垃圾發電

垃圾發電

垃圾發電是把各種垃圾收集後,進行分類處理並進行焚燒發電的技術。其中:一是對燃燒值較高的進行高溫焚燒(也徹底消滅了病源性生物和腐蝕性有機要物),在高溫焚燒(產生的煙霧經過處理)中產生的熱能轉化為高溫蒸氣,推動渦輪機轉動,使發電機產生電能。二是對不能燃燒的有機物進行發酵、厭氧處理,最後乾燥脫硫,產生一種氣體叫甲烷,也叫沼氣。再經燃燒,把熱能轉化為蒸氣,推動渦輪機轉動,帶動發電機產生電能。科學家測算,垃圾中的二次能源如有機可燃物等,所含的熱值高,焚燒2噸垃圾產生的熱量大約相當於1噸煤。截至到2012年7月,全球已有超過千家的各種類型的垃圾處理工廠,預計數年內,各種垃圾綜合利用工廠將增至3000家以上。

基本信息

簡介

(圖)垃圾發電 垃圾發電

垃圾發電是通過對已經經過分類的垃圾進行焚燒而產生電能的技術。從20世紀70年代起,一些已開發國家便著手運用焚燒垃圾產生的熱量進行發電。科學家測算,垃圾中的二次能源如有機可燃物等,所含的熱值高,焚燒2噸垃圾產生的熱量大約相當於1噸煤。

一般對燃燒值較高的垃圾進行高溫焚燒(也徹底消滅了病源性生物和腐蝕性有機要物),在高溫焚燒(產生的煙霧經過處理)中產生的熱能轉化為高溫蒸氣,推動渦輪機轉動,使發電機產生電能。或是對不能燃燒的有機物進行發酵、厭氧處理,最後乾燥脫硫,產生一種氣體叫甲烷,也叫沼氣。再經燃燒,把熱能轉化為蒸氣,推動渦輪機轉動,帶動發電機產生電能。

如果中國能將垃圾充分有效地用於發電,每年將節省煤炭5000~6000萬噸。

技術分類

機械爐排焚燒爐

(圖)西南最先進垃圾發電廠西南最先進垃圾發電廠

垃圾通過進料斗進入傾斜向下的爐排(爐排分為乾燥區、燃燒區、燃盡區),由於爐排之間的交錯運動,將垃圾向下方推動,使垃圾依次通過爐排上的各個區域(垃圾由一個區進入到另一區時,起到一個大翻身的作用),直至燃盡排出爐膛。燃燒空氣從爐排下部進入並與垃圾混合;高溫煙氣通過鍋爐的受熱面產生熱蒸汽,同時煙氣也得到冷卻,最後煙氣經煙氣處理裝置處理後排出。

爐排的材質和加工精度要求都很高,要求爐排與爐排之間的接觸面相當光滑、排與排之間的間隙相當小。另外機械結構複雜,損壞率高,維護量大。爐排爐造價及維護費用高,使其在中國的推廣套用困難重重。

該工藝在中國焚燒垃圾適用性不強,中國垃圾沒有嚴格分類,垃圾中含水分較高、成分複雜,所以熱值很低,很難把垃圾焚燒透徹,爐內溫度難以提高,造成二次污染的可能性就大。

流化床焚燒爐

爐體是由多孔分布板組成,在爐膛內加入大量的 石英砂 ,將石英砂加熱到600℃以上,並在爐底鼓入200℃以上的熱風,使熱砂沸騰起來,再投入垃圾。垃圾同熱砂一起沸騰,垃圾很快被乾燥、著火、燃燒。未燃盡的垃圾比重較輕,繼續沸騰燃燒,燃盡的垃圾比重較大,落到爐底,經過水冷後,用分選設備將粗渣、細渣送到廠外,少量的中等爐渣和石英砂通過提升設備送回到爐中繼續使用。

流化床燃燒充分,爐內燃燒控制較好,但煙氣中灰塵量大,操作複雜,運行費用較高,對燃料粒度均勻性要求較高,需大功率的破碎裝置,石英砂對設備磨損嚴重,設備維護量大。

該工藝比較適合中國的國情,燃燒比較複雜、水分比較多的垃圾也能夠把垃圾燃燒徹底,溫度也比較高,投資也比較低。

迴轉式焚燒爐

迴轉式焚燒爐是用冷卻水管或耐火材料沿爐體排列,爐體水平放置並略為傾斜。通過爐身的不停運轉,使爐體內的垃圾充分燃燒,同時向爐體傾斜的方向移動,直至燃盡並排出爐體。

設備利用率高,灰渣中含碳量低,過剩空氣量低,有害氣體排放量低。但燃燒不易控制,垃圾熱值低時燃燒困難。 

對於垃圾量比較少的地區可以採用該工藝。 

CAO焚燒爐

垃圾運至儲存坑,進入生化處理罐,在微生物作用下脫水,使天然有機物(廚餘、葉、草等)分解成粉狀物,其他固體包括塑膠橡膠一類的合成有機物和垃圾中的無機物則不能分解粉化。經篩選,未能粉化的廢棄物進入焚燒爐的先進入第一燃燒室(溫度為600℃),產生的可燃氣體再進入第二燃燒室,不可燃和不可熱解的組份呈灰渣狀在第一燃燒室中排出。第二室溫度控制在860℃進行燃燒,高溫煙氣加熱鍋爐產生蒸汽 。煙氣經處理後由煙囪排至大氣,金屬玻璃在第一燃燒室內不會氧化或融化,可在灰渣中分選回收。

CAO焚燒爐可回收垃圾中的有用物質。但單台焚燒爐的處理量小,處理時間長,目前單台爐的日處理量最大達到150噸,由於煙氣在850℃以上停留時間難於超過1秒鐘短,煙氣中二惡英的含量高,環保難以達標。

對於垃圾量比較少的地區可以採用該工藝。

脈衝拋式爐排焚燒爐

垃圾經自動給料單元送入焚燒爐的乾燥床乾燥,然後送入第一級爐排,在爐排上經高溫揮發、裂解,爐排在脈衝空氣動力裝置的推動下拋動,將垃圾逐級拋入下一級爐排,此時高分子物質進行裂解、其它物質進行燃燒。如此下去,直至最後燃盡後進入灰 渣坑,由自動除渣裝置排出。助燃空氣由爐排上的氣孔噴入並與垃圾混合燃燒,同時使垃圾懸浮在空中。揮發和裂解出來的物質進入第二級燃燒室,進行進一步的裂解和燃燒,未燃盡的煙氣進入第三級燃燒室進行完全燃燒;高溫煙氣通過鍋爐受熱面加熱蒸汽,同時煙氣經冷卻後排出。
(圖)繩索垃圾發電抓鬥繩索垃圾發電抓鬥

優點

(1)處理垃圾範圍廣泛,能夠處理工業垃圾、生活垃圾、醫院垃圾廢棄物、廢棄橡膠輪胎等。

(2)燃燒熱效率高,正常燃燒熱效率80%以上,即使水份很大的生活垃圾,燃燒熱效率也在70%以上。

(3)運行維護費用低,由於採用了許多特殊的設計以及較高的自動化控制水平,因此運行人員少(包括除灰渣人員在內一台爐僅需兩人),維護工作量也較少。

(4)可靠性高,經過多年運行表明,此焚燒爐故障率非常低,年運行8000小時以上,一般利用率可達95%以上。

(5)排放物控制水平高,由於採用二級煙氣再燃燒和先進的煙氣處理設備,使煙氣得到了充分的處理。經長期測試,煙氣排放物中CO含量1—10 PPM,HC含量2—3 PPM,NOx含量35 PPM,完全符合歐美排放標準。煙氣在二、三級燃燒室燃燒時溫度達1000℃,並且停留時間達2秒以上,可使二惡英基本分解,煙氣中二惡英的含量為0.04 ng/m ,遠低於歐美標準0.1 ng/m 。

(6)爐排在壓縮空氣的吹掃下,有自清潔功能。

行業現狀

全世界每年產生4.9億噸垃圾,僅中國每年就產生近1.5億噸城市垃圾。中國城市生活垃圾累積堆繩索垃圾發電抓鬥存量已達70億噸。根據國家環保總局預測,2010年我國城市垃圾年產量將為1.52億噸,2015年和2020年將達到2.1億噸。
我國城市垃圾焚燒發電最早投入運行始於1987年。之後,隨著一大批環保產業化和環保高技術產業化項目的相繼啟動,垃圾焚燒發電技術得到了得到了快速發展,實現了大型垃圾焚燒發電技術的本土化,垃圾焚燒處理能力在近5年間增長了5倍,詳見前瞻《中國垃圾發電行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》。
垃圾處理的原則是無害化、減量化、資源化。垃圾焚燒發電因大大減少填埋而能夠節約大量的土地資源,同時也減少了填埋對地下水和填埋場周邊環境的大氣污染。
根據我國現行政策,城市生活垃圾焚燒發電技術將以機械爐排爐為主導,輔以煤-垃圾混燒流化床垃圾焚燒技術和其他技術。按照日處理1800噸二段往復式垃圾焚燒設備計算,年發電量可達1.6億千瓦時,可節約標準煤4.8萬噸,年減少氮氧化合物排放480噸、二氧化硫排放768噸。
“煤層氣、生活垃圾填埋氣、氧化氮等,是造成全球氣候變暖的重要來源。”英國辛迪克碳基金中國及亞太地區總裁韓野炬認為,垃圾發電主要受一些技術或工藝問題的制約,比如發電時燃燒產生的劇毒廢氣長期得不到有效解決,所以有效減排的關鍵是採用先進技術。
在已開發國家,垃圾處理和資源化利用已經成為成熟的產業,垃圾焚燒發電技術正在向大型化、高效化方面發展。例如,歐洲各國制定了嚴格的垃圾焚燒標準並嚴格執行;英國在其非化石燃料公約、德國在其新能源法中都規定:垃圾直接焚燒發電的電力電量強制上網,並實施電價補貼或綠色電價。
據了解,我國年產城市生活垃圾約1.5億噸,其中填埋占70%,焚燒和堆肥等占10%,剩餘20%難以回收。其中垃圾發電率還不到10%,相當於每年白白浪費2800兆瓦的電力,被丟棄的“可再生垃圾”價值高達250億元。
根據《全國城鎮環境衛生“十一五”規劃》,2010年全國城市生活垃圾清運量將達到1.8億噸,無害化垃圾處理將達到60%以上。專家指出,如果到2010年,垃圾焚燒處理量占總垃圾產量的10%,焚燒熱能用於發電和供熱,那么到2010年,則需要新建日處理能力為3.2萬噸的垃圾焚燒設備。
隨著垃圾回收、處理、運輸、綜合利用等各環節技術不斷發展,垃圾發電方式很有可能成為最經濟的發電技術之一,從長遠效益和綜合指標看,將優於傳統的電力生產。

社會效益

中國當今城市垃圾清運量已達1萬億t/a,若按平均低位熱值2900kJ/kg,相當於1400萬噸標煤。 如其中有1/4用於焚燒發電,年發電量可達60億度,相當於安裝了1200MW火電機組的發電量。 

無害化垃圾焚燒發電可實現垃圾無害化,因為垃圾在高溫(1000℃左右)下焚燒,可進行無菌和分解有害物質,且尾氣經淨化處理達標後排放,較徹底地無害化。

減量化垃圾焚燒後的殘渣,只有原來容積的10%~30%,從而延長了填埋場的使用壽命,緩解了土地資源緊張狀態。

環境危害

垃圾焚燒會產生大量的二惡英、飛灰中的重金屬及其化合物,從低沸點的到其他高沸點的重金屬,無不具有強烈的潛在毒性。汞,具有低熔點39℃、沸點356.58℃的特殊物理化學性質,在垃圾焚燒的過程中, 90%以上將隨煙氣排放到周邊的大氣中。

中國首座千噸級生活垃圾焚燒廠——上海浦東生活垃圾焚燒廠自2001年試運營、 2002年7月1日正式運行,兩年後上海交通大學環境科學與工程學院對其周邊的水、土、植物、農作物和動物取樣分析,結果顯示汞含量普遍增高。周邊環境的土壤背景值偏高,平均為12519納克/克 ,運行1年後和2年後的平均值分別為每克13919納克/克和13717納克/克,同一水平處而下風口空氣中汞濃度顯著高於其他風向處,初步證實了垃圾中的汞通過焚燒煙氣的排放,和向四周大氣中擴散的事實。取樣大豆和小青菜,2003年汞的濃度分別是2002年的213倍和217倍。

民眾抗議

2009年,中國國內爆發多起反對生活垃圾焚燒發電的群體性事件,江蘇吳江、廣東番禺兩地因為民眾的強烈反對,已經建成和擬建的垃圾發電廠被迫下馬和緩建。

國際現狀

中國

1985年,深圳市建成第一座每天處理300噸生活垃圾焚燒廠,2002年7月1日,中國第一座現代化千噸級上海浦東生活垃圾焚燒廠正式運行, 2010年3月13日,國內第一座超大規模的焚燒廠——濟南市生活垃圾焚燒發電項目工程在濟陽縣孫耿鎮高家村正式開工,建成後,總處理規模為日處理垃圾2000 噸,年處理66.67萬噸。

2010年初,《2010年中國能源重大新開工施工項目縱覽表》在網上開始現身,其中列入2010年國內擬建設的垃圾電站項目竟然達到41個,項目遍布國內16個省、市、自治區。其中,河北省擬建4座;天津市、福建省各擬建3座;重慶市、江西省、湖北省、廣西自治區、四川省各擬建2座;山西省、浙江省、安徽省等各擬建1座;而廣東省居首,計畫建設14座。事實上,據最新的統計,國內已經在立項的垃圾焚燒廠總數超過了400家。

2012年12月,蘭州市一個總投資達13.8億元的生活垃圾處理項目正式奠基,該項目建成後將成為中國乃至亞洲最大的垃圾焚燒發電廠之一。

2016年2月4日,據網站Dezeen介紹,在一項國際設計競賽中,丹麥建築事務所SchmidtHammerLassen、GottliebPaludan聯合贏得了垃圾發電廠項目的建築設計,他們將在中國深圳建成全球最大的垃圾發電廠。

沙特

2012年4月,在第三屆海灣環境論壇(GEF)上,沙特提出計畫投資5億美元,啟動一項利用等離子技術將廢棄垃圾轉化為電能的項目。該技術可以利用3000噸廢物垃圾轉化120兆瓦電能,相當於1萬戶家庭每天的用電量。目前該技術已經在馬來西亞、日本、美國、法國和德國等國家得到套用,實施後將成為海灣地區第一個垃圾發電項目。

歐洲

整個歐洲大約有400座垃圾焚燒發電廠,其中丹麥、德國和荷蘭是最為熱衷的國家。2011年有數據顯示,在人口僅550萬的丹麥,共有29座垃圾發電廠,還有10座正在規劃或建設之中。丹麥的垃圾發電廠均採用了新型的焚化爐。它們配備了各種過濾、清洗系統,捕捉任何有害的粉塵和化學物質——鹽酸、氮氧化物、二惡英、呋喃及重金屬。這類垃圾發電廠各種廢氣、廢水的排放完全滿足了歐盟嚴格的環保標準,其排放量甚至只有歐盟規定上限的10%到20%。

美國

儘管美國聯邦政府和24個州政府現在已承認經新型垃圾焚燒發電廠處理的垃圾為可再生能源,可以享受政府補貼,但據美國環保署的數據,目前(2011年)在美國這樣一個擁有3億以上人口的大國,僅有87個垃圾焚燒電廠,而且都至少是15年前建的。

日本

1965年,日本大阪西淀工場建2×200t/d垃圾焚燒爐和5400千瓦發電機,將蒸汽過熱到350攝氏度後,發電效率曾達到20%。後因過熱器腐蝕嚴重,為保長期運行被迫降到300攝氏度運行,發電效率降到了10%左右,垃圾灰 10%作填埋處理。

1995年,日本垮玉縣東部清掃組合1號工場,建成2.4萬千瓦垃圾發電,過熱汽溫380攝氏度,發電效率達20%,由於過熱器改用不鏽鋼,保證了正常運行。

日本政府於1997年12月決定從2002年12月起嚴格考核二惡英。為此由NEDO主持,從1998~2000年進行新爐技術開發,其基本原理是在低溫段將垃圾乾餾氣化,高溫煅燃熔化渣後做路基材利用,不再填埋,有的還加還原劑回收渣中的金屬。共有3種形式,豎爐式由新日鐵開發,迴轉窯式由三開開發,流化床式由荏原、川重等開發,發電效率約在30%以上。現已開發成功並推廣中。

電價

2012年4月10日,中國發改委發布通知,完善垃圾焚燒發電價格政策,規定自4月1日起執行全國統一垃圾發電標桿電價每千瓦時0.65元人民幣,並明確高出火電價格部分由省級電網負擔0.1元。

 四大原則

不分揀到位不焚燒健全的垃圾分類是垃圾焚燒發電的前置條件,是不可超越的歷史階段,這早就是社會共識。問題是垃圾分類需要強大的基礎設施,只有政府才有能力提供垃圾分類所需的強大基礎設施。不論公眾的分類衝動多么強烈,如果沒有政府提供的強大基礎設施來配合,就絕無落地的可能。 不財政全額不焚燒
巨大的環境風險注定,把垃圾焚燒發電這種高風險產業交給市場、交給企業去主導,後果極其嚴重。如果城市垃圾危機確實嚴重到非燒不可,那么這種事關公共安全的高風險產業,就完全屬於公共服務的範疇,就應該主要由城市政府買單,應該屬於財政全額保障的公益行業。惟有財政全額保障,不計成本,才可能杜絕偷工減料的行業黑洞。 不公開透明不焚燒
能否做到垃圾焚燒全程公開透明,也應是決定垃圾焚燒發電是否上馬的重要指標。垃圾焚燒發電必須做到向整個社會,尤其向作為潛在受害者的所在社區的居民全方位開放,接受整個社會尤其是所在社區居民全方位的監督,才能真正取信於人,真正讓人放心。 不公平補償不焚燒
垃圾焚燒發電不可避免的環境風險,顯然要對周邊居民的物業帶來一定損失,既有損失就該賠償。利益只能置換,不能被犧牲,無論當事的是多數人還是少數人。這個原則必須是剛性的,否則,借著所謂整體利益、多數人利益,今天被犧牲的可能是他,但明天就可能是你。

中國可再生能源和核能概念股一覽表

中國國家主席胡錦濤9月22日在紐約表示,中國將進一步把應對氣候變化納入經濟社會發展規劃,並繼續採取強有力的措施,其中包括大力發展可再生能源核能

新能源種類公司 股票代碼 簡介
太陽能天威保變 600550 形成太陽能原材料、電池組件的全產業布局
小天鵝 000418 大股東參股無錫尚德太陽能電力
岷江水電 600131 參股西藏華冠科技涉足太陽能產業
生益科技 600192 控股的東海矽微粉公司是國內最大矽微粉生產企業
維科精華600152 成立的寧波維科能源公司專業生產各種動力、太陽能電池
安泰科技 000969 與德國ODERSUN公司合作薄膜太陽能電池產業
長城電工 600192 參股長城綠陽太陽能公司涉足太陽能領域股參網
樂山電力 600644 參股四川新光矽業主要生產多晶矽太陽能矽片
華東科技 000727國內最大的太陽能真空集熱管生產商
春蘭股份600854大股東計畫投資30億開發新能源
威遠生化600803實際控股股東新奧集團從事太陽能等新能源產品生產
力諾太陽600885太陽能熱水器的原材料供應商
西藏藥業600211發起股東之一為西藏科光太陽能工程技術公司
新華光600184太陽能特種光玻基板股參網
特變電工600089控股的新疆新能源從事太陽能光伏組件製造
航天機電600151控股的上海太陽能科技電池組件產能迅速提升
南玻A00001205年10月擬首期2億元建設年產能30兆瓦太陽能光伏電池生產線
新南洋600661控股的交大泰陽從事太陽能電池組件生產
杉杉股份600884參股尤利卡太陽能,掌握單晶矽太陽能矽片核心技術
王府井百貨600859全資子公司深圳王府井聯合了中國最大的太陽能專業研究開發機構--北京太陽能研究所成立了北京桑普光電技術公司
風帆股份600482投巨資參與太陽能電池組件生產
金山股份600396風力發電,風力發電設備安裝及技術服務
湘電股份600416控股股東與德國萊茨鼓風機有限公司簽訂了合資生產離心風機協定,目前風電資產主要在控股股東中
粵電力000539風力發電
特變電工600089與瀋陽工業大學等設立特變電工瀋陽工大風能有限公司
京能熱電600578為國華能源第二大股東,間接參與風能建設
東方電機600875風電設備製造
金風科技002202風電設備製造
乙醇汽油豐原生化000930安徽省唯一一家燃料乙醇供應單位
華潤生化600893控股股東華潤集團控股吉林燃料乙醇和黑龍江華潤酒精二大定點企業
ST甘化000576利用甘蔗、玉米等可再生性糖料資源生產燃油精,成為汽油代替品
華資實業600191利用可再生性糖料資源生產燃油精,成為純車用汽油代替品
榮華實業600311賴氨酸(豆粕的替代品)新增產能最大的企業之一
華冠科技600371在國內率先擁有了玉米深加工多項最新技術的所有權或使用權
氫能同濟科技600846公司與中科院上海有機化學研究所、上海神力科技合資組建中科同力化工材料有限公司開發燃料電池電動車
中炬高新600872子公司中炬森萊生產動力電池
春蘭股份600854春蘭集團研發20-100AH系列的大容量動力型高能鎳氫電池
力元新材600478主要生產泡沫鎳
鋰電池稀土高科600111利用1997年首次發行股票募集的資金開發鎳氫電池項目鋰電池
澳柯瑪600336子公司澳柯瑪新能源技術公司為鋰電池行業標準制訂者
杉杉股份600884生產鋰電池材料,為國內排名第一供應商
TCL集團000100子公司生產鋰電池
維科精華600152成立工業園,生產動力電池、鋰電、太陽能
垃圾發電歲寶熱電600864參股公司黑龍江新世紀能源有限公司主營垃圾發電
東湖高新600133主營轉變為生活垃圾發電、生物質能源等在內清潔再生能源業務
凱迪電力000939公司在垃圾發電領域處領先地位
泰達股份000652公司雙港垃圾焚燒發電項目進入商業階段
核能中核科技000777大股東為中國核工業總公司
中成股份000151與清華大學等共同研究開發核能源,科技含量高
申能股份600642投資33601萬元收購核電秦山聯營公司12%股權以及投資10559萬元收購秦山第三核電公司10%的股權
京能熱電600578為北京地區主要供電單位,具備地熱發電風力發電等題材

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