生活垃圾焚燒發電供熱技術在延安應用的可行性分析

王延龍

(延安市熱力燃氣污水處理 監管中心，陜西 延安 716000)

城市生活垃圾是當前世界各國面臨的主要環境問題之一，也是目前我國存在的突出的環境問題。隨著我國經濟的快速發展，城市人口的大量增加和城市規模的日益擴大，以及人民生活水平的不斷提高，生活垃圾產生量逐年增長，不可避免地帶來了大量的垃圾排放［1］。利用垃圾焚燒發電供熱，是實現垃圾無害化、減量化和資源化的最效的手段之一，是城市垃圾處理綜合利用的主要發展方向。

垃圾焚燒發電供熱應用技術，是利用垃圾焚燒綜合處理供熱和發電，是將垃圾進行篩選分類處理后，進入垃圾焚燒鍋爐進行焚燒，通過對垃圾高溫化學處理，利用處理過程產生的熱量進行發電供熱的一種城市垃圾處理技術。其原理是將垃圾作為一種固體燃料送入爐膛內燃燒，在1000℃左右的高溫下，垃圾中的可燃成分與空氣中的氧進行劇烈的氧化反應，釋放出大量熱量轉化為高溫的燃燒氣和一些性質穩定的固體殘渣。垃圾燃燒產生的熱量，通過鍋爐產生高溫高壓蒸汽帶動汽輪發電機發電或供熱，然后將性質穩定的殘渣直接填埋處置，燃燒產生的煙氣經處理后達標排放。焚燒過程中，垃圾中的細菌、病毒能被徹底消滅，各種惡臭氣體得到高溫分解。從而實現城市垃圾的無害化、減量化和資源化處理。是一種理想的城市垃圾處理技術，是未來垃圾處理的發展方向。

1 我國垃圾焚燒發電供熱現狀和前景

我國生活垃圾焚燒應用技術起步較晚，第一個垃圾焚燒發電廠1987年在深圳投入運行。相比之下，我國的垃圾焚燒設備的設計、生產應用水平和規模與發達國家的差距還比較大，遠低于發達國家平均水平。

針對我國城市生活垃圾無害化處理狀況，2007年國家發改委、建設部、國家環保總局聯合印發了《全國城市生活垃圾無害化處理設施建設“十一五”規劃》。規劃提出，“十一五”期間，全國要新增生活垃圾無害化處理能力32×104t/d;到“十一五”末，全國城市生活垃圾無害化處理率要達到60%;其中，設市城市生活垃圾無害化處理率達到70%。因此，近年來，垃圾焚燒發電已得到大多城市的重視，垃圾焚燒發電迅速發展，上海、廣州、深圳、杭州、鄭州、哈爾濱等三十幾個城市，都建成有日處理量在200t以上的焚燒裝置。從《2010年中國能源重大新開工施工項目縱覽表》統計得知，僅2010年國內擬建設的垃圾電站項目就達41個，項目分布國內北京、重慶、四川、河北、浙江、廣東等16個省市自治區［2］。我國垃圾焚燒發電供熱已進入快速發展階段，將成為我國城市生活垃圾無害化處理的發展趨勢。

據國家統計局網站公布，第六次全國人口普查結果表明，我國總人口已達13.97萬人，占全球人口的19.7%。這表明我國要用占全球約7%的陸地面積，養活占全球約20%的人口。因此面臨著嚴峻土地資源短缺的考驗。要解決這種人多地少，土地資源短缺的矛盾，實行必要的計劃生育工作同時必須加強環境保護，節約每一寸土地資源。垃圾焚燒的綜合利用將環境保護和節約能源有機地結合起來，是緩解城市發展與土地資源短缺壓力的很好途徑。不但能夠治理垃圾帶來的環境污染，還有很好的社會和經濟效益。為此2002年以來，國家和有關部門陸續出臺一系列相關激勵政策，同時國家針對垃圾發電還采取多項優惠政策予以保護:一是發電量全部收購;二是免除了增值稅的征收，并在所得稅上享受減免政策;三是國家會以垃圾處理補貼的方式向企業支付服務費，即所謂的垃圾處置費。因此隨著人們對環境問題的日益關注，垃圾焚燒綜合應用將成為今后城市垃圾處理的發展方向，有很好的發展前景。

2 在延安市應用的分析

2.1 延安地理環境

延安位于黃土高原中南部，是中國革命圣地、國家歷史文化名城、全國首批公布的優秀旅游城市，是全國愛國主義、革命傳統、延安精神三大教育基地。地處半干旱地區，屬高原大陸性季風氣候，歷年平均氣溫7.7～10.6℃，年均降雨量555.80mm，蒸發量達1582.7 mm。南北寬239.12 km，東西長257.85 km，總面積37037 km2，城區面積25.95 km2，城市規劃區范圍內城鎮人口約為42.5萬人(2009年延安寶塔區政府網公布常住人口31.2萬人、暫住人口11.3 萬人)［3］。

2.2 延安垃圾特性及處理現狀

目前延安市區日產生活垃圾約230t，垃圾年產量達到8.3×104t，按年增長速度在4%計算，預計到2020年，垃圾年產量約達到13×104t，日產垃圾373.15 t(延安市城管局統計)。現在延安市城區只有唯一的尹家溝垃圾處理衛生填埋場，是由上海同濟大學建筑規劃設計研究總院設計，建于1998年，占地5.6×104m2，庫區容量160×104m3，設計使用年限22年，處理方式采用衛生填埋［4］。近年來，隨著延安“能源化工強市、綠色產業富民、紅色旅游興業”三大戰略實施，延安的城市面貌煥然一新，人民生活水平顯著提高。隨著延安經濟、社會快速發展和人口迅速增長，垃圾產生量劇增，城市生活垃圾中的有機質含量和熱值在穩步增長，已遠遠超出原處理廠設計預測，將提前封場。垃圾處置已成了影響延安發展的重要問題之一。另外目前的垃圾滲濾液雖采用回灌技術處理，但對周圍林區土壤，地下水源仍有一定程度的污染，填埋氣體自然導排也具有一定的安全隱患。因此，必須再尋求其他形式垃圾處理方式。

2.3 延安的供熱現狀分析

2009年，延安市熱力燃氣污水處理監管中心的供熱情況調查報告顯示，延安市區供熱總面積為470.26×104m2。其中以熱電廠為熱源的集中供熱面積為197.28×104m2，以七里鋪、紅化、市場溝小區鍋爐聯片集中供熱面積為42.98×104m2，已納入政府監管。仍有142個黨政企事業單位企及住宅小區，約為230×104m2不能實現集中供熱，以燃煤、燃油或燃氣小鍋爐供熱，依然存在資源浪費，環境污染問題。

延安熱電廠1991年投運，最早由兩臺1.2×104kw帶雙抽氣的發電供熱機組成，后陸續擴建了兩臺75 t/h流化床鍋爐和一臺1.2×104kw發電供熱機組，是延安供熱的主要熱源。由于電煤及原材料價格上漲等原因，目前延安熱電廠已處在半停運狀態，僅在冬季的供暖期運行。該廠運行近20年，部分設備已經老化，進入退役期。為了解決城市供熱問題，延安市政府正與大唐集團協商籌建大唐延安熱電廠。但該方案還未最終通過審批，即使大唐熱電廠投運，仍無法滿足不斷發展的城市供熱需要。因該建設方案的選址在延安市區東20km以外的姚店鎮，受供熱半徑不超20km的制約(國家發改委、能源部，發改能源［2007］141號《熱電聯產和煤矸石綜合利用發電項目建設管理暫行規定》第15條)，無法實現對延安市區供熱的全覆蓋，延安城區的南、北兩區域的供熱問題仍不能很好解決。還必須另尋求其他供熱方式，所以建垃圾焚燒熱電廠是一個解決延安城市供熱的好途徑。

2.4 延安建設生活垃圾焚燒熱電廠的可行性分析

將現有延安熱電廠和垃圾出處理廠合并，建成集城市供熱和垃圾處理為一體城市供熱體系。不僅進解決了垃圾處理的難題、緩解延安供熱壓力，還有利于延安環境保護，是一舉多得的環保工程。

以紹興市垃圾焚燒發電廠為例，分析延安市生活垃圾焚燒發電供熱的可行性。紹興市垃圾焚燒發電工程位于紹興市城東南郊區的經濟開發區內，是以紹興市新民熱電有限公司為依托，利用原電廠配套設施和運行管理經驗，在熱電廠內建造的公益性環保工程，是國家環保示范項目、浙江省重點建設項目。該工程設計采用2條循環流化床垃圾焚燒處理線，總處理垃圾量為800t/d，其中一期工程為1條日處理垃圾400t的循環流化床垃圾焚燒處理線，經過1年建設，已于2001年8月28日成功點火，投運至今。焚燒爐出力為75 t/h(蒸汽)，與原電廠的15 MW汽輪發電機組配套，進行發電和供熱，投運以來成功地處理了紹興市每天產生的400t的全部生活垃圾，還實現了連續穩定地發電和供熱(每小時發電15 MWh)。現已在籌劃二期工程，將能處理紹興周邊鄉鎮生活垃圾。由于該垃圾發電工程的建成，使紹興市的城市生活垃圾全部實現了無害化、減量化和資源化處理［5］。由于紹興垃圾發電廠和延安熱電廠有相似處，所以，借鑒紹興的經驗可將延安熱電廠進行改造，使其成為垃圾焚燒熱電廠。實現城市供熱和垃圾處理為一體的城市垃圾焚燒綜合應用體系。

2.5 具體方案

2.5.1 鍋爐燃燒系統

按焚燒原理不同，垃圾焚燒主要分為爐排爐焚燒、流化床焚燒、熱解法三種。硫化床焚燒法是垃圾焚燒處理的一種常用方法。延安熱電廠現有兩臺75 t/h循環流化床鍋爐。結合燃用垃圾的性質和延安熱電廠熱電廠現狀，通過設計計算可對現有的兩臺流化床鍋爐做適當改造。①根據燃燒需要適當改變爐膛容積和煙道截面積;②在爐膛內加裝鰭片和噴涂防磨層，增強爐膛內設備的耐磨強度;③由于垃圾存在大量不可燃物，使鍋爐廢渣增多，根據需要增大排渣通道，保證排渣需求;④根據風壓風量要求，重新選用送風機、引風機;⑤為進一步凈化尾氣，在煙道尾部安裝脫除有害氣體的煙氣處理裝置;⑥對鍋爐本體外部的汽水管道系統及煙道除塵設備可保持不變;⑦由于垃圾熱值受來源、氣候、季節等因素影響，垃圾燃燒時根據熱值的不同，為達到高效低污染焚燒的目的，可用煤充當輔助燃料。⑧當處理含硫或含氯高的垃圾時，采用爐內加石灰石可脫除SO2和HCl。⑨考慮到垃圾的臟臭等特殊性，應采用視頻監控，集中控制調節手段，全面實現自動、遠控、數字監測的現代化管理。

2.5.2 垃圾的無害化處理

將現有垃圾填埋處理場作為垃圾分類和預處理場。將收集的垃圾在預處理場進行預處理，除去部分灰分等不可然物。在熱電廠的儲煤場建一封閉的垃圾儲存倉。垃圾儲存倉內設有污水池、破碎機、電磁去鐵器、污水泵、負壓風道及一條密封的耐腐蝕的垃圾輸送皮帶等設備。用車將預處理場預處理的垃圾運至儲存倉(熱電廠距垃圾場約2公里)進行除鐵、破碎、然后用皮帶送到爐前，經給料機送入爐內。垃圾進入硫化床鍋爐后，與熾熱的床料混合焚燒，使有害成分在爐膛內充分裂解和破壞。垃圾儲存倉坑底廢液池內的廢液和廢氣，經泵及風道引至爐內流化床段上方焚燒，使其充分裂解，減少污染。高溫煙氣從爐膛出口至過熱器、省煤器、空氣預熱器，最后經有害氣體煙氣處理裝置和電除塵器的凈化處理，由煙囪排入大氣，完成垃圾的無害化處理過程。

2.6 建設垃圾焚燒熱電廠的措施

(1)加強城市環保宣傳力度，提高人們的環保意識，爭取政府的政策和資金支持，為垃圾焚燒熱電廠的建設創造積極環境。

(2)積極推廣生活垃圾分類收集。強化垃圾分類收集意識，實現垃圾分類收集，減小生活垃圾預處理成本，提高垃圾焚燒熱電廠經濟效率。

(3)多元化投資。垃圾焚燒熱電廠項目的初始投資高，近年垃圾焚燒熱電廠在我國發展較快，主要是人們城市環保意識加強，政府采用直接投資以及鼓勵多渠道融資的手段，來支持垃圾焚燒發電技術的應用。根據延安情況應積極鼓勵社會資金投入到垃圾焚燒綜合應用項目中來，實行投資多元化，主體多樣化。

(4)全面分析，借鑒經驗，多方案設計優選。學習和引進國外先進技術及國內其他城市的成功經驗，全面分析延安的建設環境，進行多方案設計，擇優選取。

(5)運用價值工程管理理念，實現技術先進，投資節約。焚燒垃圾應用技術在工業發達國家技術上和設備上都相當成熟，所以關鍵設備、核心部分應引進國外先進設備技術，同時充分利用國內的設備配套能力，其余配套設備盡可能做到國產化。

3 結束語

在延安建設垃圾焚燒熱電廠，對處理延安城市垃圾，緩解延安供熱壓力，保護延安環境，發展延安經濟，提高人民生活水平，實現“實力延安、生態延安、和諧延安、魅力延安”有重要意義。

［1］時璟麗.張成.圾焚燒發電技術在我國的應用及發展趨勢［J］.可再生能源2005.(2):63－66.

［2］北極星電力網.2010年中國能源重大新開工施工項目縱覽［EB/OL］.http://news.bjx.com.cn/html/20100107/239973.shtml.

［3］延安市地方志編篡委員會.延安市志［M］.西安:陜西人民出版社，1994.

［4］同濟大學建筑規劃設計研究院.延安市尹家溝垃圾填埋廠擴初設計.上海.

［5］陳梅銘.陳耀東.紹興市垃圾焚燒發電工程實例.環衛科技網［EB/OL］http://www.cn－hw.net/html/27/200807/7137.html.