第一節(jié) 國外垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)概述

一、國外垃圾發(fā)電技術 分析

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，垃圾處理日益成為環(huán)保的重要課題，迄今，處理垃圾的方法不外乎深埋、焚化和回收利用。利用垃圾焚化爐所產(chǎn)生的熱來發(fā)電，是垃圾處理的重要方向，從發(fā)展看，垃圾發(fā)電將是形成分散型電源系統(tǒng)和電力市場一次性能源多元化的重要內容。國外垃圾發(fā)電發(fā)展最快的是美國、德國和日本。美國垃圾發(fā)電廠有114座，總容量達2650兆瓦，居世界第一位。居第二位的是德國，已有垃圾發(fā)電廠50座，總容量1000兆瓦。日本的垃圾發(fā)電廠數(shù)量多達149座，但總容量僅有557兆瓦。
美國垃圾發(fā)電的平均效率也居世界首位，達22%，德國的達17%，日本9%。除了垃圾的成分、性質方面的原因，平均效率方面的差別也反映了建設垃圾發(fā)電廠的立足點的不同。迄今為止，日本的垃圾焚化占垃圾處理總量的75%，但是，用于發(fā)電的焚化裝置只占垃圾焚燒裝置總數(shù)的8%；日本從1965年起就有垃圾發(fā)電廠投入使用，主要著眼于環(huán)境保護，通產(chǎn)省、環(huán)境廳、自治省和厚生省設立有補助金。大部分垃圾發(fā)電廠鍋爐出口蒸汽參數(shù)比較低，一般為250℃、20大氣壓左右。美國和德國的垃圾處理則以深埋為主（占60%），焚化在美國垃圾處理總量中只占15%，德國稍高，占30%，但是，焚化裝置幾乎全部用于發(fā)電（美國的垃圾發(fā)電廠占焚化裝置總數(shù)的78%，若按垃圾處理量計算，占93%；德國則接近100%）。因為政府不予財政補貼，他們在兼顧環(huán)保效果的同時，比較注重經(jīng)濟效益，多采用高溫高壓蒸汽運行條件（比如500℃、90大氣壓），以期達到高效率。

提高垃圾發(fā)電效率的方法很多，從技術趨勢看，垃圾的氣化熔融技術受到極大的關注，因為它在實現(xiàn)高效率的同時，還能抑制二惡英排放，并達到灰的減容化和排氣的無害化。氣化熔融系統(tǒng)把垃圾的焚化和余灰的熔融在一個流程中完成，具有下列優(yōu)點：

1、可以用垃圾的燃燒熱來使余灰熔融，基本不需要外部熱源；

2、可以采用低空氣比燃燒，排氣量減少；

3、燃燒溫度高達1000～1300℃，可使二惡英分解，而且，因為前驅物質減少，再合成的量也少；（4）可以在氣化部分的出口分離金屬以作再生利用。

德國是 研究 開發(fā)氣化熔融技術的主要國家，西門子公司開發(fā)的日處理量480噸的系統(tǒng)，已于1997年春投入商用試運行。日本從事氣化熔融技術開發(fā)的廠家已超過20家。我國的垃圾發(fā)電技術的發(fā)展還剛剛起步，然而卻有迫切的需求和廣闊的市場。借鑒發(fā)達國家的經(jīng)驗，我國在起步階段就應考慮垃圾焚化和發(fā)電結合，并要十分注意經(jīng)濟效益和社會效益并重，積極安排氣化熔融處理技術和高效率發(fā)電新技術的 研究 與開發(fā)。

二、各國垃圾發(fā)電廠介紹

對垃圾進行焚燒并利用余熱發(fā)電在歐美發(fā)達國家已有上百年的歷史。1895年，德國漢堡建成了世界第一個固體廢棄物焚燒發(fā)電設備。1905年，美國紐約建成城市垃圾焚燒發(fā)電廠。目前，全世界已有各類垃圾發(fā)電廠3000多座，最大單機容量超過10萬千瓦。其中德國有78座，美國有近400座，而日本因土地資源緊缺，更是不遺余力推廣垃圾發(fā)電，現(xiàn)焚燒率已達73%。

1、法國

對城市垃圾處理來說，發(fā)電是次要的，垃圾的處理是主要的。政府與社會各界都采取多種辦法控制或減少垃圾增長。國家從政策、稅收、科技各方面來提高人們的環(huán)保意識和支持環(huán)保產(chǎn)業(yè)。

1）控制垃圾總量的增長

垃圾體積每年都在增長，但其重量并不增長，主要是在包裝材料上減輕了重量，并盡量用污染小的材料。

2）居民必須按其居住面積大小繳納垃圾處置稅

每年人均大約是200多法郎。巴黎垃圾處理廠每年的運行費用就來自這種稅收。

3）有一些其他的措施

如塑料飲料瓶上有一種專門的標志，這個標志說明這瓶飲料是4或5個法郎，但其中有3或5個生丁（100生丁為1法郎）算是交的垃圾（塑料瓶）處理的錢。

2、德國

分類垃圾"循環(huán)"成資源。德國人做事向來一絲不茍。在德國，經(jīng)常會看到不同顏色的垃圾箱并排放在一起，上面分別標明哪個顏色的箱子是放金屬的、哪個是放玻璃或有機物的，這樣做的目的是讓更多的垃圾可以循環(huán)利用，而能做到此點，要靠每一位德國人的點滴行動。垃圾公司一般會給居民提供一定數(shù)量的垃圾桶，大約三到四個，并發(fā)放小冊子，詳細注明應該怎樣分揀生活垃圾，怎樣把不同的垃圾分別放到不同顏色的桶里。每個桶可裝25公升垃圾，有人會定期來收集清理垃圾。家具等可送到垃圾回收場，不收取費用，但建筑垃圾要付費。"環(huán)境警察"也會偶爾登門造訪，抽查居民是否把垃圾放到指定的桶里。如果分揀垃圾不當，把垃圾歸錯了類，放錯了桶，他們會及時指出，嚴重的還會被罰款。

縱觀各國垃圾發(fā)電的快速發(fā)展與其垃圾處理體制，都與政府政策密切相關。他們的共性歸納起來特點有三：一是垃圾處理和資源化利用已經(jīng)成為成熟產(chǎn)業(yè)，大部分由私營公司和企業(yè)來運營，政府通過競標確定垃圾處理的價格。二是制定嚴格的垃圾填埋和焚燒標準并嚴格執(zhí)行。三是通過立法或優(yōu)惠的政策鼓勵垃圾發(fā)電和填埋沼氣發(fā)電項目的實施。

三、世界垃圾焚燒發(fā)電概述

1、世界垃圾發(fā)電

世界最早進行垃圾焚燒技術 研究 開發(fā)的是德國，隨即英國、法國、美國、日本等國也積極開展了這方面的 研究 。德國目前己有五十余座從垃圾中提取能量的裝置及十多家垃圾發(fā)電廠，并且用于熱電聯(lián)產(chǎn)，以便有效地對城市進行采暖或提供工業(yè)用汽，1965年聯(lián)邦德國垃圾焚燒爐只有7臺，年處理垃圾71.8萬噸，可供總人口4.1%的居民用電。至1985年，焚燒爐已增至46臺，年處理垃圾800萬噸以上，占垃圾總數(shù)的30%，可供總人口34%的居民用電，柏林、漢堡、慕尼黑等大型城市中，民用電的10、7%來自垃圾焚燒。1995年德國垃圾焚燒爐達67臺，受益人口的比率從34%增加到50%。法國共有垃圾焚燒爐約300臺，可將城市垃圾的40%以上處理掉。巴黎有4個垃圾焚燒廠，年處理量170萬噸，占全市垃圾總量的90%，口收的能量相當于20萬噸石油，供蒸汽量占巴黎市供熱公司總量的三分之一。美國從80年代起，政府投資70億美元，興建90座焚燒廠，年總處理能力3000萬噸。目前最大的垃圾發(fā)電廠已經(jīng)在底特律市建造，日處理垃圾量4000噸，發(fā)電量65MWe。瑞典、丹麥等國也有類似的焚燒發(fā)電廠。

2、世界垃圾焚燒設備

垃圾鍋爐是垃圾熱電站臺的主要設備，亦是發(fā)展垃圾熱電站的關鍵所在。由于垃圾燃料是具有一定腐蝕性、水分大、熱值不穩(wěn)定的垃圾，因而垃圾鍋爐及其燃燒設備在設計上有其一定的特殊性。由于垃圾發(fā)熱值低，且水份含量較高，因此，性能優(yōu)良的燃燒設備是垃圾鍋爐的關鍵之處。國外已投入運行的垃圾鍋爐燃燒方式主要有以下幾種：

1）多級階梯鏈條爐排垃圾在爐排上由高到低逐級流動，逐級燃燒至燃盡。

2）傾斜往復式爐排是間隙動作的逆向傾斜往復爐排，與我國一般燃煤的間隙動作順向傾斜往復式爐排不一樣。這種爐排的優(yōu)點是：

（1）火種與主垃圾混合性好，易干燥，著火快。

（2）垃圾層間攪拌充分，利用完全燃燒：

（3）干燥、著火、燃燒、燃盡一系列過程都在爐排上進行，故而處理效率極高。

（4）垃圾層均勻，燃燒穩(wěn)定，爐溫及鍋爐蒸發(fā)量變動很小。

3）流化床燃燒方式流化床燃燒對燃料的適應性好，能完全燃燒各類城市垃圾或有機的工業(yè)垃圾等。

4）旋轉式燃燒旋轉式燃燒是KWU/SIEMNS公司在Uim一Wibligen試驗成功的新的工業(yè)流程。該工藝是將垃圾在緩慢旋轉的簡體內450℃進行無氧碳化，產(chǎn)主沼氣和固態(tài)殘留物。固態(tài)殘留物中用機械方法去除非可燃物（如金屬、石塊、玻璃等），余下部分為碳化物，其熱值達到與褐煤相仿。這部分碳化物與產(chǎn)生的煤氣共同在1300℃下燃燒。

5）等離子弧燃燒方式該方法是通過在垃圾堆中設一條通道，將等離子弧及冷卻劑和氣體經(jīng)通道輸入垃圾中，這時火種將垃圾熔化蒸發(fā)，使之變成無害的玻璃狀熔渣。燃燒火焰溫度可高達8000℃，釋放的氣體引入燃料電池發(fā)電。

目前，國外垃圾焚燒鍋爐的容量一般在10t/h～100t/h，蒸汽壓力為1.4Mpa～4.7Mpa，蒸汽溫度多為飽滿和溫度，一般是在400.C左右。

四、外國垃圾衍生燃料法發(fā)電技術的發(fā)展

在德國、美國、日本等發(fā)達國家，城市垃圾以及其它可燃固體廢棄物一般采用垃圾焚燒爐處理，垃圾焚燒法由于操作容易、技術成熟而被廣泛采用。但在焚燒過程中易產(chǎn)生二口惡英毒物，垃圾中的有用資源也未被回收利用。為使垃圾得以完全燃燒，抑制二口惡英產(chǎn)生，有必要對傳統(tǒng)的焚燒爐進行改進。垃圾衍生燃料法（RDF：RefusederivedFue1）就是將可燃垃圾加工成可儲存、運輸、燃燒的優(yōu)質燃料，RDF與單純的焚燒處理相比，不僅燃燒溫度高，燃燒性能也穩(wěn)定。

1、定義和分類

RDF是指廢棄物衍生燃料，又稱固體燃料，形狀可為粒狀、柱狀或蜂窩狀等。燃料制造廠從一般垃圾中分揀出廢塑料、廢料渣、木屑、PVC等，經(jīng)破碎、干燥、壓形、固化，制成無害RDF固體燃料，然后將RDF燃料運到電廠進行RDF發(fā)電。

第二節(jié) 各國垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)概況

一、美國

美國利用垃圾氣化技術轉為生物能發(fā)電。美國早在在1999年已經(jīng)有259個、總發(fā)電裝機75萬千瓦的填埋沼氣發(fā)電裝置。是世界上垃圾發(fā)電運做比較成功的國家之一，但是他們并沒有止步，而是不斷深入的 研究 多種領域垃圾的發(fā)電前景。美國北達科塔大學能源和環(huán)境 研究 中心（EERC）已經(jīng)成功地利用生物能發(fā)電，其所采用的技術是柴油發(fā)電機低成本氣化技術。燃料為森林廢棄物、劈柴、鋸末和農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品。2004年秋季EERC已經(jīng)完成了100小時生物氣化燃燒劈柴連續(xù)運行。其運行過程是把劈柴轉化成小型燃氣發(fā)電機可燃燒的氣體。該技術可自動運行，為發(fā)電機提供清潔和高質量的燃氣。所產(chǎn)生的氣體已成功地運行一臺100馬力的JohnDeere發(fā)動機，并進行污染檢測。他們認為這種機型在北美是首家，這種發(fā)電技術非常適合用在難以獲取燃料的偏僻地區(qū)，比如印第安保留地。它能為能源獨立提供幫助，并且大幅度地降低垃圾產(chǎn)生量?？梢姴⒎巧罾攀前l(fā)電的唯一選擇，工業(yè)垃圾、化學廢料、林業(yè)垃圾等等都可以成為垃圾發(fā)電的廣闊市場。

二、日本

開發(fā)高效垃圾廢料發(fā)電的新技術。日本電力中央 研究 所與環(huán)保器材廠家OKADORA合作，開發(fā)出了利用廢料和家庭垃圾高效發(fā)電的技術。這種新技術的發(fā)電效率達到約30%，比原有的垃圾發(fā)電高出約20個百分點，而且不必對垃圾進行細致分類。電力中央 研究 所將自己使煤炭汽化的獨家技術與OKADORA公司通過烘烤垃圾使其碳化的技術相結合，開發(fā)出了這種高效發(fā)電的新技術。只要是能夠燃燒的垃圾，基本上不用分類就能用于發(fā)電。利用新技術發(fā)電時，首先用500-650攝氏度的高溫對垃圾進行烘烤，使垃圾成為熱分解氣體和碳化物，然后將碳化物加入到1000攝氏度的燃燒爐中，使碳化物分化出一氧化碳等氣體，最后再將產(chǎn)生的氣體通過燃燒轉化成電能。 研究 人員指出，發(fā)電過程中產(chǎn)生的熱能可以反過來用于烘烤垃圾。 研究 人員說，現(xiàn)在的實驗設施每天能夠處理5噸垃圾，他們計劃在年內建設能夠每天處理50噸以上垃圾、發(fā)電2000千瓦以上的設施，預計建造費用將達到約30億日元。

三、韓國

韓國日前建成世界最大規(guī)模的利用垃圾沼氣的發(fā)電站，發(fā)電規(guī)模為50兆瓦級，2006年12月12日正式投入運營。這座沼氣發(fā)電站利用的是韓國首都首爾地區(qū)產(chǎn)生的垃圾。將垃圾作為可再生能源的資源化政策能取得替代能源進口的效益，減少溫室氣體，進而對防止地球變暖發(fā)揮作用。這座沼氣發(fā)電站每月可生產(chǎn)200千瓦電力，為18萬戶家庭供電，預計年收益逾169億韓元。此外，它將替代韓國每年50萬桶重油進口，相當于減少200億韓元的能源進口。該沼氣發(fā)電站利用的不僅是垃圾，將垃圾資源化，而且還可以防止惡臭，改善首都地區(qū)的生活環(huán)境，產(chǎn)生相當?shù)纳鐣б婧徒?jīng)濟效益。目前韓國國內利用垃圾填埋場產(chǎn)生沼氣發(fā)電的電站有12座，正在運行的供氣設施有4個，但幾乎都是1000至6000千瓦級的小規(guī)模發(fā)電站。全世界5萬千瓦級的沼氣發(fā)電站美國僅有1座。

四、墨西哥

墨西哥北部新萊昂州在利用垃圾發(fā)電照明，變廢為寶方面走在拉美國家的前列，為國家節(jié)省大量天然氣資源。據(jù)當?shù)孛襟w報道，在世界銀行的援助下，新萊昂州利用本地資金，在蒙特雷市附近建造了一座以固體垃圾為燃料的發(fā)電廠，總發(fā)電能力達到12兆瓦，從而使當?shù)?個城鎮(zhèn)實現(xiàn)以垃圾發(fā)電來解決照明問題，并為國家節(jié)省12%的用電量。這座主要由私人企業(yè)出資的"生物能源"發(fā)電廠擁有輸氣管道和7臺從英國進口的發(fā)電機，年處理固體垃圾能力5000多萬噸，每天生產(chǎn)的沼氣達6萬多立方米。用沼氣發(fā)電完全能夠滿足墨北部工業(yè)城市蒙特雷市區(qū)和周圍的6個城鎮(zhèn)照明需要。該發(fā)電廠利用當?shù)?個垃圾站的固體垃圾發(fā)電不僅防止了垃圾對環(huán)境造成的污染，而且每天還能節(jié)省3萬立方米的天然氣。
 

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