碳循環(huán)利用的垃圾焚燒電廠-煙氣處理-P2G協(xié)調(diào)優(yōu)化運行

黃婧杰，劉鏤志，殷旭鋒，李雪芹，潘軒，周任軍

(1. 湖南省清潔能源與智能電網(wǎng)協(xié)同創(chuàng)新中心（長沙理工大學(xué)），湖南 長沙 410114；2. 國網(wǎng)湖南省電力有限公司岳陽供電分公司，湖南 岳陽 414000)

0 引言

近年來，“垃圾圍城”的局面不容樂觀，垃圾焚燒電廠因其“減量化、無害化、資源化”的獨特優(yōu)點成為解決城市生活垃圾的最佳方式之一，既高效又環(huán)保[1-2]，已逐漸得到政府眾多相關(guān)政策支持與行業(yè)認(rèn)可[3]。

由于中國城市生活垃圾分類尚在起步階段，廚余占比高、熱值低、水分多，為保證垃圾焚燒電廠點火或爐膛溫度穩(wěn)定，需補充適量的輔助燃料[4]，因此垃圾焚燒電廠的運行成本相對較高。另一方面，雖然垃圾焚燒電廠的主要目的是為了解決“垃圾圍城”所造成的環(huán)境污染問題，但生活垃圾包含各種復(fù)雜的污染物質(zhì)，在焚燒時會生成較多二次污染物[5-6]。目前對垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣進行凈化處理的技術(shù)已較為成熟，可通過多種手段及途徑使得煙氣達標(biāo)排放[7-9]，但垃圾及輔助燃料會產(chǎn)生大量的CO2[10-11]，導(dǎo)致垃圾焚燒電廠在逐漸完善的碳交易市場中需要承擔(dān)較高的碳排放成本。考慮到CH4可作輔助燃料[12-13]，而日益成熟的P2G（power to gas）技術(shù)可將CO2處理轉(zhuǎn)化成CH4[14-15]，因此在垃圾焚燒電廠固有的煙氣處理裝置后加裝CO2分離裝置，與P2G協(xié)同運行，將生成的CH4供垃圾焚燒電廠作輔助燃料使用，實現(xiàn)碳循環(huán)利用。

作為碳循環(huán)中的核心技術(shù)，煙氣處理和P2G的耗能與垃圾焚燒電廠的出力成正相關(guān)。垃圾焚燒電廠因受日供定量燃料約束，其日總電量是恒定的，但各時段發(fā)電出力可以調(diào)整[16]。……