垃圾發電

垃圾發電是指通過特殊的焚燒鍋爐燃燒城市固體垃圾，再通過蒸汽輪機發電機組發電的一種發電形式。垃圾發電分為垃圾焚燒發電和垃圾填埋氣發電兩大類。

基本介紹

• 中文名：垃圾發電
• 外文名：municipal solid wasle power generation
• 定義：各種垃圾收集後分類處理
• 地位：垃圾資源大國
• 方法：科學合理地綜合處理利用垃圾

簡介

垃圾發電把各種垃圾收集後，進行分類處理。其中：一是對燃燒值較高的進行高溫焚燒（也徹底消滅了病源性生物和腐蝕性有機要物），在高溫焚燒（產生的煙霧經過處理）中產生的熱能轉化為高溫蒸氣，推動渦輪機轉動，使發電機產生電能。二是對不能燃燒的有機物進行發酵、厭氧處理，最後乾燥脫硫，產生一種氣體叫甲烷，也叫沼氣。再經燃燒，把熱能轉化為蒸氣。推動渦輪機轉動，帶動發電機產生電能。

面對世界城市化進程越來越快，城市垃圾泛濫已成為城市的一大災難。世界各國已不僅限於掩埋和銷毀垃圾這種被動“防守”戰術，而是積極採取有力措施，進行科學合理地綜合處理利用垃圾。我國有豐富的垃圾資源，存在極大的潛在效益。全國城市每年因垃圾造成的損失約近300億元（運輸費、處理費等）而將其綜合利用卻能創造2500億元的效益。

從20世紀70年代起，一些已開發國家便著手運用焚燒垃圾產生的熱量進行發電。據有關統計資料稱，我國當今城市垃圾清運量已達1萬億t/a，若按平均低位熱值2900kJ/kg,相當於1400萬t標煤。如其中有1/4用於焚燒發電，年發電量可達60億kwh，相當於安裝了1200MW火電機組的發電量。無害化垃圾焚燒發電可實現垃圾無害化，斟為垃圾在高溫（1000℃左右）下焚燒，可進行無菌和分解有害物質，且尾氣經淨化處理達標後排放，較徹底地無害化。減量化垃圾焚燒後的殘渣，只有原來容積的10%～30%，從而延長了填埋場的使用壽命，緩解了上地資源緊張狀態。

因此，興建垃圾電廠十分有利於城市的環境保護，尤其是對土地資源和水資源的保護，實現可持續發展。

發展

1．世界發展歷史和狀況

隨著全球經濟的迅猛發展和物質生活水平的提高，垃圾產量日益增多，對環境造成的污染也日益嚴重。每天源源不斷產生的大量城市生活垃圾，已經成為一個污染環境、影響生活的社會性問題。

垃圾焚燒技術起源於19世紀末，進入20世紀70年代後，由於垃圾中可燃物的增加、工業技術水平不斷提高，使得垃圾焚燒技術迅速發展，焚燒處理技術日趨成熟。在近三十年內，幾乎所有已開發國家、中等已開發國家都建設了不同規模、不同數量的垃圾焚燒廠，開發中國家建設的垃圾焚燒廠也不在少數。

從20世紀70年代起，一些已開發國家便著手運用焚燒垃圾產生的熱量進行發電。歐美一些國家建起了垃圾發電站，美國某垃圾發電站的發電能力高達100MW，每天處理垃圾60萬t。

21世紀初期以來，全球有1000多處垃圾焚燒發電站，僅僅在日本就有200多個垃圾焚燒發電站，總發電能力近1000MW。日本政府預計，到2010年垃圾發電能力將達到5000MW，這個發電量可為500萬戶家庭提供照明用電，是個不小的數目。

2．我國發展歷史和狀況

我國生活垃圾處理技術起步較晚，但近年來在國家產業政策的支持下，我國垃圾焚燒技術得到了迅速發展，垃圾焚燒發電處理在我國呈現出迅猛增長的勢頭。

垃圾焚燒技術不斷完善，同時不斷地向大規模、全自動化方向發展，相繼出現了處理能力很高的大型垃圾焚燒廠，垃圾焚燒發電技術也隨之得到了迅猛發展。我國自主研製的垃圾焚燒爐技術，已由固定爐排垃圾焚燒爐發展到循環流化床鍋爐。深圳已建成國內第一條使用國產化設備80%以上的大型現代化垃圾焚燒發電設備廠。

我國自1985年在深圳建立垃圾焚燒發電廠以來，先後在珠海、杭州、上海、紹興等15個城市建成了20座垃圾焚燒發電廠並投入運行，而每天焚燒1000t垃圾發電規劃的城市就有數十座之多。

位於清水河的深圳市市政環衛綜合處理廠，是國內第一座採用焚燒技術處理城市生活垃圾並利用其餘熱發電、供熱的現代化公益設施。

截至2007年底，中國垃圾焚燒發電廠總數已達75座，其中建成50座，在建25座。2008年，上海1億kw·h垃圾發電項目、成都九江環保發電廠、溫嶺35kV垃圾焚燒發電廠、邯鄲市垃圾填埋氣回收利用發電項目等項目已陸續開工建設。全國各地垃圾發電項目遍地開花，垃圾發電技術逐漸成熟，設備國產化進程加快。

方式

機械爐排焚燒爐

工作原理：垃圾通過進料斗進入傾斜向下的爐排（爐排分為乾燥區、燃燒區、燃盡區），由於爐排之間的交錯運動，將垃圾向下方推動，使垃圾依次通過爐排上的各個區域（垃圾由一個區進入到另一區時，起到一個大翻身的作用），直至燃盡排出爐膛。燃燒空氣從爐排下部進入並與垃圾混合；高溫煙氣通過鍋爐的受熱面產生熱蒸汽，同時煙氣也得到冷卻，最後煙氣經煙氣處理裝置處理後排出。

特點：爐排爐生活垃圾焚燒技術運行穩定，對垃圾的徹底處理能力強，適於連續運行，經最佳化的煙氣處理技術後排放達標。

但是爐排的材質要求和加工精度要求高，要求爐排與爐排之間的接觸面相當光滑、排與排之間的間隙相當小。另外機械結構複雜，損壞率高，維護量大。

流化床焚燒爐

工作原理：爐體是由多孔分布板組成，在爐膛內加入大量的石英砂，將石英砂加熱到600℃以上，並在爐底鼓入200℃以上的熱風，使熱砂沸騰起來，再投入垃圾。垃圾同熱砂一起沸騰，垃圾很快被乾燥、著火、燃燒。未燃盡的垃圾比重較輕，繼續沸騰燃燒，燃盡的垃圾比重較大，落到爐底，經過水冷後，用分選設備將粗渣、細渣送到廠外，少量的中等爐渣和石英砂通過提升設備送回到爐中繼續使用。

特點：流化床燃燒充分，爐內燃燒控制較好，但煙氣中灰塵量大，操作複雜，運行費用較高，對燃料粒度均勻性要求較高，需大功率的破碎裝置，石英砂對設備磨損嚴重，設備維護量大。易產生結焦，系統連續運行能力較低。

迴轉式焚燒爐

工作原理：迴轉式焚燒爐是用冷卻水管或耐火材料沿爐體排列，爐體水平放置並略為傾斜。通過爐身的不停運轉，使爐體內的垃圾充分燃燒，同時向爐體傾斜的方向移動，直至燃盡並排出爐體。

特點：設備利用率高，灰渣中含碳量低，過剩空氣量低，有害氣體排放量低。但燃燒不易控制，垃圾熱值低時燃燒困難。

對於垃圾量比較少的地區可以採用該工藝。

CAO焚燒爐

工作原理：垃圾運至儲存坑，進入生化處理罐，在微生物作用下脫水，使天然有機物（廚餘、葉、草等）分解成粉狀物，其他固體包括塑膠橡膠一類的合成有機物和垃圾中的無機物則不能分解粉化。經篩選，未能粉化的廢棄物進入焚燒爐的先進入第一燃燒室（溫度為600℃），產生的可燃氣體再進入第二燃燒室，不可燃和不可熱解的組份呈灰渣狀在第一燃燒室中排出。第二室溫度控制在860℃進行燃燒，高溫煙氣加熱鍋爐產生蒸汽。煙氣經處理後由煙囪排至大氣，金屬玻璃在第一燃燒室內不會氧化或融化，可在灰渣中分選回收。

特點：可回收垃圾中的有用物質；但單台焚燒爐的處理量小，處理時間長，單台爐的日處理量最大達到150噸，由於煙氣在850℃以上停留時間難於超過1秒鐘短，煙氣中二惡英的含量高，環保難以達標。

對於垃圾量比較少的地區可以採用該工藝。

脈衝拋式

工作原理：垃圾經自動給料單元送入焚燒爐的乾燥床乾燥，然後送入第一級爐排，在爐排上經高溫揮發、裂解，爐排在脈衝空氣動力裝置的推動下拋動，將垃圾逐級拋入下一級爐排，此時高分子物質進行裂解、其它物質進行燃燒。如此下去，直至最後燃盡後進入灰渣坑，由自動除渣裝置排出。助燃空氣由爐排上的氣孔噴入並與垃圾混合燃燒，同時使垃圾懸浮在空中。揮發和裂解出來的物質進入第二級燃燒室，進行進一步的裂解和燃燒，未燃盡的煙氣進入第三級燃燒室進行完全燃燒；高溫煙氣通過鍋爐受熱面加熱蒸汽，同時煙氣經冷卻後排出。

其優點是：

（1）處理垃圾範圍廣泛 能夠處理工業垃圾、生活垃圾、醫院垃圾廢棄物、廢棄橡膠輪胎等。

（2）燃燒熱效率高 正常燃燒熱效率80%以上，即使水份很大的生活垃圾，燃燒熱效率也在70%以上。

（3）運行維護費用低 由於採用了許多特殊的設計以及較高的自動化控制水平，因此運行人員少（包括除灰渣人員在內一台爐僅需兩人），維護工作量也較少。

（4）可靠性高 經過近20年運行表明，此焚燒爐故障率非常低，年運行8000小時以上，一般利用率可達95%以上。

（5）排放物控制水平高 由於採用二級煙氣再燃燒和先進的煙氣處理設備，使煙氣得到了充分的處理。經長期測試，煙氣排放物中CO含量1~10 PPM，HC含量2~3 PPM，NOx含量35 PPM，完全符合歐美排放標準。煙氣在二、三級燃燒室燃燒時溫度達1000℃，並且停留時間達2秒以上，可使二惡英基本分解，煙氣中二惡英的含量為0.04 ng/m3，遠低於歐美標準0.1 ng/m3。

（6）爐排在壓縮空氣的吹掃下，有自清潔功能。

優點

垃圾用於發電，具有以下優點：

(1)無害化。垃圾焚燒時，爐內溫度一般為900℃，爐心最高溫度為1100℃，經過焚燒，垃圾中的病原菌徹底殺滅，從而達到無害化的目的。

(2)減量化。垃圾焚燒後，灰渣只占原體積的5%，因而比其他垃圾填埋等處理方法，更可達減量化的目的。

(3)節能效益。垃圾發電，可以補充電能不足，具有明顯的節能效益。

面對垃圾泛濫成災的狀況，世界各國的專家們已不僅限於控制和銷毀垃圾這種被動“防守”，而是積極採取垃圾發電等有力措施，進行科學合理的綜合處理利用垃圾。

存在問題

焚燒垃圾發電如果控制得當，對環境的影響可以很小。但是，若對焚燒過程和尾氣、殘渣、廢水的控制處理不當，也有可能造成二次污染，這是必須注意的。

(1)垃圾焚燒後二次污染問題。垃圾在高溫下焚燒可滅菌，分解有害物質，但當工況變化，或尾氣處理前滲漏，處理中稍有不慎等都會造成二次污染。

垃圾焚燒站工藝流程中煙氣淨化處理(如洗滌塔)用於去除焚燒產生的、HCL、HF等酸性氣體，若沒有在焚燒中或煙氣中用石灰（粉或漿）加以中和，這些氣體就會直接排人大氣中，造成二次污染。例如深圳垃圾電廠，在酸性氣體去除設備尚未投入運行時，造成酸氣直接排放，污染了周圍環境。

(2)水資源的污染的問題。垃圾輸送貯運和貯倉中，易發生泄漏、發酵，產生髮酵廢水、濾液，其中含有一些有害雜物，若不引入污水處理，會造成水資源污染。尾氣處理的廢水、廢渣、粉塵也應慎重處理，避免水源污染。

(3)殘渣與粉塵的污染問題。垃圾焚燒後的殘渣，尾氣處理的固體廢棄物，如不嚴格控制，會造成土地資源的二次污染，破壞生態環境。