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垃圾发电的利与弊


垃圾发电的利与弊

垃圾发电简介

全世界每年产生4.9亿吨垃圾,仅中国每年就产生近1.5亿吨城市垃圾。目前中国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨。根据国家环保总局预测,2010年我国城市垃圾年产量将为1.52亿吨,2015年和2020年将达到2.1亿吨。面对垃圾泛滥成灾的状况,世界各国的专家们已不仅限于控制和销毁垃圾这种被动“防守”,而是积极采取有力措施,进行科学合理地综合处理利用垃圾。 我国有丰富的垃圾资源,其中存在极大的潜在效益。我国许多城市已开始建造垃圾发电厂。

垃圾发电是把各种垃圾收集后,进行分类处理。其中:一是对燃烧值较高的进行高温焚烧(也彻底消灭了病源性生物和腐蚀性有机要物),在高温焚烧(产生的烟雾经过处理)中产生的热能转化为高温蒸气,推动涡轮机转动,使发电机产生电能。二是对不能燃烧的有机物进行发酵、厌氧处理,最后干燥脱硫,产生一种气体叫甲烷,也叫沼气。再经燃烧,把热能转化为蒸气,推动涡轮机转动,带动发电机产生电能。

从20世纪70年代起,一些发达国家便着手运用焚烧垃圾产生的热量进行发电。欧美一些国家建起了垃圾发电站,美国某垃圾发电站的发电能力高达100兆瓦,每天处理垃圾60万吨。而德国的垃圾发电厂每年要花费巨资,从国外进口垃圾。据统计,全球已有各种类型的垃圾处理工厂近千家,预计3年内,各种垃圾综合利用工厂将增至3000家以上。科学家测算,垃圾中的二次能源如有机可燃物等,所含的热值高,焚烧2吨垃圾产生的热量大约相当于1吨煤。

在发达国家,垃圾处理和资源化利用已经成为成熟的产业,垃圾焚烧发电技术正在向大型化、高效化方面发展。例如,欧洲各国制定了严格的垃圾焚烧标准并严格执行;英国在其非化石燃料公约、德国在其新能源法中都规定:垃圾直接焚烧发电的电力电量强制上网,并实施电价补贴或绿色电价。

中国是世界上的垃圾资源大国。如果中国能将垃圾充分有效地用于发电,每年将节省煤炭5-6千万吨,其“资源效益”极为可观。我国城市垃圾焚烧发电最早投入运行始于1987年。之后,随着一大批环保产业化和环保高技术产业化项目的相继启动,垃圾焚烧发电技术得到了得到了快速发展,实现了大型垃圾焚烧发电技术的本土化,垃圾焚烧处理能力在近5年间增长了5倍。虽然中国的垃圾发电刚刚起步,但前景乐观。中国丰富的垃圾资源,存在着极大的潜在效益。全国城市每年因垃圾造成的损失巨大,而将其综合利用却能创造更多的效益,市场空间巨大。

统计资料表明,中国城市人均年产垃圾440千克;全国主要城市年产生活垃圾1.6亿吨,足可以使一个100万人口的城市被覆盖1米;同时,城市生活垃圾还在以年增长率8%-10%以上的速度增长。我国年产城市生活垃圾约1.5亿吨,其中填埋占70%,焚烧和堆肥等占10%,剩余20%难以回收。其中垃圾发电率还不到10%,相当于每年白白浪费2800兆瓦的电力,被丢弃的“可再生垃圾”价值高达250亿元。《2013-2017年中国垃圾发电行业市场前瞻与数据挖掘分析报告》显示,全国城市每年因垃圾造成的损失约近300亿元(运输费、处理费等),而将其综合利用却能创造2500亿元的效益,市场空间巨大。

根据国家环保总局预测,2015年中国城市垃圾年产量将达到2.1亿吨。中央和地方政府都很支持垃圾焚烧发电产业的发展,建设的垃圾焚烧发电装置的投资大多来源于当地财政,都是在经济条件相当好的大中城市。分析认为,到2020年将新增垃圾发电装机容量330万千瓦左右,按每千瓦1万元的设备造价计算,垃圾发电市场容量为330亿元。广阔的投资前景吸引大批民间资本和国际资本参与其中,垃圾发电产业正面临历史性发展机遇。

垃圾发电之所以发展较慢,主要是受一些技术或工艺问题的制约,比如发电时燃烧产生的剧毒废气长期得不到有效解决。日本2012年推广一种超级垃圾发电技术,采用新型气熔炉,将炉温升到500℃,发电效率也由过去的一般10%提高为25%左右,有毒废气排放量降为0.5%以内,低于国际规定标准。当然,垃圾发电的成本仍然比传统的火力发电高。专家认为,随着垃圾回收、处理、运输、综合利用等各环节技术不断发展,工艺日益科学先进,垃圾发电方式很有可能会成为最经济的发电技术之一。从长远效益和综合指标看,将优于传统的电力生产。我国的垃圾发电刚刚起步,但前景乐观。

环境效益

根据我国现行政策,城市生活垃圾焚烧发电技术将以机械炉排炉为主导,辅以煤-垃圾混烧流化床垃圾焚烧技术和其他技术。按照日处理1800吨二段往复式垃圾焚烧设备计算,年发电量可达1.6亿千瓦时,可节约标准煤4.8万吨,年减少氮氧化合物排放480吨、二氧化硫排放768吨。

垃圾处理的原则是无害化、减量化、资源化。垃圾焚烧发电因大大减少填埋而能够节约大量的土地资源,同时也减少了填埋对地下水和填埋场周边环境的大气污染。 “煤层气、生活垃圾填埋气、氧化氮等,是造成全球气候变暖的重要来源。”英国辛迪克碳基金中国及亚太地区总裁韩野炬认为,垃圾发电主要受一些技术或工艺问题的制约,比如发电时燃烧产生的剧毒废气长期得不到有效解决,所以有效减排的关键是采用先进技术。

据有关统计资料称,我国当今城市垃圾清运量已达1万亿t/a,若按平均低位热值2900kJ/kg,相当于1400万吨标煤。 如其中有1/4用于焚烧发电,年发电量可达60亿度,相当于安装了1200MW火电机组的发电量。无害化垃圾焚烧发电可实现垃圾无害化,因为垃圾在高温(1000℃左右)下焚烧,可进行无菌和分解有害物质,且尾气经净化处理达标后排放,较彻底地无害化。减量化垃圾焚烧后的残渣,只有原来容积的10%~30%,从而延长了填埋场的使用寿命,缓解了土地资源紧张状态。因此,兴建垃圾电厂十分有利于城市的环境保护,尤其是对土地资源和水资源的保护,实现可持续发展。随着垃圾回收、处理、运输、综合利用等各环节技术不断发展,垃圾发电方式很有可能成为最经济的发电技术之一,从长远效益和综合指标看,将优于传统的电力生产。

存在的问题

垃圾发电真有如此神奇吗?问题的关键在于上述算法用国内并不存在的国外垃圾的热值和国外的垃圾电厂来计算中国垃圾电厂的效益。比如国外的垃圾热值高,每公斤垃圾燃烧可产生3000千卡的热量,而中国的垃圾含水量高达60%。经过一定处理每公斤燃烧产生的热值只能达到900-1000千卡,就是说经过处理的垃圾的发热量还不及国外的1/3,但在计算垃圾的节煤量时,却用国外垃圾的含热量来计算,即所谓2吨垃圾相当于1吨煤炭。中国主要城市年产垃圾有1至1.5亿吨,于是可以节省5000万到6000万吨煤炭。实际上中国的垃圾要6吨才能顶1吨煤炭,即使有1亿吨垃圾,全部用来发电也只能顶1600至1700万吨煤炭。由于中国垃圾含水60%,减量70%左右可以做到。但是这种减量即使不燃烧也是可以办到的。垃圾焚烧电厂的环境效益尚不确定,垃圾燃烧产生的SO2、CO和二恶英能否清除,能否达到国家环保标准还是个问题。如果二恶英不能有效清除,那么对环境的危害不可轻视。

垃圾焚烧电厂的经济性与垃圾的发热量有很大关系。国外一般都规定垃圾的发热量达不到每公斤1500千卡,是不宜建垃圾焚烧电厂的,那么中国为什么能用经过一定处理后只能达到900至1000千卡的垃圾用于发电呢?由于垃圾的可燃物少,垃圾发电厂只好用燃油、燃煤来助燃,致使垃圾焚烧电厂成为变相的小燃油、小燃煤电厂。国家给予垃圾电厂的种种优惠条件,高电价收购变成帮助了应当关停的小油电、小煤电。

为什么国外的垃圾发热量高,中国垃圾的发热量低呢?这是因为中国有节俭的美德,有良好的废弃物回收利用制度,报纸、书、本、纸箱、家俱等都有回收站回收,即使有少量可燃物倒入垃圾箱,还有不少废弃物捡拾者捡拾,甚至将垃圾运抵填埋场后,还有人在那里捡拾。所以中国许多城市垃圾的可燃物极少,多为厨房垃圾,不适合用于焚烧发电。

为避免不具备垃圾焚烧发电的地方建发电厂,一是政府部门要严格把关,只有具备建垃圾焚烧电厂的地方,才批准建厂并给予各种优惠政策;二是对于垃圾电厂上网收购的发电量,要按进厂的垃圾数量及垃圾发热量进行测算,超过垃圾可发电量不予收购,电价也不予优惠。

另外垃圾发电还存在以下难点:

(1) 一次性投资过大,一般投资商望而却步,且投资回 收率很长,虽然经济效益都不如燃煤(或燃油)的(热)电厂,但是解决了垃圾的处理和环境污染问题,社会效益高。建设焚烧垃圾热电厂这是利民的公德好事。

(2) 垃圾焚烧的二次污染还未解决,为了彻底解决二次污染问题,国外正在研制气化熔融焚烧技术。

(3) 垃圾发电的联网问题。

 

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