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2024年6月3-5日

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好文推荐 | 浅析我国垃圾焚烧发电行业发展趋势

随着我国国民经济的快速发展、城镇化步伐的加快以及城市居住人口的不断增长,部分城市出现了“垃圾围城”的窘迫现象。垃圾焚烧发电一方面可以明显的减少城市垃圾的容量,另外一方面处理过程中还有有效解决地下水源、土壤的污染问题,更重要的是垃圾焚烧所产生的热量,还可用于发电、供热。实现垃圾处理的“减量化、资源化、无害化”要求,该技术已逐渐成为生活垃圾处理的主要方式,对解决“垃圾围城”等突出环境问题具有重要作用。

 

对于垃圾焚烧发电技术自身而言,由于社会是在不断的发展和进步的,因此人们生活品质和习性也随之改变改变,最终影响着生活垃圾的特性,导致生活垃圾的热值在逐渐提高。另外,更重要的是环保理念的深入人心,从而推动着垃圾焚烧发电的技术的不断优化和推广。

 

PART.01垃圾焚烧发电的起源

 

1.1 国外垃圾焚烧发电的起源

 

自从十九世纪工业革命以来,西方国家走上了发展的快车道,让人类文明得到了质的飞跃。但是随之而来的城市人口激增,数量庞大的居民在脏乱不堪的城市环境中艰难生存,而造成这一现象的源头正是由于当地大量居民日常生产生活所产生的垃圾、污水和粪便等问题没有得到有效的解决,以至于最终导致各种传染病的爆发,影响居民的生命健康。

 

1890年诞生了细菌学,随着该学科的诞生和发展,人们逐渐了解了许多传染病的病源和传播途径,并找到了对应的解决方法,同样,在此过程中垃圾焚烧技术也应运而生。在1896年德国汉堡建立了人类历史上的第一座垃圾焚烧厂。再到20世纪初期至70年代,全球的垃圾处理主流方式主要有三种:填埋、焚烧以及堆肥。20世纪90年代,发达国家用法律形式确定了循环经济的优先顺序,垃圾焚烧工艺流程变成垃圾“收集-运输-焚烧(中间处理)-填埋”的系统方式。

 

1.2 国外焚烧技术发展历程

 

国外垃圾焚烧技术的发展历程可大致包括三个阶段即:萌芽阶段、发展阶段和成熟阶段。开始,处理生活垃圾的焚烧炉在英国和美国建立。紧接着,生活垃圾焚烧厂就在德国和法国建立起来了。这也意味着垃圾焚烧发电技术的萌芽。后续随着西方发达国家原来的垃圾填埋场已经饱和,垃圾焚烧技术由于减量化的优势,该技术又迎来了一次发展。再到近半个世纪以来,烟气净化技术和焚烧设备技术的发展,垃圾焚烧技术日渐成熟。并成为许多国家处理城市生活垃圾的首选方式。

 

1.3 国内焚烧技术的发展历程

 

萌芽阶段:1929年上海市公共租界工部局派人赴欧洲考察生活垃圾焚烧处理新技术。1930年在上海的槟榔路(现安远路)和茂海路(现海门路)各建设了一座生活垃圾焚烧处理厂,后续由于生活垃圾可燃物比例较低含水量高,焚烧困难运行费用高等缺点而停运。

 

发展阶段:1985年,深圳市市政环卫综合处理厂—我国第一代现代化的城市生活垃圾焚烧发电厂开始建设,1988年一期工程投产,采用了从日本三菱重工引进的两台150吨/日马丁垃圾焚烧设备和一台500千瓦发电机组。二期工程与1996年投产,增建了一台150吨/日马丁垃圾焚烧设备和一台3000千瓦发电机组。

 

1.4 我国早期垃圾焚烧发电的主要问题

 

我国早期垃圾焚烧发电的主要存在以下几点问题:第一,我国早期城市生活垃圾的热值普遍偏低,还需要添加辅助燃料才能运转;第二,生活垃圾在焚烧后会产生大量的灰渣,未能达到垃圾减量化的要求;第三,由于我国垃圾焚烧研究起步晚、投入少,导致技术相对落后,缺乏相关的技术指导,发展水平也相对滞后。

 

20世纪80年代末,深圳市首家引进了日本三菱重工生产的2台处理能力150 t/d的马丁式焚烧炉,并于1988年建成投产。随后全国各地相继建起了各种形式的垃圾焚烧厂,初期的垃圾焚烧不仅有余热发电、供热,还伴随着一批不能满足环保要求的简易焚烧设施。

 

PART.02垃圾焚烧发电的现状

 

2.1 垃圾清运体系的完善和处理率的提高

 

现如今,我国生活垃圾普遍使用的收集方法主要有:普通垃圾集装箱、垃圾收集车和中转站相结合、压缩式垃圾集装箱。再根据地方实际情况选择适合的收运方法,而且垃圾收运体系的建设逐步由城镇下沉到农村,不仅有效的补齐农村生活垃圾随意丢弃的短板,更重要的是促进了建设美丽乡村的步伐,进一步完善了我国垃圾清运体系建设。

 

随着我国改革开放的不断发展,经济水平和物质条件都大幅度提升,“绿水青山就是金山银山”的环保政策也不断推进且深入人心。虽然国内生活垃圾清运量在增长,但是无害化处理率同样也在持续增长。近十年,我国垃圾清运量平均增速约3%,截止2020年,生活垃圾清运量已超2.35亿吨,其中无害化处理量超2.34亿吨,我国生活垃圾无害化处理率达99.7%。

 

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在无害化处理中,卫生填埋由于存在各种问题,卫生填埋处理占比正在逐渐下降,而垃圾焚烧占比却在逐渐的增加,焚烧处理在无害化处理中的占比由2010年的不到20%,到2020年已增加到超过60%。

 

2.2 垃圾热值的提高

 

物理组成会影响生活垃圾热值,其中热值较高成分主要包括:纺织物、塑料、橡胶、纸张、竹木、厨余等。

 

据调查,在20世纪90年代,我国大多数城市产生的生活垃圾其热值均不超过5000 k J/kg。自从进入21世纪,随着居民的生活习惯、饮食结构、经济水平、消费习惯的改变,垃圾热值在不断升高。

 

2.3 主要处理技术

 

垃圾焚烧发电技术是利用垃圾焚烧所产生的热量进行发电的一项综合技术,该技术的关键设备是焚烧炉。按燃烧方式的不同,焚烧炉的型式可分为机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、旋转窑焚烧炉和热解气化焚烧炉。根据国家建设部、国家环保总局、科技部发布的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》要求,并指出:“目前垃圾焚烧宜采用以炉排炉为基础的成熟技术,审慎采用其它炉型的焚烧炉”。它主要由垃圾焚烧炉/余热锅炉,烟气净化系统和汽轮发电机组组成。

 

在渗滤液的处理方法中,在焚烧厂内建设污水处理厂是将渗滤液彻底处理的最有效的方法。另外,在焚烧厂内建设完全独立的处理系统,能够完全地消除渗滤液,将渗滤液的危害全部消除,是最彻底的渗滤液处理方法。现常规且成熟的渗滤液处理工艺流程是:“调节池+预处理+厌氧反应器UASB+MBR生化处理系统+NF纳滤膜处理系统+RO反渗透膜”的处理工艺。

 

20世纪90年代以来,发达国家越来越重视焚烧烟气的污染控制,垃圾焚烧排放标准日益严格,用于烟气净化的一次性工程投资和运行费用也越来越高。要使烟气净化效果达到国家或地级规定排放指标,垃圾焚烧发电厂焚烧烟气净化系统必须优化设计和强化运行管理,防止垃圾焚烧厂由于烟气排放问题导致二次污染。

 

生活垃圾焚烧烟气净化系统主要包括:除尘、除酸、除二噁英和重金属等。通过这几个单元的优化组合,从而使整个烟气净化系统不仅有效的、最大化处理去除存在于烟气中的各种污染物,保障烟气达标排放,而且在运行成本上经济可行。

 

现常规且成熟的烟气净化方式推荐采用“SNCR炉内脱硝+半干法脱酸+干法喷射+活性炭吸附+布袋除尘”组合方案,并设置烟气再循环。确保烟气污染物达到环保排放要求,工艺流程如下图所示。

 

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炉渣:炉渣由焚烧熔渣、陶瓷、砖石碎片、铁、其他金属和微量残留可燃物(约占垃圾量0.5%)组成。根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014),焚烧炉渣与烟气处理系统收集的飞灰分别收集、贮存和运输。

 

飞灰:飞灰主要产生的地方包括:反应塔底部收集的脱酸反应生成物和烟气中粗烟尘的混合物,以及布袋除尘器捕集的烟气中的灰尘。飞灰主要通过加入螯合剂的方式进行稳定化处理,经无害化处理达标后运至填埋场进行卫生填埋处置。同时垃圾焚烧发电过程中所产生的飞灰还可能富集汞、镉、铅等重金属,此时需要按照《国家危险废物名录》中所提及的相关规范和标准,来对飞灰中富集汞、镉、铅等重金属进行处理。再按照《危险废物贮存污染物控制标准》贮存好焚烧发电后生成飞灰。

 

2.4 相关政策法规的规范和支持

 

“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划提出的关于垃圾焚烧处理方面的目标要求是:到2025年底,全国城镇生活垃圾焚烧处理能力达到80万吨/日左右,城市生活垃圾焚烧处理能力占比65%左右。

 

“十四五”时期是全面建成小康社会决胜阶段,住房城乡建设事业部面临着更大的挑战,改革发展的任务艰巨繁重,今后五年的主要发展目标之一是:城镇市政基础设施更加完善,建设和运营水平进一步提高,城市生态空间格局持续优化,城市生活垃圾无害化处理率达到95%,力争将城市生活垃圾回收利用率提高到35%以上,城市道路机械化清扫率达到60%。另外,农村人居环境明显改善,小城镇建设加快发展,深入推进农村生活垃圾治理,基本实现全面治理的目标,统筹开展农村工业垃圾、农业生产垃圾治理工作。

 

住房城乡建设事业“十四五”规划提出努力营造城市宜居环境,加强城市垃圾综合治理:因地制宜全面开展垃圾分类,完善生活垃圾统计指标体系,促进生活垃圾分类回收与再生资源回收体系的有效衔接,提高回收利用率。加快城市生活垃圾处理设施建设,在土地紧缺、人口密度高的城市优先推广焚烧处理技术。力争到2025年,城市生活垃圾焚烧处理能力比“十三五”时期增长22万吨/日,设市城市生活垃圾得到有效处理,县县具备生活垃圾无害化处理能力。

 

另外,各省市也陆续出台针对本省的生活垃圾焚烧发电中长期专项规划。旨在加强生活垃圾焚烧处理能力建设,着力破解设施“邻避”难题,提高垃圾焚烧发电及其配套设施的建设标准和运行管理水平,实现垃圾无害化处理设施能力、布局等与实际需求相配套,推进生活垃圾无害化处理与资源化利用的全面提档升级。

 

PART.03垃圾焚烧发电的前景

 

3.1 市场发展重点转向中西部地区

 

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垃圾焚烧发电技术由于无害化处理效果好,逐渐成为我国大中型城市垃圾处理的主要方式。该技术推广使用至今,在我国广东、山东、江苏及浙江等沿海省份垃圾发电项目接近饱和,并逐渐向宁夏、陕西及甘肃等中西部内陆省份拓展。由于技术的不断改进与优化,垃圾焚烧发电项目的推广将更加有利于当地的发展,而且还可提升我国生活垃圾无害化处理率。

 

3.2 独立焚烧发电项目转向静脉产业园(环保产业园)

 

静脉产业园是以生活垃圾焚烧发电为依托,综合治理城市生活垃圾、餐厨、厨余、污泥、粪便、危险废弃物、建筑垃圾、大件垃圾、园林垃圾等固废的综合工业园区。生活垃圾焚烧发电厂作为静脉产业园核心,是绿色能源输出中心,不仅可以处理城市生活垃圾与陈腐垃圾,同时还能为园内其他餐厨及污泥等项目提供协同焚烧能力,焚烧产生的蒸汽可以为餐厨、污泥等项目供热。焚烧发电项目供给全园清洁电源,餐厨等项目产生的废渣、沼气等又能反哺作为焚烧项目发电原材料,达到能源梯级利用,实现园区内能量循环。

 

3.3 参与碳交易市场

 

垃圾焚烧发电项目由于其自身的优势,不仅可以避免因垃圾填埋而产生的温室气体,而且燃烧过程产生的热能还可以转化成清洁的电能,这就使得垃圾焚烧发电可以归属于自愿减排项目。这样垃圾焚烧发电项目就可获得碳减排的补贴,参与到碳排放交易市场,承担起一份社会责任。

 

PART.04结论与展望

 

焚烧发电现作为我国生活垃圾处理的一种主要手段,通过该技术不仅可以有效解决“垃圾围城”问题,而且还实现垃圾的资源化利用。推广垃圾焚烧发电技术是优化我国现有生活垃圾处理的重要手段、是实现“资源节约型、环境友好型社会”的关键战略。我们有理由相信,垃圾焚烧发电产业会继续向前发展,技术水平不断优化提升,垃圾焚烧发电产业在我国将拥有广阔的发展空间。

 

(文章来源 : 广东化工)

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