第一節(jié) 國(guó)外垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)概述

一、國(guó)外垃圾發(fā)電技術(shù) 分析

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，垃圾處理日益成為環(huán)保的重要課題，迄今，處理垃圾的方法不外乎深埋、焚化和回收利用。利用垃圾焚化爐所產(chǎn)生的熱來(lái)發(fā)電，是垃圾處理的重要方向，從發(fā)展看，垃圾發(fā)電將是形成分散型電源系統(tǒng)和電力市場(chǎng)一次性能源多元化的重要內(nèi)容。國(guó)外垃圾發(fā)電發(fā)展最快的是美國(guó)、德國(guó)和日本。美國(guó)垃圾發(fā)電廠有114座，總?cè)萘窟_(dá)2650兆瓦，居世界第一位。居第二位的是德國(guó)，已有垃圾發(fā)電廠50座，總?cè)萘?000兆瓦。日本的垃圾發(fā)電廠數(shù)量多達(dá)149座，但總?cè)萘績(jī)H有557兆瓦。
美國(guó)垃圾發(fā)電的平均效率也居世界首位，達(dá)22%，德國(guó)的達(dá)17%，日本9%。除了垃圾的成分、性質(zhì)方面的原因，平均效率方面的差別也反映了建設(shè)垃圾發(fā)電廠的立足點(diǎn)的不同。迄今為止，日本的垃圾焚化占垃圾處理總量的75%，但是，用于發(fā)電的焚化裝置只占垃圾焚燒裝置總數(shù)的8%；日本從1965年起就有垃圾發(fā)電廠投入使用，主要著眼于環(huán)境保護(hù)，通產(chǎn)省、環(huán)境廳、自治省和厚生省設(shè)立有補(bǔ)助金。大部分垃圾發(fā)電廠鍋爐出口蒸汽參數(shù)比較低，一般為250℃、20大氣壓左右。美國(guó)和德國(guó)的垃圾處理則以深埋為主（占60%），焚化在美國(guó)垃圾處理總量中只占15%，德國(guó)稍高，占30%，但是，焚化裝置幾乎全部用于發(fā)電（美國(guó)的垃圾發(fā)電廠占焚化裝置總數(shù)的78%，若按垃圾處理量計(jì)算，占93%；德國(guó)則接近100%）。因?yàn)檎挥柝?cái)政補(bǔ)貼，他們?cè)诩骖櫗h(huán)保效果的同時(shí)，比較注重經(jīng)濟(jì)效益，多采用高溫高壓蒸汽運(yùn)行條件（比如500℃、90大氣壓），以期達(dá)到高效率。

提高垃圾發(fā)電效率的方法很多，從技術(shù)趨勢(shì)看，垃圾的氣化熔融技術(shù)受到極大的關(guān)注，因?yàn)樗趯?shí)現(xiàn)高效率的同時(shí)，還能抑制二惡英排放，并達(dá)到灰的減容化和排氣的無(wú)害化。氣化熔融系統(tǒng)把垃圾的焚化和余灰的熔融在一個(gè)流程中完成，具有下列優(yōu)點(diǎn)：

1、可以用垃圾的燃燒熱來(lái)使余灰熔融，基本不需要外部熱源；

2、可以采用低空氣比燃燒，排氣量減少；

3、燃燒溫度高達(dá)1000～1300℃，可使二惡英分解，而且，因?yàn)榍膀?qū)物質(zhì)減少，再合成的量也少；（4）可以在氣化部分的出口分離金屬以作再生利用。

德國(guó)是 研究 開(kāi)發(fā)氣化熔融技術(shù)的主要國(guó)家，西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的日處理量480噸的系統(tǒng)，已于1997年春投入商用試運(yùn)行。日本從事氣化熔融技術(shù)開(kāi)發(fā)的廠家已超過(guò)20家。我國(guó)的垃圾發(fā)電技術(shù)的發(fā)展還剛剛起步，然而卻有迫切的需求和廣闊的市場(chǎng)。借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)在起步階段就應(yīng)考慮垃圾焚化和發(fā)電結(jié)合，并要十分注意經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益并重，積極安排氣化熔融處理技術(shù)和高效率發(fā)電新技術(shù)的 研究 與開(kāi)發(fā)。

二、各國(guó)垃圾發(fā)電廠介紹

對(duì)垃圾進(jìn)行焚燒并利用余熱發(fā)電在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已有上百年的歷史。1895年，德國(guó)漢堡建成了世界第一個(gè)固體廢棄物焚燒發(fā)電設(shè)備。1905年，美國(guó)紐約建成城市垃圾焚燒發(fā)電廠。目前，全世界已有各類(lèi)垃圾發(fā)電廠3000多座，最大單機(jī)容量超過(guò)10萬(wàn)千瓦。其中德國(guó)有78座，美國(guó)有近400座，而日本因土地資源緊缺，更是不遺余力推廣垃圾發(fā)電，現(xiàn)焚燒率已達(dá)73%。

1、法國(guó)

對(duì)城市垃圾處理來(lái)說(shuō)，發(fā)電是次要的，垃圾的處理是主要的。政府與社會(huì)各界都采取多種辦法控制或減少垃圾增長(zhǎng)。國(guó)家從政策、稅收、科技各方面來(lái)提高人們的環(huán)保意識(shí)和支持環(huán)保產(chǎn)業(yè)。

1）控制垃圾總量的增長(zhǎng)

垃圾體積每年都在增長(zhǎng)，但其重量并不增長(zhǎng)，主要是在包裝材料上減輕了重量，并盡量用污染小的材料。

2）居民必須按其居住面積大小繳納垃圾處置稅

每年人均大約是200多法郎。巴黎垃圾處理廠每年的運(yùn)行費(fèi)用就來(lái)自這種稅收。

3）有一些其他的措施

如塑料飲料瓶上有一種專(zhuān)門(mén)的標(biāo)志，這個(gè)標(biāo)志說(shuō)明這瓶飲料是4或5個(gè)法郎，但其中有3或5個(gè)生丁（100生丁為1法郎）算是交的垃圾（塑料瓶）處理的錢(qián)。

2、德國(guó)

分類(lèi)垃圾"循環(huán)"成資源。德國(guó)人做事向來(lái)一絲不茍。在德國(guó)，經(jīng)常會(huì)看到不同顏色的垃圾箱并排放在一起，上面分別標(biāo)明哪個(gè)顏色的箱子是放金屬的、哪個(gè)是放玻璃或有機(jī)物的，這樣做的目的是讓更多的垃圾可以循環(huán)利用，而能做到此點(diǎn)，要靠每一位德國(guó)人的點(diǎn)滴行動(dòng)。垃圾公司一般會(huì)給居民提供一定數(shù)量的垃圾桶，大約三到四個(gè)，并發(fā)放小冊(cè)子，詳細(xì)注明應(yīng)該怎樣分揀生活垃圾，怎樣把不同的垃圾分別放到不同顏色的桶里。每個(gè)桶可裝25公升垃圾，有人會(huì)定期來(lái)收集清理垃圾。家具等可送到垃圾回收?qǐng)觯皇杖≠M(fèi)用，但建筑垃圾要付費(fèi)。"環(huán)境警察"也會(huì)偶爾登門(mén)造訪，抽查居民是否把垃圾放到指定的桶里。如果分揀垃圾不當(dāng)，把垃圾歸錯(cuò)了類(lèi)，放錯(cuò)了桶，他們會(huì)及時(shí)指出，嚴(yán)重的還會(huì)被罰款。

縱觀各國(guó)垃圾發(fā)電的快速發(fā)展與其垃圾處理體制，都與政府政策密切相關(guān)。他們的共性歸納起來(lái)特點(diǎn)有三：一是垃圾處理和資源化利用已經(jīng)成為成熟產(chǎn)業(yè)，大部分由私營(yíng)公司和企業(yè)來(lái)運(yùn)營(yíng)，政府通過(guò)競(jìng)標(biāo)確定垃圾處理的價(jià)格。二是制定嚴(yán)格的垃圾填埋和焚燒標(biāo)準(zhǔn)并嚴(yán)格執(zhí)行。三是通過(guò)立法或優(yōu)惠的政策鼓勵(lì)垃圾發(fā)電和填埋沼氣發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)施。

三、世界垃圾焚燒發(fā)電概述

1、世界垃圾發(fā)電

世界最早進(jìn)行垃圾焚燒技術(shù) 研究 開(kāi)發(fā)的是德國(guó)，隨即英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)也積極開(kāi)展了這方面的 研究 。德國(guó)目前己有五十余座從垃圾中提取能量的裝置及十多家垃圾發(fā)電廠，并且用于熱電聯(lián)產(chǎn)，以便有效地對(duì)城市進(jìn)行采暖或提供工業(yè)用汽，1965年聯(lián)邦德國(guó)垃圾焚燒爐只有7臺(tái)，年處理垃圾71.8萬(wàn)噸，可供總?cè)丝?.1%的居民用電。至1985年，焚燒爐已增至46臺(tái)，年處理垃圾800萬(wàn)噸以上，占垃圾總數(shù)的30%，可供總?cè)丝?4%的居民用電，柏林、漢堡、慕尼黑等大型城市中，民用電的10、7%來(lái)自垃圾焚燒。1995年德國(guó)垃圾焚燒爐達(dá)67臺(tái)，受益人口的比率從34%增加到50%。法國(guó)共有垃圾焚燒爐約300臺(tái)，可將城市垃圾的40%以上處理掉。巴黎有4個(gè)垃圾焚燒廠，年處理量170萬(wàn)噸，占全市垃圾總量的90%，口收的能量相當(dāng)于20萬(wàn)噸石油，供蒸汽量占巴黎市供熱公司總量的三分之一。美國(guó)從80年代起，政府投資70億美元，興建90座焚燒廠，年總處理能力3000萬(wàn)噸。目前最大的垃圾發(fā)電廠已經(jīng)在底特律市建造，日處理垃圾量4000噸，發(fā)電量65MWe。瑞典、丹麥等國(guó)也有類(lèi)似的焚燒發(fā)電廠。

2、世界垃圾焚燒設(shè)備

垃圾鍋爐是垃圾熱電站臺(tái)的主要設(shè)備，亦是發(fā)展垃圾熱電站的關(guān)鍵所在。由于垃圾燃料是具有一定腐蝕性、水分大、熱值不穩(wěn)定的垃圾，因而垃圾鍋爐及其燃燒設(shè)備在設(shè)計(jì)上有其一定的特殊性。由于垃圾發(fā)熱值低，且水份含量較高，因此，性能優(yōu)良的燃燒設(shè)備是垃圾鍋爐的關(guān)鍵之處。國(guó)外已投入運(yùn)行的垃圾鍋爐燃燒方式主要有以下幾種：

1）多級(jí)階梯鏈條爐排垃圾在爐排上由高到低逐級(jí)流動(dòng)，逐級(jí)燃燒至燃盡。

2）傾斜往復(fù)式爐排是間隙動(dòng)作的逆向傾斜往復(fù)爐排，與我國(guó)一般燃煤的間隙動(dòng)作順向傾斜往復(fù)式爐排不一樣。這種爐排的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）火種與主垃圾混合性好，易干燥，著火快。

（2）垃圾層間攪拌充分，利用完全燃燒：

（3）干燥、著火、燃燒、燃盡一系列過(guò)程都在爐排上進(jìn)行，故而處理效率極高。

（4）垃圾層均勻，燃燒穩(wěn)定，爐溫及鍋爐蒸發(fā)量變動(dòng)很小。

3）流化床燃燒方式流化床燃燒對(duì)燃料的適應(yīng)性好，能完全燃燒各類(lèi)城市垃圾或有機(jī)的工業(yè)垃圾等。

4）旋轉(zhuǎn)式燃燒旋轉(zhuǎn)式燃燒是KWU/SIEMNS公司在Uim一Wibligen試驗(yàn)成功的新的工業(yè)流程。該工藝是將垃圾在緩慢旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)體內(nèi)450℃進(jìn)行無(wú)氧碳化，產(chǎn)主沼氣和固態(tài)殘留物。固態(tài)殘留物中用機(jī)械方法去除非可燃物（如金屬、石塊、玻璃等），余下部分為碳化物，其熱值達(dá)到與褐煤相仿。這部分碳化物與產(chǎn)生的煤氣共同在1300℃下燃燒。

5）等離子弧燃燒方式該方法是通過(guò)在垃圾堆中設(shè)一條通道，將等離子弧及冷卻劑和氣體經(jīng)通道輸入垃圾中，這時(shí)火種將垃圾熔化蒸發(fā)，使之變成無(wú)害的玻璃狀熔渣。燃燒火焰溫度可高達(dá)8000℃，釋放的氣體引入燃料電池發(fā)電。

目前，國(guó)外垃圾焚燒鍋爐的容量一般在10t/h～100t/h，蒸汽壓力為1.4Mpa～4.7Mpa，蒸汽溫度多為飽滿(mǎn)和溫度，一般是在400.C左右。

四、外國(guó)垃圾衍生燃料法發(fā)電技術(shù)的發(fā)展

在德國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，城市垃圾以及其它可燃固體廢棄物一般采用垃圾焚燒爐處理，垃圾焚燒法由于操作容易、技術(shù)成熟而被廣泛采用。但在焚燒過(guò)程中易產(chǎn)生二口惡英毒物，垃圾中的有用資源也未被回收利用。為使垃圾得以完全燃燒，抑制二口惡英產(chǎn)生，有必要對(duì)傳統(tǒng)的焚燒爐進(jìn)行改進(jìn)。垃圾衍生燃料法（RDF：RefusederivedFue1）就是將可燃垃圾加工成可儲(chǔ)存、運(yùn)輸、燃燒的優(yōu)質(zhì)燃料，RDF與單純的焚燒處理相比，不僅燃燒溫度高，燃燒性能也穩(wěn)定。

1、定義和分類(lèi)

RDF是指廢棄物衍生燃料，又稱(chēng)固體燃料，形狀可為粒狀、柱狀或蜂窩狀等。燃料制造廠從一般垃圾中分揀出廢塑料、廢料渣、木屑、PVC等，經(jīng)破碎、干燥、壓形、固化，制成無(wú)害RDF固體燃料，然后將RDF燃料運(yùn)到電廠進(jìn)行RDF發(fā)電。

第二節(jié) 各國(guó)垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)概況

一、美國(guó)

美國(guó)利用垃圾氣化技術(shù)轉(zhuǎn)為生物能發(fā)電。美國(guó)早在在1999年已經(jīng)有259個(gè)、總發(fā)電裝機(jī)75萬(wàn)千瓦的填埋沼氣發(fā)電裝置。是世界上垃圾發(fā)電運(yùn)做比較成功的國(guó)家之一，但是他們并沒(méi)有止步，而是不斷深入的 研究 多種領(lǐng)域垃圾的發(fā)電前景。美國(guó)北達(dá)科塔大學(xué)能源和環(huán)境 研究 中心（EERC）已經(jīng)成功地利用生物能發(fā)電，其所采用的技術(shù)是柴油發(fā)電機(jī)低成本氣化技術(shù)。燃料為森林廢棄物、劈柴、鋸末和農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品。2004年秋季EERC已經(jīng)完成了100小時(shí)生物氣化燃燒劈柴連續(xù)運(yùn)行。其運(yùn)行過(guò)程是把劈柴轉(zhuǎn)化成小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)可燃燒的氣體。該技術(shù)可自動(dòng)運(yùn)行，為發(fā)電機(jī)提供清潔和高質(zhì)量的燃?xì)?。所產(chǎn)生的氣體已成功地運(yùn)行一臺(tái)100馬力的JohnDeere發(fā)動(dòng)機(jī)，并進(jìn)行污染檢測(cè)。他們認(rèn)為這種機(jī)型在北美是首家，這種發(fā)電技術(shù)非常適合用在難以獲取燃料的偏僻地區(qū)，比如印第安保留地。它能為能源獨(dú)立提供幫助，并且大幅度地降低垃圾產(chǎn)生量?？梢?jiàn)并非生活垃圾才是發(fā)電的唯一選擇，工業(yè)垃圾、化學(xué)廢料、林業(yè)垃圾等等都可以成為垃圾發(fā)電的廣闊市場(chǎng)。

二、日本

開(kāi)發(fā)高效垃圾廢料發(fā)電的新技術(shù)。日本電力中央 研究 所與環(huán)保器材廠家OKADORA合作，開(kāi)發(fā)出了利用廢料和家庭垃圾高效發(fā)電的技術(shù)。這種新技術(shù)的發(fā)電效率達(dá)到約30%，比原有的垃圾發(fā)電高出約20個(gè)百分點(diǎn)，而且不必對(duì)垃圾進(jìn)行細(xì)致分類(lèi)。電力中央 研究 所將自己使煤炭汽化的獨(dú)家技術(shù)與OKADORA公司通過(guò)烘烤垃圾使其碳化的技術(shù)相結(jié)合，開(kāi)發(fā)出了這種高效發(fā)電的新技術(shù)。只要是能夠燃燒的垃圾，基本上不用分類(lèi)就能用于發(fā)電。利用新技術(shù)發(fā)電時(shí)，首先用500-650攝氏度的高溫對(duì)垃圾進(jìn)行烘烤，使垃圾成為熱分解氣體和碳化物，然后將碳化物加入到1000攝氏度的燃燒爐中，使碳化物分化出一氧化碳等氣體，最后再將產(chǎn)生的氣體通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)化成電能。 研究 人員指出，發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的熱能可以反過(guò)來(lái)用于烘烤垃圾。 研究 人員說(shuō)，現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)設(shè)施每天能夠處理5噸垃圾，他們計(jì)劃在年內(nèi)建設(shè)能夠每天處理50噸以上垃圾、發(fā)電2000千瓦以上的設(shè)施，預(yù)計(jì)建造費(fèi)用將達(dá)到約30億日元。

三、韓國(guó)

韓國(guó)日前建成世界最大規(guī)模的利用垃圾沼氣的發(fā)電站，發(fā)電規(guī)模為50兆瓦級(jí)，2006年12月12日正式投入運(yùn)營(yíng)。這座沼氣發(fā)電站利用的是韓國(guó)首都首爾地區(qū)產(chǎn)生的垃圾。將垃圾作為可再生能源的資源化政策能取得替代能源進(jìn)口的效益，減少溫室氣體，進(jìn)而對(duì)防止地球變暖發(fā)揮作用。這座沼氣發(fā)電站每月可生產(chǎn)200千瓦電力，為18萬(wàn)戶(hù)家庭供電，預(yù)計(jì)年收益逾169億韓元。此外，它將替代韓國(guó)每年50萬(wàn)桶重油進(jìn)口，相當(dāng)于減少200億韓元的能源進(jìn)口。該沼氣發(fā)電站利用的不僅是垃圾，將垃圾資源化，而且還可以防止惡臭，改善首都地區(qū)的生活環(huán)境，產(chǎn)生相當(dāng)?shù)纳鐣?huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前韓國(guó)國(guó)內(nèi)利用垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生沼氣發(fā)電的電站有12座，正在運(yùn)行的供氣設(shè)施有4個(gè)，但幾乎都是1000至6000千瓦級(jí)的小規(guī)模發(fā)電站。全世界5萬(wàn)千瓦級(jí)的沼氣發(fā)電站美國(guó)僅有1座。

四、墨西哥

墨西哥北部新萊昂州在利用垃圾發(fā)電照明，變廢為寶方面走在拉美國(guó)家的前列，為國(guó)家節(jié)省大量天然氣資源。據(jù)當(dāng)?shù)孛襟w報(bào)道，在世界銀行的援助下，新萊昂州利用本地資金，在蒙特雷市附近建造了一座以固體垃圾為燃料的發(fā)電廠，總發(fā)電能力達(dá)到12兆瓦，從而使當(dāng)?shù)?個(gè)城鎮(zhèn)實(shí)現(xiàn)以垃圾發(fā)電來(lái)解決照明問(wèn)題，并為國(guó)家節(jié)省12%的用電量。這座主要由私人企業(yè)出資的"生物能源"發(fā)電廠擁有輸氣管道和7臺(tái)從英國(guó)進(jìn)口的發(fā)電機(jī)，年處理固體垃圾能力5000多萬(wàn)噸，每天生產(chǎn)的沼氣達(dá)6萬(wàn)多立方米。用沼氣發(fā)電完全能夠滿(mǎn)足墨北部工業(yè)城市蒙特雷市區(qū)和周?chē)?個(gè)城鎮(zhèn)照明需要。該發(fā)電廠利用當(dāng)?shù)?個(gè)垃圾站的固體垃圾發(fā)電不僅防止了垃圾對(duì)環(huán)境造成的污染，而且每天還能節(jié)省3萬(wàn)立方米的天然氣。
 

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