與案例分析

〓〓垃圾焚燒技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家已有很長(zhǎng)的發(fā)展歷史，最先利用垃圾發(fā)電的是德國(guó)和法國(guó)，近來(lái)美國(guó)和日本在垃圾發(fā)電方面的發(fā)展也相當(dāng)迅速。我國(guó)在垃圾焚燒技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方面起步較晚，相比之下，我國(guó)的垃圾焚燒設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和應(yīng)用的水平和規(guī)模與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距還很大。

〓〓1. 應(yīng)用現(xiàn)狀。

〓〓國(guó)內(nèi)第一個(gè)垃圾焚燒發(fā)電廠在1987年投入運(yùn)行，垃圾焚燒發(fā)電在九五期間得到一些城市特別是南方大中城市的重視，從2000年到2003年建成有二十多個(gè)日處理量在200噸以上的焚燒裝置，主要在上海、廣州、深圳、杭州、鄭州、哈爾濱等大城市以及南方一些中等城市如蘇州、寧波等，規(guī)模最大的純垃圾焚燒處理裝置（基本不需要利用輔助燃料）的日垃圾處理量為1800噸，裝機(jī)18兆瓦，此外目前在廣東等地還有一些項(xiàng)目在建設(shè)之中。雖然近兩年發(fā)展迅速，但因?yàn)槠鸩酵?，垃圾處理總量和裝機(jī)總量都不大，占我國(guó)生活垃圾總量的3%左右，發(fā)電總裝機(jī)容量200多兆瓦。

〓〓垃圾焚燒發(fā)電得到了政府的大力支持，由于其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益日趨明顯，因此經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的一些城市在推廣垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)方面作了大量的工作。以下是幾個(gè)城市案例。

〓〓案例一：深圳

〓〓深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠應(yīng)用異重循環(huán)流化床垃圾焚燒新技術(shù)建立了它的第三套垃圾焚燒裝置，于1998年8月正式投入商業(yè)運(yùn)行，這是國(guó)內(nèi)首座擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型垃圾焚燒發(fā)電工程，這一系統(tǒng)集成了國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的垃圾低污染焚燒技術(shù)、尾氣凈化技術(shù)、自動(dòng)點(diǎn)火、冷渣分選和燃燒控制等專利技術(shù)，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的污染控制和排放技術(shù)指標(biāo)。該廠籌建于1985年，建廠初期，從日本進(jìn)口了兩臺(tái)“三菱--馬丁”式垃圾焚燒爐，是我國(guó)第一個(gè)垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目。但由于生活垃圾存在水分高(水分高于50%)、熱值低(當(dāng)時(shí)年平均低位發(fā)熱值約3300kJ/kg左右)、多變化、未經(jīng)分選的特點(diǎn)，垃圾進(jìn)爐后水分蒸發(fā)大量吸熱，干燥時(shí)間長(zhǎng)，著火慢，易結(jié)塊，燒透時(shí)間長(zhǎng)，爐膛溫度易大幅波動(dòng)，垃圾焚燒不穩(wěn)定；同時(shí)一期工程垃圾焚燒熱能利用率低，總體發(fā)電能力僅為500kW，每年還需向電網(wǎng)買電。為解決這些問(wèn)題，深圳在1996年開(kāi)始第三臺(tái)垃圾焚燒爐國(guó)產(chǎn)化工程和對(duì)日本進(jìn)口垃圾焚燒爐的改造及新建一臺(tái)3000kW發(fā)電機(jī)組工程。二期工程有三個(gè)特點(diǎn)：(1)低熱值城市生活垃圾焚燒工藝。該工藝優(yōu)于引進(jìn)工藝，適合我國(guó)國(guó)情，能夠確保垃圾熱值不低于3300kJ/kg、水份不高于55%且未經(jīng)分選的城市生活垃圾在符合目前環(huán)保要求的前提下焚燒處理，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。(2)垃圾資源化利用技術(shù)。通過(guò)利用該項(xiàng)技術(shù)該廠發(fā)電能力提高6倍，平均每噸垃圾發(fā)電近200kWh，由原來(lái)每年買電5.5GWh到現(xiàn)在每年可售出10GWh電以上，降低了垃圾處理成本，垃圾資源化利用水平進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列。(3)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。與工藝相配合，開(kāi)發(fā)研制了十八項(xiàng)城市生活垃圾焚燒處理配套設(shè)備并投入使用，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，成套設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到80%以上。

〓〓案例二：天津市

〓〓天津市垃圾焚燒發(fā)電廠已于2011年10月正式投入使用。工程總投資5.7億元，垃圾焚燒處理系統(tǒng)采用世界先進(jìn)的日本TAKUMA公司SN型爐排焚燒技術(shù)，由3條400噸/天的焚燒線組成，每天可處理生活垃圾1200噸。系統(tǒng)采用連續(xù)運(yùn)行方式，全年可處理垃圾40萬(wàn)噸，項(xiàng)目建成后天津市區(qū)生活垃圾逾四分之一被焚燒處理。設(shè)計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量為18兆瓦，日發(fā)電量35.1萬(wàn)千瓦時(shí)，年上網(wǎng)總電量為1.16億kWh，相當(dāng)于每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4.8萬(wàn)噸，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)垃圾的資源化、無(wú)害化處理。

〓〓2. 我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)。

〓〓(1)投資主體多樣。與其它垃圾處理方式相比，垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的初始投資高，我國(guó)在近三年的時(shí)間里，垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展較快主要得益于地方城市環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，尤其是在經(jīng)濟(jì)條件好的城市，地方政府或是采用直接投資、或是采取鼓勵(lì)拓寬融資渠道的手段來(lái)支持垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用。

〓〓(2)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)口，配套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。從焚燒設(shè)備的角度來(lái)看，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有了100多年焚燒垃圾的歷史，無(wú)論技術(shù)上還是設(shè)備上都已經(jīng)相當(dāng)成熟。而我國(guó)垃圾焚燒處理專用設(shè)備的開(kāi)發(fā)研制生產(chǎn)水平相對(duì)薄弱，但許多垃圾焚燒發(fā)電廠都借鑒了深圳首家垃圾焚燒廠的做法，采用關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)口、配套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的模式。

〓〓三、垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)用難題和前景展望

〓〓1. 焚燒發(fā)電應(yīng)用推廣中存在的主要問(wèn)題。

〓〓垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的推廣有以下限制性因素：〓〓〓〓(1)對(duì)垃圾成分有一定的要求：垃圾焚燒要求垃圾應(yīng)能滿足熱值要求，一般要求低位熱值至少在4000kJ/kg以上，最好高于5000kJ/kg，但對(duì)于小城市和經(jīng)濟(jì)不太發(fā)達(dá)的城市，生活垃圾如果不經(jīng)過(guò)分檢的話，不適合于做燃燒處理。此外，北方城市生活垃圾在冬季灰份比較高，南方的垃圾在夏季含水率比較高，都會(huì)影響垃圾焚燒的效率甚至不能焚燒。

〓〓(2)國(guó)內(nèi)裝備水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距較大，焚燒裝置的關(guān)鍵設(shè)備需要進(jìn)口，尤其是大容量設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率很低。

〓〓(3)與其它垃圾處理方式以及其它技術(shù)成熟的可再生能源發(fā)電相比，項(xiàng)目投資高，如果不考慮垃圾處理的社會(huì)效益，單純考慮發(fā)電收益的話，發(fā)電成本在1元/kWh左右。

〓〓(4)焚燒尾氣的二次污染問(wèn)題：尾氣中的二惡英對(duì)人體、對(duì)環(huán)境的危害極大，雖然采取垃圾加油燃燒、加煤粉燃燒等方式可以提高燃燒溫度和效率從而大大降低二惡英的排放量，但這一點(diǎn)仍是目前關(guān)于大面積推廣垃圾焚燒發(fā)電的爭(zhēng)論的主要原由之一。另外，燃油價(jià)高，垃圾加油燃燒加大了運(yùn)營(yíng)成本，垃圾發(fā)電場(chǎng)一般不愿意采用。而垃圾加煤粉燃燒就需要采用循環(huán)流化床的鍋爐，技術(shù)高投資也高。

〓〓垃圾焚燒發(fā)電將環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，因而將有很好的發(fā)展前景。近三年我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展迅速的主要驅(qū)動(dòng)力有兩點(diǎn)：一是我國(guó)目前和今后所面臨的城市垃圾處理的壓力，二是正在逐步制定和采取的一些政策措施。而它們也將是今后垃圾焚燒發(fā)電進(jìn)一步發(fā)展的動(dòng)力。

〓〓2. 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的資源潛力。

〓〓垃圾的產(chǎn)生量和分布與人口、城市分布等密切相關(guān)。2002年，我國(guó)共有660個(gè)城市，年垃圾清運(yùn)量為1.365億噸，考慮垃圾的平均熱值4200kJ/kg，則垃圾作為能源資源年總量為573TJ。根據(jù)國(guó)家環(huán)?？偩诸A(yù)測(cè)，2010年我國(guó)城市垃圾年產(chǎn)量將為1.52億噸，2015年和2020年將達(dá)到1.79、2.1億噸。根據(jù)專家估計(jì)，2005年大中城市垃圾中有機(jī)物含量將達(dá)到70%以上，含水率在50%左右，并配合垃圾分類等措施，到2010年大中城市的生活垃圾基本能夠達(dá)到直接焚燒的要求，屆時(shí)能夠達(dá)到這一要求的垃圾如考慮占總量的50%的話，熱值按5000kJ/kg計(jì)算，則垃圾能源資源總量為760TJ，可利用量380TJ，可利用的垃圾發(fā)電裝機(jī)潛力為2500MW，提供電力約18TWh；2020年如考慮同樣的比例，垃圾能源資源總量為1050TJ，可利用量525TJ，可利用的垃圾發(fā)電裝機(jī)潛力為3450MW，提供電力約25TWh。因此垃圾焚燒發(fā)電從資源角度來(lái)說(shuō)潛力很大。

〓〓3. 當(dāng)前垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)用所需的政策支持。

〓〓我國(guó)中央和地方政府都很支持垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，目前建設(shè)的垃圾焚燒發(fā)電裝置的投資大都來(lái)源于當(dāng)?shù)刎?cái)政，都是在經(jīng)濟(jì)條件相當(dāng)好的大中城市。近年來(lái)政府相繼發(fā)布了一系列鼓勵(lì)垃圾焚燒產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)及裝備領(lǐng)域也正面臨著較好的發(fā)展機(jī)遇。

〓〓2007年，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布《中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家方案》，其中明確鼓勵(lì)“在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、土地資源稀缺地區(qū)建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠”；“大力研究開(kāi)發(fā)和推廣利用先進(jìn)的垃圾焚燒技術(shù)，提高國(guó)產(chǎn)化水平，有效降低成本，促進(jìn)垃圾焚燒技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?！?/p>

〓〓根據(jù)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、建設(shè)部、國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局聯(lián)合頒布實(shí)施的《全國(guó)城市生活垃圾無(wú)害化處理設(shè)施建設(shè)“十一五”規(guī)劃》，我國(guó)“十一五”期間將建設(shè)生活垃圾焚燒廠82座，新增處理能力6.7萬(wàn)噸左右。

〓〓2008年3月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布《可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》：到2010年，建成垃圾發(fā)電裝機(jī)容量50萬(wàn)千瓦。重點(diǎn)在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)、土地資源稀缺地區(qū)，特別是南方地區(qū)的大城市（主要是直轄市、省會(huì)城市和沿海及旅游城市）建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠。根據(jù)國(guó)家頒布的可再生能源扶持政策，垃圾焚燒發(fā)電全部保證上網(wǎng)，上網(wǎng)電價(jià)可在燃煤電價(jià)基礎(chǔ)上，每度補(bǔ)貼0.25元，同時(shí)還將獲得市政部門按噸位支付的垃圾處理費(fèi)。

〓〓同時(shí)，財(cái)政部、國(guó)家稅務(wù)總局下發(fā)《關(guān)于資源綜合利用及其他產(chǎn)品增值稅政策的通知》，決定調(diào)整和完善部分資源綜合利用產(chǎn)品的增值稅政策，對(duì)符合以垃圾為燃料生產(chǎn)的電力或者熱力有關(guān)規(guī)定的企業(yè)，實(shí)行增值稅即征即退的政策。這一政策非常明確且易于操作。

〓〓2009年底，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)財(cái)政部國(guó)家稅務(wù)總局國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)出通知，對(duì)采用符合國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)生填埋、焚燒、熱解、堆肥等工藝的項(xiàng)目企業(yè)給予所得稅優(yōu)惠。

〓〓4. 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的未來(lái)應(yīng)用潛力分析。

〓〓根據(jù)垃圾焚燒項(xiàng)目初始投資高，對(duì)垃圾性質(zhì)要求高的特點(diǎn)，建議依據(jù)以下原則確定垃圾焚燒重點(diǎn)發(fā)展的城市和區(qū)域：(1)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)發(fā)達(dá)地區(qū)，地方政府具備一定的財(cái)力，同時(shí)城市居民也有經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，已經(jīng)有或有即將出臺(tái)的垃圾排放收費(fèi)政策相配套，能夠部分解決垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的高投資；(2)人口密度高，土地資源緊缺，城市化程度和居民生活現(xiàn)代化水平高的地區(qū)，如三氣使用比例高(95%以上)等地區(qū)，垃圾熱值容易滿足要求；(3)推廣垃圾分類處理的地區(qū)；(4)環(huán)境保護(hù)要求高的城市和地區(qū)。因此，我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電未來(lái)應(yīng)用的重點(diǎn)區(qū)域?qū)⑹牵褐陛犑?、省?huì)城市以及其它經(jīng)濟(jì)條件較好的大城市；沿海城市和主要旅游城市；沿長(zhǎng)江流域地級(jí)城市；各主要湖泊、江河附近地級(jí)市；以地下水為飲水源城市等。

〓〓如果考慮到2010年垃圾焚燒處理量占總垃圾產(chǎn)量的10%，焚燒熱能用于發(fā)電和供熱，則從現(xiàn)在到2010年需要新建日處理能力為3.2萬(wàn)噸的垃圾焚燒設(shè)備?？梢钥紤]在大中型城市建立處置能力在500噸/日以上的大型垃圾焚燒裝置30處，新增發(fā)電總裝機(jī)288兆瓦，年發(fā)電量可達(dá)到2TWh；新建處置能力150-500噸/日的垃圾焚燒裝置35處，新增發(fā)電總裝機(jī)105兆瓦，年發(fā)電量0.75TWh。

〓〓如果考慮到按照目前城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，到2020年焚燒發(fā)電的垃圾處理量將達(dá)到總量的30%，則2010年到2020年我國(guó)需要新建日處理能力至少為13.1萬(wàn)噸的垃圾焚燒設(shè)備。筆者經(jīng)參考有關(guān)專家的調(diào)查和分析[7-8]后建議，可以考慮新建處置能力500噸/日以上的大型垃圾焚燒裝置120處，新增發(fā)電總裝機(jī)1152兆瓦，年發(fā)電量8.3TWh；新建處置能力150-500噸/日的垃圾焚燒裝置140處，新增發(fā)電總裝機(jī)420兆瓦，年發(fā)電量3TWh。屆時(shí)垃圾焚燒發(fā)電總裝機(jī)將達(dá)到2000MW以上。

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責(zé)任編輯〓龍建剛