生活垃圾焚烧发电供热技术在延安应用的可行性分析

王延龙

(延安市热力燃气污水处理 监管中心，陕西 延安 716000)

城市生活垃圾是当前世界各国面临的主要环境问题之一，也是目前我国存在的突出的环境问题。随着我国经济的快速发展，城市人口的大量增加和城市规模的日益扩大，以及人民生活水平的不断提高，生活垃圾产生量逐年增长，不可避免地带来了大量的垃圾排放［1］。利用垃圾焚烧发电供热，是实现垃圾无害化、减量化和资源化的最效的手段之一，是城市垃圾处理综合利用的主要发展方向。

垃圾焚烧发电供热应用技术，是利用垃圾焚烧综合处理供热和发电，是将垃圾进行筛选分类处理后，进入垃圾焚烧锅炉进行焚烧，通过对垃圾高温化学处理，利用处理过程产生的热量进行发电供热的一种城市垃圾处理技术。其原理是将垃圾作为一种固体燃料送入炉膛内燃烧，在1000℃左右的高温下，垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈的氧化反应，释放出大量热量转化为高温的燃烧气和一些性质稳定的固体残渣。垃圾燃烧产生的热量，通过锅炉产生高温高压蒸汽带动汽轮发电机发电或供热，然后将性质稳定的残渣直接填埋处置，燃烧产生的烟气经处理后达标排放。焚烧过程中，垃圾中的细菌、病毒能被彻底消灭，各种恶臭气体得到高温分解。从而实现城市垃圾的无害化、减量化和资源化处理。是一种理想的城市垃圾处理技术，是未来垃圾处理的发展方向。

1 我国垃圾焚烧发电供热现状和前景

我国生活垃圾焚烧应用技术起步较晚，第一个垃圾焚烧发电厂1987年在深圳投入运行。相比之下，我国的垃圾焚烧设备的设计、生产应用水平和规模与发达国家的差距还比较大，远低于发达国家平均水平。

针对我国城市生活垃圾无害化处理状况，2007年国家发改委、建设部、国家环保总局联合印发了《全国城市生活垃圾无害化处理设施建设“十一五”规划》。规划提出，“十一五”期间，全国要新增生活垃圾无害化处理能力32×104t/d;到“十一五”末，全国城市生活垃圾无害化处理率要达到60%;其中，设市城市生活垃圾无害化处理率达到70%。因此，近年来，垃圾焚烧发电已得到大多城市的重视，垃圾焚烧发电迅速发展，上海、广州、深圳、杭州、郑州、哈尔滨等三十几个城市，都建成有日处理量在200t以上的焚烧装置。从《2010年中国能源重大新开工施工项目纵览表》统计得知，仅2010年国内拟建设的垃圾电站项目就达41个，项目分布国内北京、重庆、四川、河北、浙江、广东等16个省市自治区［2］。我国垃圾焚烧发电供热已进入快速发展阶段，将成为我国城市生活垃圾无害化处理的发展趋势。

据国家统计局网站公布，第六次全国人口普查结果表明，我国总人口已达13.97万人，占全球人口的19.7%。这表明我国要用占全球约7%的陆地面积，养活占全球约20%的人口。因此面临着严峻土地资源短缺的考验。要解决这种人多地少，土地资源短缺的矛盾，实行必要的计划生育工作同时必须加强环境保护，节约每一寸土地资源。垃圾焚烧的综合利用将环境保护和节约能源有机地结合起来，是缓解城市发展与土地资源短缺压力的很好途径。不但能够治理垃圾带来的环境污染，还有很好的社会和经济效益。为此2002年以来，国家和有关部门陆续出台一系列相关激励政策，同时国家针对垃圾发电还采取多项优惠政策予以保护:一是发电量全部收购;二是免除了增值税的征收，并在所得税上享受减免政策;三是国家会以垃圾处理补贴的方式向企业支付服务费，即所谓的垃圾处置费。因此随着人们对环境问题的日益关注，垃圾焚烧综合应用将成为今后城市垃圾处理的发展方向，有很好的发展前景。

2 在延安市应用的分析

2.1 延安地理环境

延安位于黄土高原中南部，是中国革命圣地、国家历史文化名城、全国首批公布的优秀旅游城市，是全国爱国主义、革命传统、延安精神三大教育基地。地处半干旱地区，属高原大陆性季风气候，历年平均气温7.7～10.6℃，年均降雨量555.80mm，蒸发量达1582.7 mm。南北宽239.12 km，东西长257.85 km，总面积37037 km2，城区面积25.95 km2，城市规划区范围内城镇人口约为42.5万人(2009年延安宝塔区政府网公布常住人口31.2万人、暂住人口11.3 万人)［3］。

2.2 延安垃圾特性及处理现状

目前延安市区日产生活垃圾约230t，垃圾年产量达到8.3×104t，按年增长速度在4%计算，预计到2020年，垃圾年产量约达到13×104t，日产垃圾373.15 t(延安市城管局统计)。现在延安市城区只有唯一的尹家沟垃圾处理卫生填埋场，是由上海同济大学建筑规划设计研究总院设计，建于1998年，占地5.6×104m2，库区容量160×104m3，设计使用年限22年，处理方式采用卫生填埋［4］。近年来，随着延安“能源化工强市、绿色产业富民、红色旅游兴业”三大战略实施，延安的城市面貌焕然一新，人民生活水平显著提高。随着延安经济、社会快速发展和人口迅速增长，垃圾产生量剧增，城市生活垃圾中的有机质含量和热值在稳步增长，已远远超出原处理厂设计预测，将提前封场。垃圾处置已成了影响延安发展的重要问题之一。另外目前的垃圾渗滤液虽采用回灌技术处理，但对周围林区土壤，地下水源仍有一定程度的污染，填埋气体自然导排也具有一定的安全隐患。因此，必须再寻求其他形式垃圾处理方式。

2.3 延安的供热现状分析

2009年，延安市热力燃气污水处理监管中心的供热情况调查报告显示，延安市区供热总面积为470.26×104m2。其中以热电厂为热源的集中供热面积为197.28×104m2，以七里铺、红化、市场沟小区锅炉联片集中供热面积为42.98×104m2，已纳入政府监管。仍有142个党政企事业单位企及住宅小区，约为230×104m2不能实现集中供热，以燃煤、燃油或燃气小锅炉供热，依然存在资源浪费，环境污染问题。

延安热电厂1991年投运，最早由两台1.2×104kw带双抽气的发电供热机组成，后陆续扩建了两台75 t/h流化床锅炉和一台1.2×104kw发电供热机组，是延安供热的主要热源。由于电煤及原材料价格上涨等原因，目前延安热电厂已处在半停运状态，仅在冬季的供暖期运行。该厂运行近20年，部分设备已经老化，进入退役期。为了解决城市供热问题，延安市政府正与大唐集团协商筹建大唐延安热电厂。但该方案还未最终通过审批，即使大唐热电厂投运，仍无法满足不断发展的城市供热需要。因该建设方案的选址在延安市区东20km以外的姚店镇，受供热半径不超20km的制约(国家发改委、能源部，发改能源［2007］141号《热电联产和煤矸石综合利用发电项目建设管理暂行规定》第15条)，无法实现对延安市区供热的全覆盖，延安城区的南、北两区域的供热问题仍不能很好解决。还必须另寻求其他供热方式，所以建垃圾焚烧热电厂是一个解决延安城市供热的好途径。

2.4 延安建设生活垃圾焚烧热电厂的可行性分析

将现有延安热电厂和垃圾出处理厂合并，建成集城市供热和垃圾处理为一体城市供热体系。不仅进解决了垃圾处理的难题、缓解延安供热压力，还有利于延安环境保护，是一举多得的环保工程。

以绍兴市垃圾焚烧发电厂为例，分析延安市生活垃圾焚烧发电供热的可行性。绍兴市垃圾焚烧发电工程位于绍兴市城东南郊区的经济开发区内，是以绍兴市新民热电有限公司为依托，利用原电厂配套设施和运行管理经验，在热电厂内建造的公益性环保工程，是国家环保示范项目、浙江省重点建设项目。该工程设计采用2条循环流化床垃圾焚烧处理线，总处理垃圾量为800t/d，其中一期工程为1条日处理垃圾400t的循环流化床垃圾焚烧处理线，经过1年建设，已于2001年8月28日成功点火，投运至今。焚烧炉出力为75 t/h(蒸汽)，与原电厂的15 MW汽轮发电机组配套，进行发电和供热，投运以来成功地处理了绍兴市每天产生的400t的全部生活垃圾，还实现了连续稳定地发电和供热(每小时发电15 MWh)。现已在筹划二期工程，将能处理绍兴周边乡镇生活垃圾。由于该垃圾发电工程的建成，使绍兴市的城市生活垃圾全部实现了无害化、减量化和资源化处理［5］。由于绍兴垃圾发电厂和延安热电厂有相似处，所以，借鉴绍兴的经验可将延安热电厂进行改造，使其成为垃圾焚烧热电厂。实现城市供热和垃圾处理为一体的城市垃圾焚烧综合应用体系。

2.5 具体方案

2.5.1 锅炉燃烧系统

按焚烧原理不同，垃圾焚烧主要分为炉排炉焚烧、流化床焚烧、热解法三种。硫化床焚烧法是垃圾焚烧处理的一种常用方法。延安热电厂现有两台75 t/h循环流化床锅炉。结合燃用垃圾的性质和延安热电厂热电厂现状，通过设计计算可对现有的两台流化床锅炉做适当改造。①根据燃烧需要适当改变炉膛容积和烟道截面积;②在炉膛内加装鳍片和喷涂防磨层，增强炉膛内设备的耐磨强度;③由于垃圾存在大量不可燃物，使锅炉废渣增多，根据需要增大排渣通道，保证排渣需求;④根据风压风量要求，重新选用送风机、引风机;⑤为进一步净化尾气，在烟道尾部安装脱除有害气体的烟气处理装置;⑥对锅炉本体外部的汽水管道系统及烟道除尘设备可保持不变;⑦由于垃圾热值受来源、气候、季节等因素影响，垃圾燃烧时根据热值的不同，为达到高效低污染焚烧的目的，可用煤充当辅助燃料。⑧当处理含硫或含氯高的垃圾时，采用炉内加石灰石可脱除SO2和HCl。⑨考虑到垃圾的脏臭等特殊性，应采用视频监控，集中控制调节手段，全面实现自动、远控、数字监测的现代化管理。

2.5.2 垃圾的无害化处理

将现有垃圾填埋处理场作为垃圾分类和预处理场。将收集的垃圾在预处理场进行预处理，除去部分灰分等不可然物。在热电厂的储煤场建一封闭的垃圾储存仓。垃圾储存仓内设有污水池、破碎机、电磁去铁器、污水泵、负压风道及一条密封的耐腐蚀的垃圾输送皮带等设备。用车将预处理场预处理的垃圾运至储存仓(热电厂距垃圾场约2公里)进行除铁、破碎、然后用皮带送到炉前，经给料机送入炉内。垃圾进入硫化床锅炉后，与炽热的床料混合焚烧，使有害成分在炉膛内充分裂解和破坏。垃圾储存仓坑底废液池内的废液和废气，经泵及风道引至炉内流化床段上方焚烧，使其充分裂解，减少污染。高温烟气从炉膛出口至过热器、省煤器、空气预热器，最后经有害气体烟气处理装置和电除尘器的净化处理，由烟囱排入大气，完成垃圾的无害化处理过程。

2.6 建设垃圾焚烧热电厂的措施

(1)加强城市环保宣传力度，提高人们的环保意识，争取政府的政策和资金支持，为垃圾焚烧热电厂的建设创造积极环境。

(2)积极推广生活垃圾分类收集。强化垃圾分类收集意识，实现垃圾分类收集，减小生活垃圾预处理成本，提高垃圾焚烧热电厂经济效率。

(3)多元化投资。垃圾焚烧热电厂项目的初始投资高，近年垃圾焚烧热电厂在我国发展较快，主要是人们城市环保意识加强，政府采用直接投资以及鼓励多渠道融资的手段，来支持垃圾焚烧发电技术的应用。根据延安情况应积极鼓励社会资金投入到垃圾焚烧综合应用项目中来，实行投资多元化，主体多样化。

(4)全面分析，借鉴经验，多方案设计优选。学习和引进国外先进技术及国内其他城市的成功经验，全面分析延安的建设环境，进行多方案设计，择优选取。

(5)运用价值工程管理理念，实现技术先进，投资节约。焚烧垃圾应用技术在工业发达国家技术上和设备上都相当成熟，所以关键设备、核心部分应引进国外先进设备技术，同时充分利用国内的设备配套能力，其余配套设备尽可能做到国产化。

3 结束语

在延安建设垃圾焚烧热电厂，对处理延安城市垃圾，缓解延安供热压力，保护延安环境，发展延安经济，提高人民生活水平，实现“实力延安、生态延安、和谐延安、魅力延安”有重要意义。

［1］时璟丽.张成.圾焚烧发电技术在我国的应用及发展趋势［J］.可再生能源2005.(2):63－66.

［2］北极星电力网.2010年中国能源重大新开工施工项目纵览［EB/OL］.http://news.bjx.com.cn/html/20100107/239973.shtml.

［3］延安市地方志编篡委员会.延安市志［M］.西安:陕西人民出版社，1994.

［4］同济大学建筑规划设计研究院.延安市尹家沟垃圾填埋厂扩初设计.上海.

［5］陈梅铭.陈耀东.绍兴市垃圾焚烧发电工程实例.环卫科技网［EB/OL］http://www.cn－hw.net/html/27/200807/7137.html.