循环经济声中话垃圾电厂

内容提要
         垃圾处理是摆在各地政府面前的一件难事，而垃圾焚烧发电是垃圾减量化、资源化、无害化的唯一途径。我国从20世纪80年代起开始建设垃圾电厂，并已取得一些运营经验。据预测，“十一五”末我国将拥有垃圾电厂150～200座。

引 言
       随着国民经济发展和人民生活水平提高以及城镇人口的迅速增加，产生的工业和生活垃圾也越来越多，垃圾对环境的污染日益严重，有些城市已被垃圾包围。统计资料表明，我国城市人均年产垃圾400kg，全国主要城市年产生活垃圾1.5亿t，城市生活垃圾储存量已达60亿t，侵占土地面积500km2，并且以每年8％～10％的速度增长。仅上海市就年产400万t，直接用于收运处理垃圾的费用高达2亿元。目前660座城市中，已有200座处于垃圾包围之中，成为各地政府的重大难题。城市垃圾产生的危害不仅体现占用太多的土地，形成垃圾包围城市的恶劣处境，而且会对大气环境、地下水、土壤和植被造成污染。垃圾中的有机物变质散发的恶臭气体进人大气，严重污染了环境；垃圾中的有害物质如汞、镉、铅等重金属，溶入地下水，渗入土壤，危及周边人民的健康及生命安全而此类危害很难消除。此外，垃圾发酵后产生沼气，沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳，会对大气产生污染，阻碍植被生长，破坏臭氧层。更危险的是垃圾集中堆放产生的甲烷是可燃气体，当与空气混合达到一定比例时，遇火花会产生爆炸，直接威胁到人们的生命财产安全。1994年杭州天子岭垃圾填埋场曾发生过爆炸。医疗垃圾中还含有致病细菌、寄生虫卵、有毒药物等危害人类健康的物质，处理不当会造成疾病的传播，影响人类的生活环境。
       泛滥成灾的垃圾，迫使人们积极采取措施，科学合理地加以处理和利用，使它减量化、资源化、无害化。然而从循环经济的观点出发，城市生活垃圾是物质循环和能量流动的一种形式，将其资源化是人类解决资源和能源短缺矛盾有效途径之一。
垃圾处理的三种方式
（1）填埋法 是将城市生活垃圾填入大坑或洼地中，以利恢复地貌和维护生态平衡。它需要建设垃圾填埋场及相应的污水处理和沼气收集系统。此缺点是土地占用量大，填埋1t垃圾约需3m2土地，填埋后易造成二次污染，如污染地下水源、有害气体四处漂散污染大气，有害重金属在填埋场半径约50km范围内会形成富集圈以及被填埋的垃圾发酵产生的甲烷气体易引发爆炸等。填埋场离城市太近征地费用高昂，同时会对周围环境造成直接影响；离城市太远则日常运行时运输费用大。垃圾处理场的技术关键是场底衬垫层处理，和沼气安全导出，垃圾基本不减量。一座现代化的垃圾填埋场约需投资3亿元，且无直接收益。由于奖金和土地资源需不断投入，污水渗漏的隐患无法消除。欧共体国家立法规定，1996年后禁止不经过处理的垃圾直接进入填埋场。
在我国由加拿大提供成套设备的杭州天子岭垃圾填埋气体发电厂于1998年8月投产。一期沼气发生量每天3万m3，采用2台G3516LE型燃气发电机，每台功率970kW，年发电量1600万kW•h，电站总投资2440万元。工程项目建设期5个月，产生了良好的经济效益。已建的类似厂还有南京水阁以及无锡桃花山填埋气体发电厂。
（2）堆肥处理法 它能利用垃圾中的有机物，如纸张、食品、果品、蔬菜等垃圾造肥，达到资源化利用。目前堆肥的市场价格为1000元／t，每300t垃圾可以产生近l00t堆肥。而且在堆肥中还可添加配方，提高肥力，价格也可提高很多。
上海环卫部门将城市生活垃圾制成的堆肥产品，在市场上发挥了效果，安亭葡萄园使用该堆肥后，果实大，味道甜，增产10％，将该堆肥用于种植蘑菇，出菇量增加37％。近年来，武汉、常州、南宁、厦门、重庆等地大力开展垃圾堆肥工作，并取得了一定的成绩。
堆肥占地较大，仍需相当大的场地。不是所有垃圾均可造肥，垃圾需要分拣，这就加大了成本。堆肥过程中环境状况恶劣，仍存在空气污染蚊蝇滋生等生态环境二次污染问题。
（3）焚烧处理法 焚烧处理就是将城市垃圾运到垃圾焚烧发电厂进行焚烧，达到减量化、资源化、无害化的目的。其优缺点如下：①垃圾焚烧并利用热能，可以使体积缩小90％，质量减少75％，燃烧产生的热能用于供热90％，质量减少75％，燃烧产生的热能可达85％，热效率可达50％以上。②焚烧后的垃圾只剩10％渣滓，可以无害填埋，这就延长填埋场使用寿命，成本下降。③存在的问题是烟气排放能否达标，特别是二※英含量。具体措施是使用布袋除尘器，喷淋石灰水，活性炭吸附。对垃圾焚烧炉内控制燃烧温度在850℃以上，使烟气停留时间超过2s，可使二#英分解。绍兴采用循环流化床垃圾焚烧炉加煤助燃，排出二#英为国家标准的0.5％，比西欧标准0.1mg／m3还低得多。
        垃圾处理的最优级方案是综合处理。它是利用垃圾中各种成分的密度、大小、磁性等物理性质不同，分别采用人工粗选、重选、磁选及气流分送办法将各种物质分离开来。对50％左右的有机物及小颗粒垃圾进行堆肥；对5％左右的塑料、玻璃、纸张等加以回收利用；黑色金属送往冶金部门做原料；废电池等有害物质专门进行处理；35％的可燃物及有机厨余垃圾递往焚烧厂发电；大约10％的残渣进行填埋或制成地砖。由于它一次性投资大，除美、日等少数发达国家实行外，多数国家尚未普及。部分国家垃圾处理法比例如表1所示。

国外垃圾发电情况
        从世界范围来看，德国人均年产垃圾为世界之最，达到每人800kg，美国为710kg，英国为630kg，法国为490kg，中国为400kg。欧美发达国家的生活垃圾发热量一般可达8000KJ／kg。我国生活垃圾的发热量较低，由于厨余物较多，特别在夏天瓜果皮多，其热值属年中最低为3780kJ／kg，年均热值为4600kJ／kg，随着我国商品包装过度，垃圾热值有所提高。而适合焚烧处理的垃圾值范围为3350～7100kJ／kg。
        利用垃圾焚烧产生蒸气和发电可以追溯到百年以前，第一台固体废弃物焚烧发电设备于1885年在德国汉堡建成，1905年在纽约建成了焚烧城市垃圾发电厂。
        美国自20世纪80年代起投资70亿美元，兴建90座垃圾焚烧厂，年处理垃圾总量达到3000万t。20世纪90年代兴建402座垃圾焚烧厂。美国底特律市拥有世上规模最大达4000t／d的垃圾发电厂。美国趋向于大型化的循环流化床焚烧技术。
         在日本流化床焚烧技术得到了飞速发展，处理规模为25～450t／d。1989年焚烧处理的比例已占总量的73.9％，1995年日本的流化床垃圾焚烧炉有131台，最典型的流化床焚烧系统是荏原制作所制造的内循环流化床焚烧炉，垃圾不经前处理就可以直接焚烧。目前日本有垃圾发电厂131座，装机容量在42万kW左右。
        法国现有垃圾焚烧炉约300多台，可以处理40％的城市生活垃圾。法国巴黎城区垃圾处理厂于1969年建成，每年处理生活垃圾240万t。该厂每年销售电量1.5亿kW•h，还生产一些热能，收入2.86亿法郎。
         1919年荷兰阿姆斯特丹第一台垃圾焚烧炉投运，1969年该厂被当时较现代的阿姆斯丹Noord垃圾焚烧厂所代替，1983年荷兰环保法更加严格，1993年关闭Noord厂，新的垃圾热电厂投运。该厂有4条焚烧生产线，4台77t／h中压自然循环锅炉，安装2台4万kW发电机，除去厂用电1.7万kW，可有6.3万kW并入当地电网，年处理垃圾75.5万t，该厂有先进的烟气净化系统，可以除去二#英。该厂总投资9.5亿荷兰盾，由政府出资建设。
        丹麦全国有90％以上的各类垃圾，由40多座垃圾焚烧厂处理，生产热能和电能，焚烧后的残留物用来铺路或制成建材。自二次世界大战以来，丹麦已在世界22个国家和地区建造了300多座垃圾焚烧厂，其中40多座在本国，50多座在日本，28座在法国，5座在香港。

我国垃圾发电情况
       我国城市生活垃圾处理起步于20世纪80年代，在1990年前，全国垃圾处理率不足2％，近10年来，特别是进入20世纪90年代以后，一些城市开始建设垃圾发电厂。
        北京朝阳区高安屯的一个垃圾堆放场，建成了我国最大的垃圾发电厂——朝阳绿色环保电站，每天焚烧垃圾1300t，安装两台进口炉排炉，1台2.5万kW发电机，年发电1.36亿kW•h，总投资6.8亿元，于2002年底建成。二期将增添300t／d处理能力，安装2.2万kW发电机，年发电量增至2.25亿kW•h，将于2005年建成。北京规划建4座垃圾电厂，均采用国外设备，约投资20亿元。
        上海浦东新区御桥垃圾焚烧发电厂，共有3套350t焚烧处理炉，选用法国Alsthom公司的SITY—2000型倾斜往复阶梯炉排，利用垃圾焚烧炉—余热锅炉生产的中压蒸汽发电，配两套8500kW发电机，每年可上网售电1.1亿kW•h，总投资6.7亿元，由法国贷款3000万美元提供设备和技术，已于2002年5月投运。该厂烟气净化执行欧洲环保标准，二#英排放量仅为我国允许值的10％。每年可节约标煤5.5万t，同时可以减少大量填埋垃圾用地，每年减少930万t垃圾的运输费。
        2000年初上海嘉定区日处理1500t垃圾的江桥垃圾发电厂已开工建设，总投资7亿元，<