本期說說垃圾焚燒發(fā)電問題。關(guān)于新能源開發(fā)利用話題，后續(xù)還有生物質(zhì)發(fā)電、地?zé)豳Y源的開發(fā)利用和農(nóng)村沼氣池開發(fā)利用等相關(guān)問題，敬請關(guān)注。
國家發(fā)展和改革委員會、財(cái)政部和國家機(jī)關(guān)事務(wù)管理局聯(lián)合提出的“全國節(jié)能宣傳周”活動(dòng)已經(jīng)持續(xù)很多年了，今年的活動(dòng)從6月13日開始，到6月19日結(jié)束。今年的主題是“綠色低碳，節(jié)能先行”，兩幅內(nèi)涵十分豐富的宣傳海報(bào)也已經(jīng)公開發(fā)布(見下圖）。
凡是從事能源行業(yè)的人都知道，能源的開源很重要，從一定意義上說，節(jié)約能源更重要。在當(dāng)前俄烏沖突愈演愈烈，導(dǎo)致全球能源出現(xiàn)嚴(yán)重危機(jī)的當(dāng)下，節(jié)約能源將會越來越重要。
無論是筆者本人也好，社會上大多數(shù)公眾也好，在能源生產(chǎn)領(lǐng)域或新能源開發(fā)利用工作中，我們都是旁觀者。但在日常節(jié)能行動(dòng)中，我們?nèi)巳硕际菂⑴c者，人人都可以為節(jié)能工作運(yùn)出貢獻(xiàn)。因此，從明天開始，持續(xù)說說節(jié)約能源的話題，亦請關(guān)注。
[本期正文]
五，我國的垃圾焚燒發(fā)電問題
根據(jù)世界銀行《2050年全球固體廢物管理一覽》，當(dāng)前全球城市生活垃圾產(chǎn)生量為每年20億噸，預(yù)計(jì)到2050年一年將達(dá)到34億噸。根據(jù)中國國家統(tǒng)計(jì)年鑒，中國2018年生活垃圾產(chǎn)量為2.28億噸，居世界第二位；美國生活垃圾產(chǎn)量約為2.68億噸，居世界第一位。但中國垃圾人均產(chǎn)生量僅為每天0.75 公斤，美國為每天2.01公斤 。隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國垃圾處置壓力將日益增高。同時(shí)，由于美日歐等發(fā)達(dá)國家過去一直向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)運(yùn)垃圾，加之中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)垃圾也將逐漸納入城市環(huán)衛(wèi)處理體系，中國將很快成為全球第一大垃圾處理處置國，因此必須做好長期規(guī)劃。
衛(wèi)生填埋和焚燒發(fā)電是全球最廣泛應(yīng)用的垃圾處理處置末端技術(shù)。焚燒技術(shù)在發(fā)達(dá)國家應(yīng)用較早，在20世紀(jì)90年代焚燒處置率基本維持穩(wěn)定，當(dāng)前則主要朝著大機(jī)組方向和自動(dòng)化方向發(fā)展。新加坡(100%)、日本(70%)、瑞士(65%)等國垃圾焚燒率較高；美國由于地緣遼闊，垃圾焚燒處置率基本維持在10%左右。
其實(shí)，因生活垃圾的平均熱值很低，大概只有標(biāo)準(zhǔn)煤炭(每公斤7000大卡）的十分之一，因此生活垃圾焚燒發(fā)電的成本是相當(dāng)高的，它的主要目的不是為了發(fā)電，而是為了垃圾無害化處理，發(fā)電作為焚燒垃圾的副產(chǎn)品。另外，不是所有的生活垃圾都能進(jìn)行焚燒發(fā)電，而是必須先進(jìn)行分類，對于不用的垃圾采取不同的回收再利用方法或無害化處理。
根據(jù)《“十三五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，到2020年底，具備條件的直轄市、計(jì)劃單列市和省會城市(建成區(qū))要實(shí)現(xiàn)原生垃圾“零填埋”，全國城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒處理設(shè)施能力占無害化處理總能力的50%以上，其中東部地區(qū)達(dá)到60%以上。在政策支持和實(shí)際需求雙輪驅(qū)動(dòng)下，我國垃圾焚燒發(fā)電規(guī)?？焖侔l(fā)展，垃圾焚燒處置量在“十三五”末期將超過填埋量。
[《“十四五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》]詳見附件。
隨著經(jīng)濟(jì)和城市化的不斷發(fā)展，各種垃圾排放量與日俱增，“垃圾圍城”的問題也成為了全世界各國面臨的主要難題之一。所以垃圾處理技術(shù)尤其是垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)成為未來全球發(fā)展和穩(wěn)定的大趨勢。
當(dāng)然，值得自豪的是，我國的垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)目前在全球已處于領(lǐng)先地位，中國建造的垃圾發(fā)電廠不用燒煤，一年就可以處理掉300多萬噸垃圾，發(fā)電量可以達(dá)到15億度,這是連美國都還沒實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。那究竟什么是垃圾發(fā)電技術(shù)？垃圾發(fā)電是否會污染環(huán)境呢？如果要大規(guī)模推廣該技術(shù)，會面臨什么難題呢？
所謂的垃圾發(fā)電就是指利用特殊的焚燒鍋爐來焚燒處理各種固體垃圾，然后再通過專業(yè)的蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電的一種特殊發(fā)電形式。這種發(fā)電方式從20世紀(jì)70年代起就開始出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)歐美一些發(fā)達(dá)國家就曾建起了垃圾發(fā)電站，著手研究利用焚燒產(chǎn)生的熱能進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)。
到了21世紀(jì)初，全球已經(jīng)建起了1000多處垃圾焚燒發(fā)電站，而相對于很多發(fā)達(dá)國家，我國的垃圾發(fā)電技術(shù)起步比較晚。但是近年來，隨著我國綜合國力和國家政策的大力扶持，我國的垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅猛。特別是我國自主研發(fā)的垃圾焚燒爐技術(shù)，已經(jīng)由固定爐排垃圾焚燒爐發(fā)展成循環(huán)流化床鍋爐，讓很多西方國家都刮目相看。
而就目前而言，垃圾發(fā)電的類別主要分為垃圾焚燒發(fā)電和垃圾填埋發(fā)電兩種方式。那很多人就疑惑了，是不是所有的垃圾都能用來發(fā)電？其實(shí)利用垃圾發(fā)電之前都要首先對各種垃圾進(jìn)行統(tǒng)一收集，再對垃圾逐一進(jìn)行分類處理。
也就是說在垃圾分類過程中，會把一些可以燃燒又沒有回收利用價(jià)值的垃圾分揀出來，然后對這些垃圾進(jìn)行打碎處理，制作成干燥的類似于煤球一樣的燃燒球。再把這些燃燒球利用先進(jìn)的機(jī)器送入特殊的高溫焚燒爐中，通過高溫焚燒使熱能轉(zhuǎn)化成高溫蒸汽，推動(dòng)渦輪機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。
而針對垃圾分類中不能燃燒的垃圾和物質(zhì)則采用特殊的發(fā)酵、厭氧等方法進(jìn)行處理，再通過干燥脫硫技術(shù)，使其產(chǎn)生甲烷氣體，也就是俗稱的沼氣，再對沼氣進(jìn)行燃燒，使熱能轉(zhuǎn)化成蒸汽，同樣推動(dòng)渦輪機(jī)快速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。
而針對在垃圾分類過程中，可以進(jìn)行回收再利用的垃圾則會合理高效地進(jìn)行回收利用。就這樣，通過短短幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間，就可以把很多堆積如山、原本需要填埋處理的垃圾變成人們生產(chǎn)生活的電能，再通過電網(wǎng)輸送到千家萬戶。
垃圾發(fā)電會污染環(huán)境嗎？
誠然，隨著現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全球垃圾產(chǎn)量日益增多，對環(huán)境造成的污染也越來越嚴(yán)重，儼然垃圾泛濫已經(jīng)成為了全球共同關(guān)注的大問題。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國城市每年垃圾產(chǎn)量約達(dá)到1萬億噸左右，每年花在垃圾運(yùn)輸、處理上的費(fèi)用就耗損約300億元左右。而這些垃圾如果能用于發(fā)電，按平均低熱值2900kJ/kg(相當(dāng)于693千卡/KG），就相當(dāng)于1400萬噸標(biāo)煤。
也就是說垃圾發(fā)電不僅可以解決“垃圾圍城”的難題，以及處理掉每年上百萬噸的垃圾，減少了巨大的垃圾占用空間，同時(shí)還可以讓廢料再利用，每年創(chuàng)造出十幾億度電量，大大緩解了目前國家煤炭等能源緊缺的問題。
綜上所述，利用垃圾焚燒發(fā)電確實(shí)是解決垃圾問題最好的出路，很多國家都在不斷研發(fā)和改進(jìn)垃圾發(fā)電的相關(guān)技術(shù)。然而，也有很多人開始擔(dān)憂，如今全球氣候變暖日益嚴(yán)重，這種垃圾焚燒發(fā)電會不會對環(huán)境造成更大的污染和破壞呢？
因?yàn)槔贌l(fā)電過程中不可避免會產(chǎn)生很多有害的氣體和物質(zhì)，比如：各種顆粒污染物、重金屬、酸性氣體、劇毒有機(jī)污染物、灰渣、粉塵以及垃圾滲瀝液等。其中二噁英的排放受到人們的廣泛關(guān)注，因?yàn)槎f英是迄今為止人類已知毒性最強(qiáng)的污染物之一，同時(shí)也是國際公認(rèn)的一級致癌物。一般焚燒的垃圾溫度在300-500℃時(shí)會在尾部炯道燃燒過程中形成二噁英。
那關(guān)于焚燒垃圾發(fā)電過程中產(chǎn)生的各種污染物會不會污染環(huán)境，答案是只要焚燒垃圾發(fā)電控制得當(dāng)和嚴(yán)謹(jǐn)，其對環(huán)境的影響是非常小的。首先，這是一種全新高端技術(shù)建造的發(fā)電方式，不僅對垃圾可以實(shí)現(xiàn)充分燃燒和過濾處理，而且還設(shè)置了密封嚴(yán)格的垃圾堆料倉庫，有效防止了對環(huán)境的污染。
其次，目前我國建造的垃圾發(fā)電廠，不僅擁有獨(dú)立自主的專利技術(shù)，而且對垃圾燃燒過程中產(chǎn)生的廢氣、廢水等有害污染物質(zhì)進(jìn)行了十多項(xiàng)工序的自動(dòng)凈化和檢測，只有達(dá)到了規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，才會進(jìn)行綠色排放。
也就是說，相比把垃圾進(jìn)行簡單填埋處理造成的污染和破壞而言，垃圾焚燒發(fā)電更為環(huán)保和安全，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了無害化、減量化和節(jié)能效用三重目標(biāo)。
目前，面對垃圾泛濫的問題，全世界除了采用控制和銷毀垃圾的防守措施以外，還積極采取垃圾發(fā)電等舉措科學(xué)有效的實(shí)現(xiàn)垃圾的綜合處理和利用。
而我國深圳自1985年開發(fā)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)開始，我國的垃圾發(fā)電技術(shù)就發(fā)展非常迅猛，直到今天，我國的垃圾焚燒爐技術(shù)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，很多設(shè)備、備件和培訓(xùn)上也基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)創(chuàng)新和研發(fā)。而且近年來，我國珠海、杭州、上海、紹興等十多個(gè)城市也相繼建起了多座垃圾焚燒發(fā)電廠并已經(jīng)全面投入運(yùn)營，同時(shí)，很多垃圾發(fā)電廠每天可以實(shí)現(xiàn)焚燒垃圾1000噸的任務(wù)。
就以目前我國建造的最大燃燒垃圾發(fā)電廠—上海老港再生能源利用中心項(xiàng)目來說，這是我國使用新型專利技術(shù)建造的垃圾發(fā)電廠，目前分為一期和二期，一期于2013年5月開始投入使用，每日可以處理垃圾達(dá)到3000噸左右。而二期自2019年9月底投入使用以來，其每日垃圾處理量可以達(dá)到6000噸左右，每日發(fā)電量更是超過300萬千瓦時(shí)。
也就是說上海作為人口超過二千多萬的大城市，其每日垃圾產(chǎn)量是非常大，據(jù)2017年的數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，上海平均每天產(chǎn)出2.47萬噸的生活垃圾，上海常駐人口將近2400多萬，也就意味著上海每年垃圾產(chǎn)量在900多萬噸。
而老港再生能源利用中心二期投入使用后，基本處理了上海三分之一的垃圾量，不僅極大地緩解了垃圾的占用空間和節(jié)約了能源，而且隨著老港能源中心垃圾發(fā)電技術(shù)的不斷成熟，其排放標(biāo)準(zhǔn)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)老港能源中心技術(shù)人員介紹，目前二期一臺焚燒爐的排放標(biāo)準(zhǔn)，基本可以相當(dāng)于一臺小汽車的排放量。
雖然我國的垃圾發(fā)電技術(shù)發(fā)展非常好，但是目前在技術(shù)發(fā)展方面也存在和多問題和挑戰(zhàn)。首先，垃圾發(fā)電的推廣受到地域和季節(jié)變化的制約，東部發(fā)達(dá)城市實(shí)施起來容易，也能夠大大降低城市垃圾的困擾，然而偏遠(yuǎn)落后城市因技術(shù)、資金等原因暫時(shí)實(shí)施起來很困難。再加上可燃垃圾所產(chǎn)生的熱值比較低，從而導(dǎo)致發(fā)電波動(dòng)較大，電力穩(wěn)定性較差。
其次，垃圾處理的設(shè)備、焚燒的鍋爐以及發(fā)電設(shè)備等運(yùn)作成本非常昂貴，而垃圾發(fā)電所產(chǎn)生的電力效益較差，其收益低廉，還無法實(shí)現(xiàn)獨(dú)立，因此仍需國家政策的大力扶持，而關(guān)于如何進(jìn)一步提高研發(fā)和改進(jìn)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)還任重道遠(yuǎn)。
另外，對于垃圾焚燒發(fā)電過程中產(chǎn)生的有害氣體和污染物質(zhì)仍需要不斷改進(jìn)技術(shù)和加強(qiáng)檢測機(jī)制，最大限度實(shí)現(xiàn)對環(huán)境的友好和可持續(xù)發(fā)展。
總之，目前我國建造的垃圾發(fā)電站和垃圾發(fā)電技術(shù)，在全世界都是領(lǐng)先的，這是值得自豪的。但是我國垃圾發(fā)電產(chǎn)生的熱值低、焚燒技術(shù)和設(shè)備等還存在很多不足，希望在不久的將來，我國能夠設(shè)計(jì)和研發(fā)出完美的垃圾焚燒爐，全面實(shí)現(xiàn)垃圾的無害化、減量化和資源化。從而徹底把垃圾變成能源，還給地球一份安寧！
[作者個(gè)人觀點(diǎn)，僅供參考]2022年6月12日
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