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關鍵詞:城市生活垃圾,焚燒、飛灰,重金屬,高溫處理、水泥固化、化學穩定化處理
Probe into Methods of Municipal Solid Waste Incineration Fly Ash Disposal
Abstract:This paper firstly illustrates the generation mechanism, physical characteristics and leaching toxicity of municipal solid waste incineration fly ash; and then summarized analysis has been carried out on three MSWIA disposal methods: high temperature treatment, cement solidification and chemical stabilization treatment, status and some problems are analyzed and discussed, finally, the advantages and disadvantages of three disposal techniques are compared.
Keywords:MSW; fly ash; MSWIA; heavy-metals; high temperature treatment; cement solidification treatment; chemical stabilization treatment
中圖分類號: R124.3 文獻標識碼:A文章編號:2095-2104
引言
城市生活垃圾又稱城市固體廢棄物,它是指城市居民日常生活中或為城市日常生活提供服務的活動中產生的固體廢物以及法律行政法規規定視為城市生活垃圾的固體廢棄物[1][2]。人類社會的不斷進步促使物質和消費的不斷增加,隨之城市生活垃圾量也在與日俱增,平均年增長率在2%~5%[3],處理能力不到四成,長期積累的巨量垃圾,形成了世界性的垃圾公害與災難,不斷侵害人類的居住環境,威脅未來人類的生存?!袄欠佩e了地方的資源”,“垃圾是地球上惟一增長的資源[4-6]”,如好好利用的話藏金逾千億。垃圾處理產業已成為二十一世紀投資熱點[7]。
垃圾填埋由于運行費用及技術要求較低,一直被認為是處理不可回收垃圾的最便利而且便宜的處理方法。垃圾填埋是我國目前主要的垃圾處理手段。據統計:全國共有城市生活垃圾處理設施345個(和臺、港、澳地區未統計),其中垃圾填埋場298個占86.4%[8],然而這種簡便易行的方法也會帶來很多的問題,例如:填埋場瀝出物對地表水的污染,臭氣的擴散,土壤污染。更嚴重的是原始垃圾中的有毒物質在填埋場內處于一種未知的沒有控制的狀態尤其是在中國這種城市固體廢棄物產量多,人口密度大填埋場地有限的國家,城市固體廢棄物處理是一個嚴峻的問題[9]。與衛生填埋相比垃圾焚燒可以有效的去處垃圾中的頑固有機污染物,并且可以有效的縮減垃圾體積[10]。而堆肥等其它由于對垃圾成分和種類有特殊的要求難以大規模推廣。垃圾焚燒已經成為應用最為廣泛的垃圾處理方式。
1 飛灰產生及特性
生活垃圾焚燒處理后產生的固體殘渣大約占垃圾重量的30%~35%,其中底渣占25%~30%,其余是飛灰,占5%左右。垃圾焚燒產生的底灰中重金屬含量較少,尤其揮發性金屬如:Hg、Pd、Cd、Zn含量更少,主要是一些親巖性的金屬如:Ni、Cr、Cu等,被認為是沒有毒害的。而飛灰由于比表面積大,在煙道中重金屬通過異相沉積和表面吸附作用在飛灰表面富集。飛灰中含有很高濃度的可浸出Pb、Cd、Hg、Zn等有毒重金屬。而且飛灰中還含有少量的劇毒物質二噁英(PCDDs\PCDFs)。我國的《危險廢物污染防治技術政策》(國家環境保護總局,2001)中第9條對飛灰的規定:生活垃圾焚燒產生的飛灰必須單獨收集,不得與生活垃圾、焚燒殘渣等其它廢物混合;不得與其它危險廢物混合;不得在產生地長期貯存;不得進行簡易處置及排放。生活垃圾焚燒飛灰在產生地必須進行必要的固化和穩定化處理之后方可運輸。
2 飛灰處理方法
飛灰處理的主要目的是對飛灰中的重金屬成分進行固化和穩定化。防止飛灰中的重金屬在填埋場或是資源化利用時的滲出。國外的飛灰處理技術已經比較成熟,國內對飛灰的無害化處理及資源化利用也做了很多有意義的研究。
2-1高溫處理:
飛灰的高溫處理主要指飛灰的指玻璃化\玻璃陶瓷化。通過將飛灰在一個較高的溫度熔融固化,可以有效的分解飛灰中的有毒有機化合物(二噁英)[11]。并且在高溫下二氧化硅(SiO2)會形成網狀晶格將重金屬禁錮在晶格內從而生成穩定的惰性熔渣。飛灰的高溫處理可以有效的減小其體積和重量(1/2左右)。
Alexander Karamanova等人通過添加適當比例(30~40 wt.%)的二氧化硅,比較了在不同的升溫速率和顆粒直徑的熔融效果的影響,發現:較高的升溫速率(20~30oC/Min)和較大的顆粒直徑(1~2mm)對于生成力學性能好(抗壓強度360±100 MPa,抗彎強度48±13MPa),內孔少,表面晶體占主導地位的熔渣是比較有利的[12,13]。然而Alexander Karamanova認為飛灰中某些重金屬(Cr, Cd, Cu)的含量較高,并沒有對更少SiO2添加量的飛灰-SiO2混合物熔融特性做進一步的研究。事實上我國嚴建華、李建新等人研究發現:在Alexander Karamanova等人的研究溫度下(>1200oC)Cr, Cd, Cu等金屬有均有較高的蒸發率[14, 15]。而且考慮到SiO2晶體網格對重金屬的禁錮作用,對更少SiO2添加量的飛灰-SiO2混合物熔融特性做進一步的研究是比較有意義的。
由于MgO2的存在對SiO2網格結構有削弱作用,從而導致重金屬的浸出量增加。Young Jun Park等人研究了不同飛灰(MSWA)、SiO2、MgO比例時熔渣的機械性能和化學穩定性,發現玻璃質成分的形成隨著SiO2成分的增加而增強,隨MgO成分的增加而削弱。重金屬慮出與玻璃質的形成表現出相似的規律。MgO添加量較少時使抗彎強度有所增加,而對抗壓強度影響不大。
目前國內對飛灰熔融特性的研究還處于起步階段,而且現有的研究也主要集中在飛灰自身(raw ash)的物理、化學性質的研究,如:熔融時飛灰中重金屬的揮發特性、飛灰浸出特性、成分等。而對飛灰熔渣特性及飛灰熔融時產生的廢氣和二次飛灰的處理幾乎是空白。對于不同添加物(SiO2 、CaCl2等)對飛灰熔融的影響,嚴建華、李建新等人做過添加NaCl、CaCl2、PVC對重金屬蒸發的影響[14,15],但是對于添加物對于熔渣特性影響國內少有報道。
2-2 水泥固化
飛灰的水泥固化是指將水泥、沙等物質按一定的比例加水混合的水泥灰漿中的部分水泥用飛灰代替。由灰中高含量的對水泥灰漿的后期硬度的發展不利,飛灰在水泥固化前一般都要先經過水洗,出去飛灰中的可溶性鹽(主要是NaCl、KCl)。由于水泥漿體pH值高,則重金屬可能同或硅酸鹽結合成含鈣的鹽類;吸附在高比表面積的C—S—H粒子上;進人晶體結構中。在硬化水泥漿體的C—S—H結構中,Zn會取代C—S—H中的Ca或與C—S—H表面的Ca反應形成含Ca和Zn的氧化物.Pb通常存在于水泥熟料顆粒的表面,抑制水泥的水化,這主要是由于Pb的化合物如碳酸鹽、硫酸鹽等都是不溶性的,表面能低[16]。 Cu通常在水泥顆粒表面形成不溶性的沉積物,從而延緩了水泥的水化。研究發現飛灰的組分在某些方面具有跟硅酸鹽水泥或高礬土水泥具有近似的性質。飛灰中的重金屬粒子會大大延緩水泥的凝結,而的存在的會促進水泥漿體的凝結。兩者共同作用的結果是使得水泥凝結時間變化不大。研究表明飛灰以不同的比例(添加重量
2-3化學處理
化學穩定化處理是將飛灰、水、化學藥劑按一定的比例混合,將飛灰中重金屬轉化為低溶解性、低遷移性、低毒性物質的處理方法[16]。化學藥劑通過兩種途徑降低飛灰中重金屬的浸出量:①將飛灰中的部分重金屬溶出,降低飛灰中可溶出重金屬的總量;②跟飛灰中的重金屬形成不溶的穩定化合物,限制重金屬的溶出。常用的化學藥劑可以分為有機藥劑和無機藥劑兩種。有機藥劑主要是一些鰲合物如:乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙撐三胺(DTPA)、皂角苷(saponin);無機藥劑主要是: Na2S、硫脲((NH2) 2CS)、硫酸鐵(FeSO4)等。通過有機鰲合物處理,隨著有機藥劑及其添加量、PH值的的不同,20–50%的鉻(Cr), 60–95%的 銅(Cu), 60–100% 的鉛(Pb),以及50–100%的鋅(Zn)在PH為3~9的范圍內可以被浸取出來,同時鰲合物同飛灰中殘留的重金屬形成不可溶的重金屬鰲合物,從而大大降低處理后飛灰的可浸出重金屬量。FeSO4藥劑通過在飛灰表面形成CaFe2O4晶相限制飛灰內部的重金屬的溶出。然而在較低的PH值環境下CaFe2O4晶相會被破壞,飛灰內部的重金屬會重新溶出。Na2S、硫脲((NH2) 2CS)通過將可溶的重金屬物質轉換不溶物,以Pb2+為例:
達到限制重金屬溶出的目的;通過化學藥劑處理后的飛灰的重金屬浸出量基本上可以達到浸出標準,但是在極端情下(PH值
3 總結
高溫處理處理飛灰具有較廣的適應性,可以處理各種不同組分的飛灰,一般不需要進行飛灰的預處理。是唯一可以同時去除穩定的有機污染物(POP)和縮減飛灰體積的處理方法[10],各項研究均表面該方法處理后殘余的灰渣有較好的穩定性及物理性能,可以直接填埋或者作為建筑材料回收利用。然而該方法由于需要較高的處理溫度(1100~1500oC)和專門的焚燒設備初投資和能量消耗均較高。
水泥固化因需要的設備、操作要求簡單并且處理費用低二得到廣泛的應用。水泥固化由于前面所提到的對水泥漿體后期硬化的影響,為提高水泥固化后硬化漿體的硬度并且防止可溶性鹽的溶出一般需要對飛預先進行水洗處理。然而水泥固化處理會增加的飛灰體積3~8倍,初步研究還發現水泥固化后某些金屬的浸出濃度滿足:
式中:a,b 為常數;t 為浸取時間; y 為金屬浸出濃度。
可以認為水泥的存在只是延緩了重金屬的浸出速度,并沒有減少重金屬的浸出總量。水泥老化后及破損后重金屬的浸出特性及水泥固化后重金屬的長期特性還有待進一步的研究。
化學藥劑處理方法與水泥固化處理一樣具有設備、操作要求簡單的特點。但是處理效果較好的鰲合劑價格昂貴,重生困難,而且化學穩定處理后的飛灰對環境的長期影響還需要研究。這在一定程度上限制了化學處理法的應用。
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為有效防治露天焚燒垃圾、秸稈行為,進一步改善空氣環境質量,打贏我鄉藍天保衛戰,保障人民群眾身體健康以及正常的生產生活秩序,根據市、區有關文件和會議要求,結合我鄉實際,制定本實施方案。
一、指導思想及目標
按照“標本兼治、疏堵并舉”的原則,全面整治露天焚燒垃圾、秸稈行為,凈化鄉村衛生環境,切實保障道路交通安全和人民群眾生命財產安全,實現我鄉鄉村環境衛生明顯改善和現代農業可持續發展。根據市、區相關要求,在全鄉范圍內禁燒垃圾、秸稈,確保全鄉范圍做到不燒“第一把火”,實現全鄉范圍內“零火點”;加強源頭管控,形成垃圾、秸稈禁燒工作常態化工作機制。
二、加強組織領導
為加強對禁止露天焚燒垃圾、秸稈的組織領導,強化工作指導和監督管理,層層落實工作責任,成立禁止露天焚燒垃圾、秸稈工作領導小組。鄉政府主要負責同志任組長;分管領導任副組長;其他駐村班子為成員單位。領導小組下設辦公室,振興辦主任兼任辦公室主任。
各村相應組織成立以本村支部書記為組長,村干部及村民組長為成員的村級工作組,負責推進落實本村禁燒工作。
三、職責分工
1.鄉禁止露天焚燒垃圾、秸稈工作領導小組負責對全鄉各村的垃圾、秸稈禁燒工作進行督促和指導。鄉紀檢負責督促實施垃圾、秸稈禁燒責任追究工作;農技站負責對各種植大戶和各農機合作社以及補貼戶宣傳禁燒政策;鄉整治辦負責垃圾、秸稈禁燒工作的組織協調、調度安排、情況匯總和信息通報工作;鄉督查辦負責對鄉區及主要道路周邊開展有效巡查,及時發現、撲滅燃點。
領導小組辦公室設在鄉振興辦,具體負責全區垃圾、秸稈禁燒日常工作。辦公室主任由鄉振興辦主任XX同志擔任。
2.各管區按照屬地管理原則,作好轄區內的禁燒工作的布置與巡查;各村黨總支書記、村主任為本村垃圾、秸稈禁燒工作的主要責任人。各村級工作組負責本村法規政策及秸稈利用、節能環保知識宣傳,做好垃圾、秸稈禁燒政策宣傳落實工作;負責秸稈田頭堆腐還田、秸稈禁燒措施在本村的落實和執行;負責垃圾集中收集;負責對本村各組垃圾、秸稈禁燒工作進行日常巡查,堅持做到白天不見煙,夜晚不見火,確保本村范圍內不發生垃圾、秸稈焚燒現象。
四、工作要求
1.廣泛宣傳發動。充分利用廣播、宣傳車、橫幅、標語等有效宣傳手段,積極宣傳禁燒政策和綜合利用技術,形成濃厚的氛圍,提高知曉率,使廣大農民理解支持禁燒工作。各村政務公應開欄張貼禁止露天焚燒垃圾、秸稈的宣傳內容。
2.落實禁燒責任。鄉與村、村與組層層簽訂責任狀,明確責任和工作要求。各村要將垃圾、秸稈禁燒工作列入村規民約,明確要求禁止焚燒垃圾、秸稈。鄉采取逐級分包責任制,做到黨政班子干部包村、村干部包片包組,村民小組包戶包地塊,形成網絡化的禁燒工作責任體系。
3.抓好防控措施。組建禁燒工作組和防火巡邏隊,設立舉報電話,構建鄉、村、組三級聯動禁燒工作網絡,嚴防死守,疏堵結合,堅決制止焚燒垃圾、秸稈行為。夏、秋兩季禁燒關鍵期間,鄉、村相關人員務必堅守崗位,未經上級批準不得離崗、脫崗。要重點守住秸稈焚燒的“收工時、上半夜、下雨前、栽種前”四個時段和垃圾焚燒的“早飯前、晚飯后”兩個時段,;要加強巡邏和及時制止隨意焚燒垃圾行為。抓好主要公路兩側、油庫、通訊電力設施等重點區域附近林木保護工作,確保不發生任何安全事故。
4.加大查處力度。開展禁燒督查是確保禁燒取得實效的主要手段,按照部門聯合、形成合力,統一執法的要求,發現焚燒現象立即予以制止,做到有火必查、有煙必禁,堅決控制第一把火。巡查中,采取“疏堵結合,以疏為主,以堵促疏”的措施,對違法焚燒秸稈的農戶予以勸導阻止;對屢教不改、阻撓執法、情節嚴重的,協調執法部門堅決給予嚴肅處理。
5.加強應急處置。各村要制定切實可行的防止焚燒垃圾、秸稈的應急預案,明確責任人。每村要組織垃圾、桔桿禁燒專業隊(人數不低于10人)負責本轄區內的禁燒管理工作,落實必要的滅火工具,確保一旦出現火情,能迅速趕赴現場,及時滅火。鄉綜合執法中隊協助各村做好火情撲救工作。
【Abstract】With the continuous development of China's national economy, the process of urbanization is also accelerating, and in the process of urban development, the treatment of urban waste is an aspect that can not be ignored. It can promote the city economy development and improve the urban environment to a certain extent. In the existing circumstances, it usually takes the amount of waste disposal as a standard of electricity subsidies of waste incineration power plant. As long as the wastes can be effectively handled and meet the corresponding environmental standards, we should use the same feed-in tariff.
【P鍵詞】電價補貼 ;垃圾處理;垃圾焚燒發電
【Keywords】 feed-in tariff; garbage disposal; waste incineration power generation
【中圖分類號】F426.61;X705 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069(2017)06-0159-02
1 引言
垃圾焚燒發電是一種典型的生物質發電技術,雖然我國的垃圾焚燒發電起步的較晚,但是垃圾焚燒發電的技術水平也逐漸由不完善走向成熟,電價補貼政策的范圍也更加廣泛,在城市的發展中有著不可替代的作用,可以有效地改善人們的生活質量,保障民生,也在一定程度上促進了垃圾焚燒發電產業的發展,因此,對于中小垃圾處理企業來說,要切實加強電價補貼方法在垃圾焚燒發電中的方法研究,提高中小企業的生命力,為改善城市環境做出貢獻。
2 電價補貼方法在中小垃圾焚燒發電廠的注意事項
①垃圾焚燒發電是為了能夠更好地處理城市垃圾。因此,它的收益主要來自于垃圾的處理費,在一定程度上電價補貼只是對利用可再生資源的鼓勵,而不能高于其他生物質發電的補貼。因此,電價補貼方法在垃圾焚燒發電的探討中,就需要全面分析電價補貼政策,進而保證垃圾焚燒發電的電價補貼方法的合理性,使其能夠最大限度地滿足電價補貼政策的標準規范。
②因為垃圾焚燒發電需要一定的技術支持,因此垃圾焚燒發電的方法主要集中于經濟、科技較發達的地區。如果對于這些地區的垃圾焚燒發電的補貼過高,就會出現西部補貼東部的現象。因此,必須要兼顧東西部中小企業的共同發展。
③在垃圾焚燒發電過程中,要保證垃圾焚燒的發電量在總的發電量中占有一定的比例,進而能夠保證得到垃圾焚燒發電的電價補貼的發電量在總的發電量中占有一定的比例,這樣在一定程度上能夠避免出現燃煤發電的現象[1]。
3 電價補貼方法在垃圾焚燒發電廠中的現狀
3.1 監督管理制度不健全
監督管理制度不健全主要表現為三個方面:監督管理意識淡薄、監督管理力度不夠、監督管理體系不完善。具體來說,這主要是政府和垃圾焚燒發電企業兩個方面的原因。對于政府來說,監督管理體系不完善,垃圾焚燒發電的法律條文的規范性不夠,監督管理的力度不夠,缺乏有效的監督管理檢查方式;對于中小企業來說,監督管理意識淡薄,過分壓榨勞動人員,責任歸咎制度不明確等等,嚴重影響到整個工作的規范性。因此,電價補貼方法在垃圾焚燒發電的探討過程中,必須要建立起一套完整的監督管理制度,從政府和中小企業兩方面著手[2]。
3.2 工作人員的素質欠缺
目前,中小企業的垃圾焚燒發電中普遍存在工作人員素質欠缺的問題。例如,工作經驗不足,專業技能不合格,缺乏專業知識培訓,責任心不強,對垃圾焚燒發電電價補貼方法的重視程度不夠等問題,嚴重影響了垃圾焚燒發電的質量。如果工作人員沒有具備足夠的專業技能,沒有充分的了解相應的電價補貼方法,就不能在垃圾焚燒發電過程中,提高自身的工作效率,為中小企業創造出有效的價值。同時,管理人員自身的資質能力有限,在實際操作的過程中,難以抓住管理的重點,無法承擔起自己的職責,致使垃圾焚燒發電的質量難以得到有效的控制。
3.3 資金的支持不足
眾所周知,資金的投入是加強垃圾焚燒發電的電價補貼方法的基礎,也是重要保障。但是,目前我國對于中小垃圾焚燒發電企業的電價補貼政策的財政撥款較少,也沒有專項的資金投入,從而導致垃圾焚燒發電工作處于被動地位。除此之外,政府財力有限導致建設資金不足,加之環保意識欠缺、垃圾處理費補貼標準偏低等因素的影響,致使中小企業建設垃圾焚燒發電廠的積極性受到嚴重制約,不能滿足正常管理的需要,經常會出現成本高,效益差的問題。從而導致工作難以正常進行,在一定程度上也影響了垃圾焚燒發電的質量。
關鍵詞:垃圾焚燒發電;現狀;發展趨勢
中圖分類號: X705 文獻標識碼: A 文章編號: 1673-1069(2017)04-78-2
0 引言
城市化進程不斷加快,城市人口數量不斷增加,與之相伴的城市垃圾也在逐漸增多,影響著城市環境的質量,阻礙著城市的進步發展。因此,各大城市紛紛采取多種措施進行垃圾的處理回收,減少垃圾為城市發展帶來的不良影響。其中通過焚燒的方式進行垃圾的處理并將產生的熱能進行發電,可以說是當前最為先進的垃圾處理方式,不僅可以減輕城市發展中垃圾過多的壓力,還可以滿足人們的用電需求,減輕城市的供電壓力。垃圾處理必須要保證降低垃圾的有害物質,而垃圾焚燒發電就是在遵循此項原則的基礎上,進一步提高了垃圾的使用價值。而且將垃圾焚燒用于發電存在較大的優勢,在未來社會的發展中,其在我國的垃圾處理方面一定會得到大范圍的推廣和使用,但就目前的發展狀況來看,其還有較大的提升空間。
1 我國焚燒垃圾發電的現狀分析
垃圾焚燒發電憑借其自身的發展優勢,在我國部分南方臨海的發達城市已經被廣泛地應用。而且,我國已經擁三百余座垃圾焚燒廠,用于垃圾的焚燒發電??梢?,近些年,我國在垃圾處理上積極地采用垃圾焚燒發電的方式,并正將其逐漸發展為我國主要的垃圾處理方式。
1.1 垃圾焚燒裝置的建設現狀
根據相關資料顯示,我國垃圾焚燒廠的數量在近些年呈持續增長的態勢,同時也在不斷增加垃圾焚燒設備的數量,可見我國垃圾焚燒發電的基本設施正在不斷完善,垃圾焚燒正逐漸成為我國當前主要的垃圾處理方式。當前,我國的垃圾焚燒發電廠雖然已經占據了一定的市場份額,但其在日后的發展中必將占據更大的市場份額。當前,國內外普遍將垃圾的制氣與發電技術作為開發研究的主要方向,所以,在最大限度上提高垃圾的二次利用效率,減輕環境的壓力,是當前國內外發展的主要趨勢。
1.2 垃圾焚燒發電具有較大的發展潛力
垃圾焚燒發電技術是當前垃圾處理中較為先進的技術,不僅可以減輕城市發展中的環境壓力,還可以提高資源的利用效率,減少垃圾帶來的各種環境問題,提高環境的質量。在當前的發展中,我國需要這樣雙贏的技術手段,來促進我國全面的發展,提高發展的質量。為了進一步保證垃圾焚燒發電技術在我國的發展,我國政府積極地出臺各項優惠政策,扶持垃圾焚燒發電的發展,同時吸引社會各界對其的關注,加大對其的投資力度,為其的發展提供充足的資金支持。而且我國在垃圾焚燒發電的發展上還頒布實施了相關的法律《可再生資源法》,以保證其穩定的發展?;鹆Ψ贌l電雖然作為一個相對的新興產業,發展的基礎相對較差,但我國通過我國政府對其的大力扶持,火力焚燒發電在我國未來的發展中必然是具有巨大發展潛力的。由于我國居民生活水平不斷提高,垃圾發電的熱值也在不斷升高。這對垃圾焚燒創造了良好前提條件。
1.3 垃圾焚燒發電的污染控制標準有待完善
垃圾焚燒發電在解決垃圾處理問題的同時又帶來了新的環境問題,需要人們加以一定的重視。但由于我國對垃圾焚燒發電的相關經驗較為欠缺,使得我國在應對垃圾焚燒帶來的新的環境問題時沒有較為有效的解決方式。而且在我國當前的發展中,相關污染的控制標準還存在一定的不足,不能實現與垃圾焚燒發電的統一,不利于我國垃圾焚燒發電的穩定發展。為了在最大限度上保障垃圾焚燒發電帶來的環境效益,垃圾焚燒發電廠必須要采取相關的解決措施,加強對垃圾焚燒中產生的有害物質的排放的控制。但在垃圾焚燒發電中,增加對二次排行物質的處理,無疑會增加相關企業的成本,降低企業的經濟效益,進而使企業減少對其的投資,不利于我國垃圾焚燒發電的發展。因此在垃圾焚燒發電的發展中,國家要加大對其的資金支持,保障企業的經濟效益,同時也要充分保障環境質量,完善相關的污染控制標準,規范垃圾焚燒發電的發展。
1.4 垃圾焚燒發電存在的問題
我國對垃圾分類的意識還相對薄弱,雖然在我國街道中設置的垃圾箱都有垃圾分類的標識,在人們在實際的使用中,往往不在意垃圾的分類投放,而是將垃圾隨意的扔進垃圾箱中。而且垃圾焚燒發電廠在焚燒垃圾時,同樣不注重垃圾的分類焚燒,而是采取各類垃圾混合焚燒。但由于我國垃圾焚燒發電的發展相對滯后,根本無法滿足混合焚燒的技術要求,使得垃圾焚燒不徹底,產生了新的有害物質,造成了更惡劣的環境影響。二f英是當前我國垃圾焚燒發電中面臨的最為嚴峻問題。部分企業在發展中為了提高自身的經濟效益,降低生產成本,沒有在規定的條件下,對垃圾進行充分的燃燒,同時在相關的處理系統上缺乏尾氣的處理裝置,各項裝置的不健全以及缺乏嚴格的管理,導致二f英的合成排放,造成環境的二次污染。除了各種外在因素造成的垃圾焚燒發電過程中產生的各種問題,我國垃圾焚燒發電技術也存在較大的缺陷。西方發達國家的垃圾焚燒發電,無論是在垃圾焚燒發電的投資力度上,還是焚燒設備上,我國都與其存在較大的發展差距。在近代,西方國家經歷了多次科技革命的影響,各方面技術都相對成熟。因而其在進行垃圾焚燒發電方面可以取得相對較好的效果,實現經濟與環境的雙贏。而我國整體的科技水平較低,造成垃圾焚燒設備整體上的技術水平相對低下,實現垃圾的充分焚燒存在一定的難度,有害物質的排放也時有發生。目前,我國一直致力于垃圾焚燒設備的研究問題上,旨在彌補垃圾焚燒設備上的缺陷,提高垃圾焚燒發電技術的水平。
2 垃圾焚燒發電的發展趨勢
逐漸完善垃圾焚燒發電技術,實現垃圾處理最大經濟效益,是當前垃圾處理的主要發展趨勢。從當前世界的發展趨勢來看,垃圾焚燒發電是未來發電事業發展的新趨勢,也是未來發展中實現資源利用率最大化的主要手段。近些年,我國的經濟和科技水平都獲得了一定的發展,這必然會帶動我國垃圾焚燒發電相關技術的不斷提高,同時我國相關政策的支持,以及人們日益增長的環境需求,都將會我國垃圾焚燒發電事業的發展產生重要的推動作用。在社會激烈的競爭環境下,企業若想得到長久穩定的發展,必須加大對國家公用事業的投資。而垃圾焚燒發電作為新興的政府大力扶持的公眾事業,勢必得到很多企業的青睞。為了保證垃圾焚燒發電保持積極的發展活力,在日后的發展中,垃圾焚燒發電也會逐漸走向產業化,吸引來自社會各界的投資資金。進入21世紀以后,我國在經濟和科技領域都得到了迅猛的發展,在對垃圾焚燒發電設備的研發上也取得了較大的進步,扭轉了過去對國外設備過分依賴的局面,在發展中贏得了主動權。在未來的發展中,我國在垃圾焚燒發電方面還會繼續保持發展的動力,促進相關產業的發展。
3 結束語
各種現實因素的制約,使得大城市在發展中必須采用垃圾焚燒發電的方式進行垃圾的處理,以減輕發展中的土地壓力和供電壓力。但當前我國垃圾焚燒發電技術還存在較大的發展空間,為了盡可能地降低垃圾焚燒發電帶來的消極影響,應對垃圾焚燒發電進行嚴格監管,保證其排放的各種物質達到排放的標準,同時進行垃圾焚燒廠的選址上,要充分考慮到城市未來的發展,同時在焚燒垃圾時,要對垃圾進行科學分類,提高垃圾的燃燒率,保證垃圾焚燒發電的綜合效益。
參 考 文 獻
關鍵詞:城市生活垃圾,焚燒,處理,技術
中圖分類號:C35文獻標識碼: A
前言:目前,垃圾焚燒仍存在較多爭議,民眾反對現象時有發生。要想更好控制生活垃圾焚燒污染,要接受公眾監督,做到信息公開,更要從源頭上做好垃圾分類,結束焚燒混合垃圾,尤其是焚燒含氯塑料、含重金屬電子產品以及其他有毒有害垃圾,禁止一切工業垃圾進入生活垃圾焚燒廠。相比發達國家,我國垃圾成分復雜、含水率高、熱值低、分類不到位,引進的國外先進技術并不實用,因此,開發適合我國垃圾自身特點的焚燒技術及設備、確保垃圾焚燒的安全性、降低投資及運營成本,將是發展的主要方向。
一、城市垃圾焚燒處理現狀
隨著我國城市化加速,城市垃圾問題日趨突出,全國城市垃圾堆存累計侵占土地已超過5億m3,所致經濟損失每年達300億元人民幣,且此趨勢會隨城市化進程加強。當前,垃圾處理方式主要有填埋、堆肥及焚燒,其中填埋約占50%,堆肥約占10%,焚燒約占12%,城市垃圾仍有近30%未進行處理。從三種垃圾處理方式應用效果看,焚燒在投入成本、環境保護、能源轉化等方面存在顯著優勢;且焚燒處理所表現的特點,如最大限度降低垃圾重量、減小垃圾體積、直接進行處理、分解垃圾中有毒物質等,適應了城市垃圾排放構成的處理需求。從垃圾焚燒處理應用現狀來看,焚燒處理法雖未在我國城市范圍內廣泛應用,但有所推廣。20世紀80年代深圳垃圾焚燒發電廠的建立與成功運行,為垃圾焚燒發電提供經驗;我國自行研究的樂山市凌云垃圾焚燒爐可實現日處理垃圾30t,且能在不使用輔助燃料的情況下連續燃燒;FDLIF-50B生活垃圾焚燒爐,生活垃圾處理能力為50t/d;哈爾濱垃圾焚燒發電廠應用日本流化床焚燒技術,適時電腦網絡監控,實現日處理垃圾200t以上,排煙標準達到我國環保標準;上海浦東御橋工業園所建千噸生活垃圾焚燒發電廠,可實現年處理垃圾36.5萬t,且能實現向城市供電。此外,杭州進行垃圾焚燒“西部規劃”,選取九峰區域進行建廠,并設計日處理量為3000噸,所排煙氣符合歐盟標準;成都在龍泉驛區建立垃圾焚燒廠,實現日處理量 800t;山東、福建、河南、安徽等省紛紛建立垃圾焚燒處理廠等;同時,國家已確定在不同區域建立百家垃圾焚燒處理廠,這為我國城市垃圾焚燒發電提供了支持。但從我國垃圾處理廠建設來看,主要靠引進國外技術與設備,自行研發項目較少,所需設備及運行費用較高,要實現焚燒垃圾處理廠綜合效益,還應加強焚燒設備及技術的研發及外在設備與技術的合理運用。
二、垃圾焚燒處理技術及工藝
城市垃圾含有水分、灰土較多,在進行焚燒焚燒處理時必須選擇對應的焚燒設備、焚燒技術及煙氣處理工藝,以保證垃圾焚燒效果。當前,主要焚燒技術有:流化床焚燒技術,其主要優點有:1) 操作方便,運行穩定。垃圾破碎混合后,質地較為均勻,流化床以石英砂為熱載體,避免了床急冷急熱,燃料穩定燃燒;垃圾干燥、著火、燃燒及后燃燒幾乎同步進行,無需進行復雜調整,易于實現自動化,且能在短時間內啟動與停止,可連續燃燒。2) 有效避免二次污染。焚燒時對有害物質進行處理,僅采用流化床,便能夠將NOx含量降至100ppm以下。同時,減少了廢水產生,避免了金屬污水。3) 壽命長、投資省,適于大型化發展。但此設備消耗動力較大,磨損較為嚴重,須加強設備維護與保養。回轉窯焚燒優點有:1) 回轉窯燃燒適應范圍較廣,能焚燒不同性能的廢棄物。2) 機械零件較少,故障較少,可長時間連續運行。但其熱效率較低,所需輔助燃料消耗較多時,會產生有臭味、溫度低的氣體;窯身長,占地面積達;爐排結構較為嚴格,成本較高。爐排型焚燒時不需要對垃圾進行嚴格預先處理,爐排運動可實現垃圾處理的機械化。但在使用此設備時,需考慮垃圾的停留時間、攪動及翻轉。由此可見,流化床焚燒技術綜合性能較好,尤其適應我國垃圾熱值相對偏低的實際,故其發展前景最好。隨著標準的提升,現有的垃圾焚燒廠可能要進行技術改造才能達標。更嚴格的排放標準,有利于公眾接受垃圾焚燒這一處理方式,同時也將促進尾氣處理系統、煙氣在線監測等技術的創新與發展。
三、垃圾焚燒處理技術的發展及前景展望
隨著科學技術的發展及對外開放的加強,一些新技術被運用到垃圾焚燒處理中,如垃圾燃料(RDF) 處理技術、氣化等,且表現出獨特的優勢,這為垃圾焚燒處理提供了支持。RDF技術一般采用循環流化床及內循環流化床技術,可大規模處理生活垃圾,如我國較為發達的城市廣州、上海、深圳等,垃圾排放量大、熱值高、能源較為緊張,可使用此技術;但由于此技術起步較晚,其制造工藝、燃燒方式、爐內脫氯機理、排灰處理等尚未探明,此技術應用受限;因此,要推進此技術發展,必須結合我國城市實際狀況、技術條件選擇爐型,加強焚燒技術、凈化技術、廢水處理技術等研究。氣化技術是根據空氣流體力學原理,使爐體內生物質在空氣及一定溫度作用下,充分裂解后產生可燃性氣體,或是燃料經制氣室,在封閉、缺氧環境下,利用干流熱解及氧化反應后產生可燃氣體,進而實現生物質原料造氣、燃氣凈化、自動分離等功能。這不但使垃圾再利用,提升了資源利用率,且通過燃燒垃圾實現熱能、電能等轉化,適應了我國城市能源緊張、生態城市建設的要求,具有良好的發展前景。
四、推進城市生活垃圾焚燒處理發展的途徑
一方面,強化政府與垃圾焚燒行業的規范化行為,解除民眾疑慮。一些民眾抵觸垃圾焚燒的原因在于,垃圾隨處焚燒、焚燒后產生有害氣體等。對于此,政府應加強對垃圾焚燒的規范化管理,制定相關法律制度、政策規定垃圾焚燒行為;設置專門監督部門,監督垃圾焚燒;強調環保部門、垃圾管理部門、監督檢查部門的職責,改變多頭管理、多頭分權、多頭管理效率低的局面,進而保證垃圾焚燒規范進行。垃圾焚燒廠應端正自身行為,嚴格按照環衛行業許可、國家環保標準等選擇合理地垃圾焚燒設備、技術等,以保證垃圾焚燒實現最大化效益。另一方面,加強宣傳教育。以社區、電臺、媒體等路徑,向民眾介紹宣傳垃圾焚燒、填埋、堆肥等垃圾處理方式,使民眾了解垃圾焚燒的綜合效應;以社區活動、環保競賽、垃圾焚燒知識問答等方式,促使民眾參與到垃圾焚燒處理活動中,并以此刺激民眾形成垃圾分類放置、減少垃圾排放等日常行為習慣,進而減少垃圾污染與治理。
五、結語
焚燒法適應了城市垃圾構成特點,且具有環保、經濟、社會效益,而要進一步推廣此方法,必須結合我國城市垃圾特性進行焚燒技術、系統設備、工藝研究,尤其要加強國內化技術研究,同時,發揮政府、焚燒廠、公眾等多方面力量,以推動焚燒法推廣,最終推動城市和諧、持續發展。
[參考文獻]
[1] 陳紅霞.關于城市生活垃圾焚燒發電的現狀及發展對策[J].大科技,2014.
關鍵詞:生產生活垃圾;垃圾焚燒工程;煙囪設計
隨著我國城市人口數量的增加,生活垃圾也在不斷增加。但是我國垃圾焚燒工程的發展現狀,存在有部分不合理的設計,極大的影響著我國生活垃圾焚燒工程的發展,也不利于我國對于城市生活垃圾的處理。雖然生活垃圾的處理方式較為多樣,但是垃圾焚燒為主要發展途徑。而基于市場中對于垃圾焚燒工程的要求,急需要對焚燒工程中的煙囪設計進行改進研究。
1 對我國垃圾焚燒工程發展現狀簡要闡釋
1.1 垃圾焚燒工程概念界定。對于城市生活垃圾的處理,有著較多的處理方式,但是發展最為時間長久并且傳統的方式為垃圾焚燒法。而垃圾焚燒工程的建設,則是垃圾焚燒法的進一步發展,要求在進行生活垃圾焚燒處理的過程中,建設相關的焚燒廠以及相關焚燒設備,以此來將生活中的垃圾進行焚燒處理,促進城市環境優化建設,避免城市建設用地的浪費,最終還能夠消滅部分垃圾中生存的病原體。在近幾年,我國根據建設部要求,出臺了有關于生活垃圾焚燒處理工程技術的法律法規,以此來規范垃圾焚燒工程發展,其中就包括有煙氣凈化系統的設定,要求煙囪設計中關注于二f英類以及重金屬的去除、排煙系統設計等。
1.2 我國垃圾焚燒工程發展狀況。我國垃圾焚燒工程發展到現階段,處于一個高速發展的時代。在飛速發展的階段,相對于西方發達國家來說,我國的垃圾焚燒工程還不算太成熟,因此在建設垃圾焚燒工程中,我國的垃圾焚燒設備大多數從發達國家引進的,在先進設備引進的基礎上,我國自身對此類設備進行了自我消化和了解,以此來發明更為符合我國垃圾焚燒工程發展現狀的設備。但是事實證明,依托于引進先進設備并不能夠促使我國的垃圾焚燒工程不斷發展,僅僅能帶給我國階段性的進步,因此如何創新垃圾焚燒設備,已經成為了我國現階段的主要任務。此外,我國還需要不斷深化垃圾焚燒工程理論,在理論和設備的全面進步的前提下,才能夠最終實現我國垃圾焚燒工程整體的國產化,實現環境效益和經濟效益的相統一。
2 現階段中我國垃圾焚燒工程存在的較大問題研究
2.1 對于垃圾焚燒工程的不重視。對于城市生活垃圾處理來說,主要有物質利用、填埋法以及能力轉換法三種方式。對于我國來說,更多的城市建設采用的為填埋法,即是將城市生活垃圾直接進行填埋,不進行二次處理或者是回收利用,一般來說,填埋法更加的快捷、成本低,因此我國整體上更加偏向于填埋法進行垃圾處理,一定程度上就會忽視于垃圾焚燒工程建設。但是,這樣的填埋法對于城市長期發展來說,不利于垃圾的回收利用,以及能力轉換資源等。
2.2 垃圾焚燒工程中煙囪設計的不合理現象。我國垃圾焚燒工程中存在的問題,除去國家的不重視外,在垃圾焚燒工程設計中也存在有部分缺陷,其中煙囪設計的不合理現象較為突出。在垃圾焚燒工程的煙囪設計中,我國較多的垃圾焚燒工程采用了結構簡單的煙囪設計模式,在此基礎上,這類型的煙囪的成本更低,施工也較為便捷,因此越來越多的垃圾焚燒廠傾向于此類煙囪。而這類型的煙囪其耐久性較差,在投入到垃圾焚燒的應用中,都會在較短時間內出現裂縫等問題,內部也會因此而產生腐蝕。眾所周知的,煙囪建設高度越高,垃圾焚燒產生的尾氣擴散效果也會越好,與此同時也會帶來更多的建設費用。部分垃圾焚燒廠為了節約建設成本,會將煙囪高度一度降低,最終致使垃圾焚燒產生的尾氣等有害氣體聚集,消散較慢,最終造成更大的環境損害。
2.3 垃圾焚燒過程中二惡英的產生。在上述中獲知,垃圾焚燒工程中煙囪設計的不合理,會致使垃圾焚燒過程中產生尾氣得不到較為快速的排放和稀釋,因此就會致使垃圾焚燒中產生的尾氣危害氣體更為嚴重。在尾氣中,包括有二f英。二f英是一種無味無色,并且具備有毒性的氣體,其穩定性較強,熔點較高,能夠溶于絕大部分的有機溶劑中,因此很容易促使體內二f英的累積,最終致使中毒現象,危害著人類的身體健康狀況。
3 對于垃圾焚燒工程中煙囪設計的改進措施
3.1 垃圾焚燒煙囪工藝設計。為了促使我國垃圾焚燒工程中的煙囪設計更加的科學和合理化,就需要對煙囪設計進行較大的改進。首先,需要從垃圾焚燒煙囪的工藝設計出發,以此來確保垃圾焚燒煙囪符合整個工程的要求,減少有害氣體危害人類身體健康狀況。而煙囪的主要作用就是將垃圾焚燒過程中產生的有害氣體等,進行最大限度地排放和稀釋,其工藝設計主要包括有:煙囪的高度、煙囪的排氣筒管道、煙氣溫度以及排氣管的組合形式等。在對煙囪高度的設計中,最為主要的是要求煙囪高度符合國家對其制度的標準,不能夠為了節約投資資本就一味的降低煙囪高度,表1為煙囪設計的最低標準。而對于煙囪的排氣筒管道直徑設計則需要符合垃圾焚燒工程中尾氣的排放量,這樣才能夠較大程度上進行尾氣的擴散和稀釋。在已知排放速度的情況下,利用以下公式就那些排氣筒管徑。
3.2 垃圾焚燒煙囪結構設計。除去對垃圾焚燒煙囪進行工藝設計的改進外,還需要從煙囪的結構設計進行優化措施的采取。我國的垃圾焚燒工程中,一般采用的結構方式為組合式煙囪結構,大致分為:混合式煙囪。而混合式的煙囪結構不一定都適用于垃圾焚燒工程,部分垃圾焚燒廠在使用混合式煙囪中,會由于混合式的結構出現部分構件不受力的情況,而在此狀況中,會由于承受風力作用下產生渦流,不利于尾氣排放和稀釋,并且還會出現煙囪受損的現狀,最終致使煙囪使用年限較短。因此在結構設計中,要求符合垃圾焚燒廠的整體發展,采取適用于自身垃圾焚燒設計的結構形式,集中式煙囪、組合式煙囪以及獨立式煙囪交替使用。
3.3 垃圾焚燒煙囪防護設計。對于垃圾焚燒工程來說,煙囪的使用年限直接影響著整個垃圾焚燒廠的投入成本,只有在做好垃圾焚燒煙囪防護設計的情況下,才能夠促使垃圾焚燒使用的煙囪受到更好的防護,這樣才能夠促使煙囪的使用年限得以增加。在煙囪防護設計中,需要考慮到諸多的影響因素:自然因素,包括有大自然中的風霜雨雪等自然物質對于煙囪的拍擊而造成的外部受損;尾氣因素,包括有垃圾焚燒中產生的腐蝕性氣體等對煙囪內部的腐蝕和侵害。在煙囪內部較可能的采用鋼化玻璃技術,避免腐蝕性氣體的侵害,外部則可以采用混凝土設計,增強其穩定性和堅固性?;诖耍拍軌蜃龊美贌裏焽璧姆雷o工作。
4 結語
綜上所述,垃圾焚燒的過程中,煙囪的設計是至關重要的。只有在做好垃圾焚燒煙囪防護設計的情況下,才能夠促使垃圾焚燒使用的煙囪受到更好的防護,這樣才能夠促使煙囪的使用年限得以增加。同時也能更加環保。
參考文獻
關鍵詞:生活垃圾焚燒發電發展趨勢政策支持一、城市生活垃圾焚燒處理技術簡述
隨著世界經濟的快速發展,城市人口的大量增加和城市規模的日益擴大以及人民生活水平的不斷提高,城市生活垃圾產生量逐年增長,不可避免地帶來了大量的垃圾排放。城市生活垃圾是當前世界各國面臨的主要環境問題之一,也是目前我國存在的突出的環境問題。
目前比較普遍的垃圾無害化處理方式有衛生填埋、堆肥、焚燒、熱解和綜合利用(如生產有機肥料、建筑材料、供熱和發電等)。焚燒是一種對城市垃圾進行高溫熱化學處理的技術,將垃圾作為固體燃料送入爐膛內燃燒,在800~1000℃的高溫條件下,垃圾中的可燃組分與空氣中的氧進行劇烈的化學反應,釋放出熱量并轉化為高溫的燃燒氣和少量性質穩定的固定殘渣。當垃圾有足夠的熱值時,垃圾能靠自身的能量維持自燃,而不用提供輔助燃料。垃圾燃燒產生的高溫燃燒氣可作為熱能回收利用,性質穩定的殘渣可直接填埋處置。經過焚燒處理,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,煙氣中的有害氣體經處理達標后排放。
焚燒處理與其它城市垃圾處理處置方法相比具有以下獨特的優點:
(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,尤其是對于可燃性致癌物、病毒性污染物、劇毒性有機物等幾乎是唯一有效的處理方法。
(3)減輕或消除后續處置過程對環境的影響??梢源蟠蠼档吞盥駡鼋鲆旱奈廴疚餄舛群歪尫艢怏w中的可燃及惡臭成分。
(4)有利于實現城市垃圾的資源化。垃圾焚燒產生高溫煙氣,其熱能被廢熱鍋爐吸收轉變為蒸汽,可以用來供熱或發電。
(5)處理效率高。焚燒廠占地面積小,可以在靠近市區的地方建廠,既可節約用地又可縮短垃圾的運輸距離,對于經濟發達的城市,尤為重要。
基于以上這些優點,可以說焚燒處理是實現垃圾無害化、減量化和資源化的最有效的手段之一,是未來垃圾處理的發展方向。
二、我國垃圾焚燒應用的現狀與案例分析
垃圾焚燒技術在西方發達國家已有很長的發展歷史,最先利用垃圾發電的是德國和法國,近來美國和日本在垃圾發電方面的發展也相當迅速。我國在垃圾焚燒技術的研究、開發和應用方面起步較晚,相比之下,我國的垃圾焚燒設備的設計、生產和應用的水平和規模與發達國家的差距還很大。
1. 應用現狀。
國內第一個垃圾焚燒發電廠在1987年投入運行,垃圾焚燒發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18兆瓦,此外目前在廣東等地還有一些項目在建設之中。雖然近兩年發展迅速,但因為起步晚,垃圾處理總量和裝機總量都不大,占我國生活垃圾總量的3%左右,發電總裝機容量200多兆瓦。
垃圾焚燒發電得到了政府的大力支持,由于其社會效益和經濟效益日趨明顯,因此經濟發達的一些城市在推廣垃圾焚燒發電技術方面作了大量的工作。以下是幾個城市案例。
案例一:深圳
深圳市市政環衛綜合處理廠應用異重循環流化床垃圾焚燒新技術建立了它的第三套垃圾焚燒裝置,于1998年8月正式投入商業運行,這是國內首座擁有自主知識產權的大型垃圾焚燒發電工程,這一系統集成了國內開發的垃圾低污染焚燒技術、尾氣凈化技術、自動點火、冷渣分選和燃燒控制等專利技術,達到國際領先水平的污染控制和排放技術指標。該廠籌建于1985年,建廠初期,從日本進口了兩臺“三菱--馬丁”式垃圾焚燒爐,是我國第一個垃圾焚燒發電項目。但由于生活垃圾存在水分高(水分高于50%)、熱值低(當時年平均低位發熱值約3300kJ/kg左右)、多變化、未經分選的特點,垃圾進爐后水分蒸發大量吸熱,干燥時間長,著火慢,易結塊,燒透時間長,爐膛溫度易大幅波動,垃圾焚燒不穩定;同時一期工程垃圾焚燒熱能利用率低,總體發電能力僅為500kW,每年還需向電網買電。為解決這些問題,深圳在1996年開始第三臺垃圾焚燒爐國產化工程和對日本進口垃圾焚燒爐的改造及新建一臺3000kW發電機組工程。二期工程有三個特點:(1)低熱值城市生活垃圾焚燒工藝。該工藝優于引進工藝,適合我國國情,能夠確保垃圾熱值不低于3300kJ/kg、水份不高于55%且未經分選的城市生活垃圾在符合目前環保要求的前提下焚燒處理,達到國際領先水平。(2)垃圾資源化利用技術。通過利用該項技術該廠發電能力提高6倍,平均每噸垃圾發電近200kWh,由原來每年買電5.5GWh到現在每年可售出10GWh電以上,降低了垃圾處理成本,垃圾資源化利用水平進入國際先進行列。(3)設備國產化。與工藝相配合,開發研制了十八項城市生活垃圾焚燒處理配套設備并投入使用,填補了國內空白,成套設備的國產化率達到80%以上。
案例二:天津市
天津市垃圾焚燒發電廠已于2011年10月正式投入使用。工程總投資5.7億元,垃圾焚燒處理系統采用世界先進的日本TAKUMA公司SN型爐排焚燒技術,由3條400噸/天的焚燒線組成,每天可處理生活垃圾1200噸。系統采用連續運行方式,全年可處理垃圾40萬噸,項目建成后天津市區生活垃圾逾四分之一被焚燒處理。設計發電裝機容量為18兆瓦,日發電量35.1萬千瓦時,年上網總電量為1.16億kWh,相當于每年節約標準煤4.8萬噸,真正實現了對垃圾的資源化、無害化處理。
2. 我國垃圾焚燒發電行業發展特點。
(1)投資主體多樣。與其它垃圾處理方式相比,垃圾焚燒發電項目的初始投資高,我國在近三年的時間里,垃圾焚燒發電發展較快主要得益于地方城市環保意識的加強,尤其是在經濟條件好的城市,地方政府或是采用直接投資、或是采取鼓勵拓寬融資渠道的手段來支持垃圾焚燒發電技術的應用。
(2)關鍵設備進口,配套設備國產化。從焚燒設備的角度來看,工業發達國家已經有了100多年焚燒垃圾的歷史,無論技術上還是設備上都已經相當成熟。而我國垃圾焚燒處理專用設備的開發研制生產水平相對薄弱,但許多垃圾焚燒發電廠都借鑒了深圳首家垃圾焚燒廠的做法,采用關鍵設備進口、配套設備國產化的模式。
三、垃圾焚燒發電技術應用難題和前景展望
1. 焚燒發電應用推廣中存在的主要問題。
垃圾焚燒發電項目的推廣有以下限制性因素:(1)對垃圾成分有一定的要求:垃圾焚燒要求垃圾應能滿足熱值要求,一般要求低位熱值至少在4000kJ/kg以上,最好高于5000kJ/kg,但對于小城市和經濟不太發達的城市,生活垃圾如果不經過分檢的話,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,都會影響垃圾焚燒的效率甚至不能焚燒。
(2)國內裝備水平與發達國家相比差距較大,焚燒裝置的關鍵設備需要進口,尤其是大容量設備的國產化率很低。
(3)與其它垃圾處理方式以及其它技術成熟的可再生能源發電相比,項目投資高,如果不考慮垃圾處理的社會效益,單純考慮發電收益的話,發電成本在1元/kWh左右。
(4)焚燒尾氣的二次污染問題:尾氣中的二惡英對人體、對環境的危害極大,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,但這一點仍是目前關于大面積推廣垃圾焚燒發電的爭論的主要原由之一。另外,燃油價高,垃圾加油燃燒加大了運營成本,垃圾發電場一般不愿意采用。而垃圾加煤粉燃燒就需要采用循環流化床的鍋爐,技術高投資也高。
垃圾焚燒發電將環境保護和節約能源有機地結合起來,因而將有很好的發展前景。近三年我國垃圾焚燒發電發展迅速的主要驅動力有兩點:一是我國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電進一步發展的動力。
2. 垃圾焚燒發電技術的資源潛力。
垃圾的產生量和分布與人口、城市分布等密切相關。2002年,我國共有660個城市,年垃圾清運量為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。根據國家環??偩诸A測,2010年我國城市垃圾年產量將為1.52億噸,2015年和2020年將達到1.79、2.1億噸。根據專家估計,2005年大中城市垃圾中有機物含量將達到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到直接焚燒的要求,屆時能夠達到這一要求的垃圾如考慮占總量的50%的話,熱值按5000kJ/kg計算,則垃圾能源資源總量為760TJ,可利用量380TJ,可利用的垃圾發電裝機潛力為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,可利用的垃圾發電裝機潛力為3450MW,提供電力約25TWh。因此垃圾焚燒發電從資源角度來說潛力很大。
3. 當前垃圾焚燒發電技術應用所需的政策支持。
我國中央和地方政府都很支持垃圾焚燒發電產業的發展,目前建設的垃圾焚燒發電裝置的投資大都來源于當地財政,都是在經濟條件相當好的大中城市。近年來政府相繼了一系列鼓勵垃圾焚燒產業發展的政策,垃圾焚燒發電產業及裝備領域也正面臨著較好的發展機遇。
2007年,國家發展和改革委員會《中國應對氣候變化國家方案》,其中明確鼓勵“在經濟發達、土地資源稀缺地區建設垃圾焚燒發電廠”;“大力研究開發和推廣利用先進的垃圾焚燒技術,提高國產化水平,有效降低成本,促進垃圾焚燒技術產業化發展。”
根據國家發展和改革委員會、建設部、國家環境保護總局聯合頒布實施的《全國城市生活垃圾無害化處理設施建設“十一五”規劃》,我國“十一五”期間將建設生活垃圾焚燒廠82座,新增處理能力6.7萬噸左右。
2008年3月,國家發展和改革委員會《可再生能源發展“十一五”規劃》:到2010年,建成垃圾發電裝機容量50萬千瓦。重點在經濟較發達、土地資源稀缺地區,特別是南方地區的大城市(主要是直轄市、省會城市和沿海及旅游城市)建設垃圾焚燒發電廠。根據國家頒布的可再生能源扶持政策,垃圾焚燒發電全部保證上網,上網電價可在燃煤電價基礎上,每度補貼0.25元,同時還將獲得市政部門按噸位支付的垃圾處理費。
同時,財政部、國家稅務總局下發《關于資源綜合利用及其他產品增值稅政策的通知》,決定調整和完善部分資源綜合利用產品的增值稅政策,對符合以垃圾為燃料生產的電力或者熱力有關規定的企業,實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,經國務院批準財政部國家稅務總局國家發展改革委發出通知,對采用符合國家規定標準的衛生填埋、焚燒、熱解、堆肥等工藝的項目企業給予所得稅優惠。
4. 垃圾焚燒發電技術的未來應用潛力分析。
根據垃圾焚燒項目初始投資高,對垃圾性質要求高的特點,建議依據以下原則確定垃圾焚燒重點發展的城市和區域:(1)經濟基礎發達地區,地方政府具備一定的財力,同時城市居民也有經濟基礎,已經有或有即將出臺的垃圾排放收費政策相配套,能夠部分解決垃圾焚燒發電項目的高投資;(2)人口密度高,土地資源緊缺,城市化程度和居民生活現代化水平高的地區,如三氣使用比例高(95%以上)等地區,垃圾熱值容易滿足要求;(3)推廣垃圾分類處理的地區;(4)環境保護要求高的城市和地區。因此,我國垃圾焚燒發電未來應用的重點區域將是:直轄市、省會城市以及其它經濟條件較好的大城市;沿海城市和主要旅游城市;沿長江流域地級城市;各主要湖泊、江河附近地級市;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量的10%,焚燒熱能用于發電和供熱,則從現在到2010年需要新建日處理能力為3.2萬噸的垃圾焚燒設備。可以考慮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,新增發電總裝機288兆瓦,年發電量可達到2TWh;新建處置能力150-500噸/日的垃圾焚燒裝置35處,新增發電總裝機105兆瓦,年發電量0.75TWh。
如果考慮到按照目前城市生活垃圾焚燒發電技術的發展趨勢,到2020年焚燒發電的垃圾處理量將達到總量的30%,則2010年到2020年我國需要新建日處理能力至少為13.1萬噸的垃圾焚燒設備。筆者經參考有關專家的調查和分析[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,新增發電總裝機1152兆瓦,年發電量8.3TWh;新建處置能力150-500噸/日的垃圾焚燒裝置140處,新增發電總裝機420兆瓦,年發電量3TWh。屆時垃圾焚燒發電總裝機將達到2000MW以上。
參考文獻
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2016年3月,北京控股集團有限公司以14.38億歐元正式收購德國EEW Energy from Waste廢物能源利用公司100%的股權。這一收購價是去年環保企業海外并購總額的近兩倍。EEW是專注于垃圾焚燒發電的德國公司,運營著德國及周邊國家的18個垃圾焚燒發電廠,在德國垃圾焚燒發電市場占有率為17%,排名第一。
在這次海外收購中,除了北京控股集團,還有光大國際、首創環境、中國天楹等中國環保公司參與競標。
與海外收購同步發生的,是中國垃圾焚燒發電廠數量井噴式的增長。蕪湖生態中心生活垃圾焚燒信息平臺收集的資料顯示,截至2016年年初,中國共有434家垃圾焚燒發電廠,運行中的共234座,其余為在建或擬建。這相當于在過去15年間,中國平均每年建造大約20座垃圾焚燒發電廠。
垃圾焚燒是以一個更經濟環保的垃圾處理方式出現的。
越是繁華和人口密集的城市,也恰恰是受垃圾圍困最嚴重的城市。中國環保部2014年的數據顯示,生活垃圾產生最多的10個城市,都集中在一線城市和新一線城市,排在前三的分別是上海、北京和重慶。
過去對城市生活垃圾的處理通常以填埋為主。以上海為例,始建于1985年,由灘涂經圍墾筑堤而成的老港垃圾填埋場,曾經承接了上海90%的生活垃圾。這個城市每年會產生743萬噸垃圾―這意味著在上海生活的每一個人,每隔半小時就扔掉了一個易拉罐。僅以填埋處理垃圾的方式已經不能解決“垃圾圍城”的窘境。
相比填埋,垃圾焚燒這種方式看上去更為科學―不僅減少填埋用地,焚燒后產生的熱能,還能給周圍居民供暖供電。如果處理得當,垃圾焚燒后的底渣和飛灰能再次利用,做道路瀝青。
中國政府也支持提高垃圾焚燒處理的比重。在2010年,中國有77%的垃圾以填埋方式處理,20%為焚燒處理,而根據政府的“十二五”規劃,到2015年,全國垃圾焚燒發電的比例應該達到35%,東南沿海省市以焚燒方式處理垃圾的比例要超過一半―不過目前尚未有確切數據證明這個計劃究竟完成了多少。
企業想要參與到垃圾焚燒行業,也能獲得政府的多項補貼和優惠。目前中國的垃圾焚燒廠大多為BOT(Build-Opertae-Transfer,特許權)項目,即政府部門與項目公司簽訂協議,承擔項目的企業投資建廠,并擁有30年左右的特許經營權。
根據國家稅務總局的規定,垃圾處理企業享有增值稅即征即退70%的政策。除此之外,國家發改委還會對參與項目的企業予以補貼。以光大國際投資建設的江蘇省常州新北垃圾發電項目一期為例,曾獲得發改委1.08億元人民幣的補助。
因垃圾焚燒而產生的電力,企業還能以每度高于火力發電0.25元的價格賣給電力公司。多家上市公司垃圾焚燒發電項目的毛利率為30%至60%,其中以垃圾處理為主營業務的中國天楹,垃圾焚燒發電的毛利率達到56.5%。
基本上,只要一個垃圾焚燒發電廠建成投產,就開始產生正向的利潤。這個看起來不太賺錢的行業,因為政府的支持,幾乎可以沒有風險地賺錢。也因為垃圾焚燒發電項目近乎零的風險值,銀行愿意以低于全社會平均水平的利率借貸給企業。
上海環境集團有限公司(下簡稱“上海環境”)副總裁,負責垃圾焚燒廠運營、管理和技術監管的張益透露,在中國垃圾焚燒行業,排名前15的企業的垃圾處理規模約為中國整個垃圾焚燒行業的一半,另一半則握在其他小公司的手中。
“目前還沒有哪家公司一家獨大?!鄙虾?岛悱h境股份有限公司總經理、高級工程師焦學軍表示,垃圾焚燒行業最大的兩家公司光大國際和杭州錦江大概占到整個市場份額的百分之十幾。
但一些城市的垃圾焚燒行業存在被當地公司壟斷的現象,外來企業很難進入。比如上海的垃圾焚燒廠由上海環境、浦發集團承包,廣州的主要參與者是廣環投,在天津則是天津泰達。
不同城市政府對于垃圾焚燒項目的補貼費用也并不一致。在上海、廣州這樣的一線城市,每噸垃圾的焚燒處理費用可以達到100到200元,成都和青島等新一線城市,處理費用通常在每噸六七十元。而在一些更小的城市,環保企業為了爭取項目,可能會將這一費用壓到更低。
2016年2月,重慶三峰以每噸18元的垃圾處理價格,中標紹興生活垃圾焚燒發電廠,再次刷新了行業最低中標紀錄。除了這個極低的處理費,重慶三峰還要承擔項目紅線外3億元的周邊配套工程投資―這相當于將重慶三峰的實際收入減為負數。
“為了拿項目,有點瘋了?!痹谏虾-h境負責過4個垃圾焚燒發電項目的焦學軍說。
上海環境也參與了紹興項目的投標,它的報價是每噸47元。但這個價格仍沒達到張益的心理價位,他覺得每噸60元到80元的價格才是行業健康價。
其實早年間垃圾焚燒廠的處理費中標價格還維持在上述健康水平。比如2007年開始建設、2009年投入運營的青島小澗西垃圾焚燒項目,就是上海環境以每噸61元的價格中標的。當時參與投標的有天津泰達、重慶三峰和光大國際等企業。“我們價格是中間價,并不是最低?!苯箤W軍說,“技術方案、資金實力、政治背景等都是政府部門考慮的因素?!?/p>
低價競爭的方式走到最后,企業只有兩個選擇,一是報出合理的價格但不中標,另一條是用低價中標。這對于擁有不止一個項目的企業而言短期是可行的,“可以用其他賺錢的項目養這一個項目。”張益說。但低價不是長久之計。另一個辦法就是調價。
在垃圾焚燒項目上,企業和政府的關系看起來有些微妙?!昂驼块T搞好關系,有些企業可能會以管理標準提高為由,和政府說當初的中標價遠低于市場價,這樣就有了調價的預期。”張益說。
一個例子是天津泰達。這家公司在2015年的年報中寫到,“武清垃圾填埋項目運營獲得新突破,垃圾處理費上調方案獲武清區政府、武清區市容委批準,預計增加收入153萬元/年,增加利潤120萬元/年?!?015年,天津泰達又以垃圾處理費26.5元/噸的低價拿下江蘇高郵的垃圾焚燒發電項目。
低價帶來的環保隱患包括企業在投產后,為了節省成本不運轉煙氣凈化裝置。陳德珍認為,理論上,脫硫脫酸、除二英、飛塵等煙氣凈化設備部分的投資應該占到整個建廠成本的1/3左右?!暗@么低的價格,環保設備上的投入和運營很難保證,”同濟大學熱能與環境工程研究所所長陳德珍說,“如果企業要在排放數據上作假,也是有空間的?!?/p>
民間環保公益項目“北京零廢棄”的發起人毛達認為,政府監管不力讓企業對政府的不作為產生預期,“有了這個預期,企業會肆無忌憚地報出很低的價格。”
作為一個國家重點關注的項目,垃圾焚燒廠在建設和運營的過程中,牽扯到許多行政部門。但其中和企業打交道最多的就是當地政府。一般來說,垃圾焚燒廠從環評、立項到建設、投產,大約需要3年時間。其中最難控制的就是建設的前期工作,它涉及到老百姓的環評、征地等。
政府很大程度上承擔著保證項目順利開工的責任。青島小澗西垃圾焚燒項目做環評時,當地政府把村長、鎮長聚集起來開會,做思想工作,讓他們完成環評要求的通過率。
但只要投建垃圾焚燒發電廠,企業就不得不面對周邊民眾的反對―哪怕垃圾焚燒已經是目前最經濟、有效、減容、污染最少的垃圾處理方式。瀚藍環境股份有限公司的財報顯示,其收購的創冠中國因為廊坊垃圾焚燒發電項目受到村民阻撓,比原計劃推遲一年才投入運營,導致2015年業績未達預期。
持續不斷的“鄰避運動”讓垃圾焚燒廠的選址越來越困難。國外的垃圾焚燒廠為了節省運輸成本一般建在市中心,但為了避免“麻煩”,中國的政府和企業都傾向于在郊區建設大規模的垃圾焚燒發電廠。
過去15年,中國垃圾焚燒廠的總處理能力翻了230多倍,來自蕪湖生態中心生活垃圾焚燒信息平臺的數據顯示,2000年中國運行中的垃圾焚燒廠每天只能焚燒920噸垃圾,到2016年年初,這個數字已經達到了23萬噸,如果加上在建與擬建的焚燒發電廠,全國能處理的垃圾規模將是現在的兩倍。