垃圾發電 - 簡介

從20世紀70年代起，一些發達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100兆瓦，每天處理垃圾60萬噸。現在，德國的垃圾發電廠每年要花費巨資，從國外進口垃圾。科學家測算，垃圾中的二次能源如有機可燃物等，所含的熱值高，焚燒2噸垃圾產生的熱量大約相當于1噸煤。如果中國能將垃圾充分有效地用于發電，每年將節省煤炭5000～6000萬噸。

垃圾發電之所以發展較慢，主要是受一些技術或工藝問題的制約，比如發電時燃燒產生的劇毒廢氣長期得不到有效解決。日本2010年推廣一種超級垃圾發電技術，采用新型氣熔爐，將爐溫升到500℃，發電效率也由過去的一般10%提高為25%左右，有毒廢氣排放量降為0.5%以內，低于國際規定標準。

垃圾發電 - 分類

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，最后干燥脫硫，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。

垃圾發電 - 焚燒技術

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(爐排分為干燥區、燃燒區、燃盡區)，由于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并與垃圾混合;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，最后煙氣經煙氣處理裝置處理后排出。

特點：爐排的材質和加工精度要求都很高，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。另外機械結構復雜，損壞率高，維護量大。爐排爐造價及維護費用高，使其在中國的推廣應用困難重重。

該工藝在中國焚燒垃圾適用性不強，中國垃圾沒有嚴格分類，垃圾中含水分較高、成分復雜，所以熱值很低，很難把垃圾焚燒透徹，爐內溫度難以提高，造成二次污染的可能性就大。

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，并在爐底鼓入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，垃圾很快被干燥、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，經過水冷后，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，操作復雜，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。

該工藝比較適合中國的國情，燃燒比較復雜、水分比較多的垃圾也能夠把垃圾燃燒徹底，溫度也比較高，投資也比較低，是適合中國國情的工藝流程。

回轉式焚燒爐

工作原理：回轉式焚燒爐是用冷卻水管或耐火材料沿爐體排列，爐體水平放置并略為傾斜。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，直至燃盡并排出爐體。

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。

對于垃圾量比較少的地區可以采用該工藝。

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(廚余、葉、草等)分解成粉狀物，其他固體包括塑料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。煙氣經處理后由煙囪排至大氣，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;但單臺焚燒爐的處理量小，處理時間長，目前單臺爐的日處理量最大達到150噸，由于煙氣在850℃以上停留時間難于超過1秒鐘短，煙氣中二惡英的含量高，環保難以達標。

對于垃圾量比較少的地區可以采用該工藝。

脈沖拋式爐排焚燒爐

工作原理：垃圾經自動給料單元送入焚燒爐的干燥床干燥，然后送入第一級爐排，在爐排上經高溫揮發、裂解，爐排在脈沖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，直至最后燃盡后進入灰渣坑，由自動除渣裝置排出。助燃空氣由爐排上的氣孔噴入并與垃圾混合燃燒，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，同時煙氣經冷卻后排出。

其優點是：

(1)處理垃圾范圍廣泛 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 由于采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臺爐僅需兩人)，維護工作量也較少。

(4)可靠性高 經過多年運行表明，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 由于采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℃，并且停留時間達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/m ，遠低于歐美標準0.1 ng/m 。

(6)爐排在壓縮空氣的吹掃下，有自清潔功能。

垃圾發電 - 社會效益

中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，相當于1400萬噸標煤。 如其中有1/4用于焚燒發電，年發電量可達60億度，相當于安裝了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，因為垃圾在高溫(1000℃左右)下焚燒，可進行無菌和分解有害物質，且尾氣經凈化處理達標后排放，較徹底地無害化。

減量化垃圾焚燒后的殘渣，只有原來容積的10%～30%，從而延長了填埋場的使用壽命，緩解了土地資源緊張狀態。

垃圾發電 - 環境危害

垃圾焚燒會產生大量的二惡英、飛灰中的重金屬及其化合物，從低沸點的汞、鉛、鎘到其他高沸點的重金屬，無不具有強烈的潛在毒性。汞，具有低熔點39℃、沸點356.58℃的特殊物理化學性質，在垃圾焚燒的過程中， 90%以上將隨煙氣排放到周邊的大氣中。

中國首座千噸級生活垃圾焚燒廠——上海浦東生活垃圾焚燒廠自2001年試運營、 2002年7月1日正式運行，兩年后上海交通大學環境科學與工程學院對其周邊的水、土、植物、農作物和動物取樣分析，結果顯示汞含量普遍增高。周邊環境的土壤背景值偏高，平均為12519納克/克 ，運行1年后和2年后的平均值分別為每克13919納克/克和13717納克/克，同一水平處而下風口空氣中汞濃度顯著高于其他風向處，初步證實了垃圾中的汞通過焚燒煙氣的排放，和向四周大氣中擴散的事實。取樣大豆和小青菜，2003年汞的濃度分別是2002年的213倍和217倍。

民眾抗議

2009年，中國國內爆發多起反對生活垃圾焚燒發電的群體性事件，江蘇吳江、廣東番禺兩地因為民眾的強烈反對，已經建成和擬建的垃圾發電廠被迫下馬和緩建。

垃圾發電 - 國際現狀

中國

1985年，深圳市建成第一座每天處理300噸生活垃圾焚燒廠，2002年7月1日，中國第一座現代化千噸級上海浦東生活垃圾焚燒廠正式運行， 2010年3月13日，國內第一座超大規模的焚燒廠——濟南市生活垃圾焚燒發電項目工程在濟陽縣孫耿鎮高家村正式開工，建成后，總處理規模為日處理垃圾2000 噸，年處理66.67萬噸。

2010年初，《2010年中國能源重大新開工施工項目縱覽表》在網上開始現身，其中列入2010年國內擬建設的垃圾電站項目竟然達到41個，項目遍布國內16個省、市、自治區。其中，河北省擬建4座;天津市、福建省各擬建3座;重慶市、江西省、湖北省、廣西自治區、四川省各擬建2座;山西省、浙江省、安徽省、河南省、湖南省、海南省、陜西省各擬建1座;而廣東省居首，計劃建設14座。事實上，據最新的統計，國內已經在立項的垃圾焚燒廠總數超過了400家。

沙特

2012年4月，在第三屆海灣環境論壇(GEF)上，沙特提出計劃投資5億美元，啟動一項利用等離子技術將廢棄垃圾轉化為電能的項目。該技術可以利用3000噸廢物垃圾轉化120兆瓦電能，相當于1萬戶家庭每天的用電量。目前該技術已經在馬來西亞、日本、美國、法國和德國等國家得到應用，實施后將成為海灣地區第一個垃圾發電項目。

歐洲

整個歐洲大約有400座垃圾焚燒發電廠，其中丹麥、德國和荷蘭是最為熱衷的國家。2011年有數據顯示，在人口僅550萬的丹麥，共有29座垃圾發電廠，還有10座正在規劃或建設之中。丹麥的垃圾發電廠均采用了新型的焚化爐。它們配備了各種過濾、清洗系統，捕捉任何有害的粉塵和化學物質——鹽酸、氮氧化物、二惡英、呋喃及重金屬。目前這類垃圾發電廠各種廢氣、廢水的排放完全滿足了歐盟嚴格的環保標準，其排放量甚至只有歐盟規定上限的10%到20%。

除了焚燒發電，對填埋垃圾場的利用在歐洲也很有市場。英國Infinis公司在英國經營有123座填埋氣發電廠，其中大部分集中在英格蘭地區，總發電量可達到343兆瓦，是全球最大垃圾填埋氣發電網絡。在意大利，目前也有50多座垃圾填埋發電廠，而在整個歐洲則已經建成了超過60座垃圾填埋發電廠，大量的填埋垃圾也得到了充分利用。

美國

盡管美國聯邦政府和24個州政府現在已承認經新型垃圾焚燒發電廠處理的垃圾為可再生能源，可以享受政府補貼，但據美國環保署的數據，目前(2011年)在美國這樣一個擁有3億以上人口的大國，僅有87個垃圾焚燒電廠，而且都至少是15年前建的。

日本

1965年，日本大阪西淀工場建2×200t/d垃圾焚燒爐和5400千瓦發電機，將蒸汽過熱到350攝氏度后，發電效率曾達到20%。后因過熱器腐蝕嚴重，為保長期運行被迫降到300攝氏度運行，發電效率降到了10%左右，垃圾灰 10%作填埋處理。

1995年，日本垮玉縣東部清掃組合1號工場，建成2.4萬千瓦垃圾發電，過熱汽溫380攝氏度，發電效率達20%，由于過熱器改用不銹鋼，保證了正常運行。

在日本新能源產業技術綜合開發機械 ( NEDO)主持下，日本于1991年開始進行高效垃圾發電技術開發，建50t/d垃圾焚燒爐進行工試，目標是通過將過熱蒸汽溫提高到500攝氏度，發電效益達30%。經過近8年的不斷試驗和改進，終于在1999年試成，主要是過熱器改用了含鎳55%的高級耐熱鋼。由于造價高和在其他方面改進不大，故未大范圍推廣。

除此之外，日本還采用超級垃圾發電技術。主要是摻入部分天然氣并和燃氣輪機組合發電，發電效率達30%以上，且比上法價廉易行，已為多家采用。主要有群馬縣高濱清潔中心3臺150t/a 爐、發電裝機2.5萬千瓦，1996年完成;界市清潔中心2臺2 50t/d爐、發電裝機1 .65萬千瓦，1997年完成。

氣化熔渣爐發電技術開發。日本政府于1997年12月決定從2002年12月起嚴格考核二惡英。為此由NEDO主持，從1998～2000年進行新爐技術開發，其基本原理是在低溫段將垃圾乾餾氣化，高溫煅燃熔化渣后做路基材利用，不再填埋，有的還加還原劑回收渣中的金屬。共有3種形式，豎爐式由新日鐵開發，回轉窯式由三開開發，流化床式由荏原、川重等開發，發電效率約在30%以上。現已開發成功并推廣中。

垃圾發電 - 電價

2012年4月10日，發改委發布通知，完善垃圾焚燒發電價格政策，規定自4月1日起執行全國統一垃圾發電標桿電價每千瓦時0.65元人民幣，并明確高出火電價格部分由省級電網負擔0.1元。