垃圾發(fā)電行業(yè)研究報(bào)告

第一章 行業(yè)概況

垃圾發(fā)電是指通過(guò)特殊的焚燒鍋爐燃燒城市固體垃圾，再通過(guò)蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電的一種發(fā)電形式。垃圾發(fā)電分為垃圾焚燒發(fā)電和垃圾填埋氣發(fā)電兩大類。

垃圾發(fā)電把各種垃圾收集后，進(jìn)行分類處理。其中：

一是對(duì)燃燒值較高的進(jìn)行高溫焚燒（也徹底消滅了病源性生物和腐蝕性有機(jī)物），在高溫焚燒（產(chǎn)生的煙霧經(jīng)過(guò)處理）中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為高溫蒸氣，推動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。

二是對(duì)不能燃燒的有機(jī)物進(jìn)行發(fā)酵、厭氧處理，最后干燥脫硫，產(chǎn)生一種氣體叫甲烷，也叫沼氣。再經(jīng)燃燒，把熱能轉(zhuǎn)化為蒸氣。推動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。

圖 垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)圖

資料來(lái)源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 Wind

1．1 發(fā)展?fàn)顩r

1．1．1 世界發(fā)展歷史和狀況

隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和物質(zhì)生活水平的提高，垃圾產(chǎn)量日益增多，對(duì)環(huán)境造成的污染也日益嚴(yán)重。每天源源不斷產(chǎn)生的大量城市生活垃圾，已經(jīng)成為一個(gè)污染環(huán)境、影響生活的社會(huì)性問(wèn)題。

垃圾焚燒技術(shù)起源于19世紀(jì)末，進(jìn)入20世紀(jì)70年代后，由于垃圾中可燃物的增加、工業(yè)技術(shù)水平不斷提高，使得垃圾焚燒技術(shù)迅速發(fā)展，焚燒處理技術(shù)日趨成熟。在近三十年內(nèi)，幾乎所有發(fā)達(dá)國(guó)家、中等發(fā)達(dá)國(guó)家都建設(shè)了不同規(guī)模、不同數(shù)量的垃圾焚燒廠，發(fā)展中國(guó)家建設(shè)的垃圾焚燒廠也不在少數(shù)。

從20世紀(jì)70年代起，一些發(fā)達(dá)國(guó)家便著手運(yùn)用焚燒垃圾產(chǎn)生的熱量進(jìn)行發(fā)電。歐美一些國(guó)家建起了垃圾發(fā)電站，美國(guó)某垃圾發(fā)電站的發(fā)電能力高達(dá)100MW，每年處理垃圾60萬(wàn)t。

21世紀(jì)初期以來(lái)，全球有1000多處垃圾焚燒發(fā)電站，僅僅在日本就有200多個(gè)垃圾焚燒發(fā)電站，總發(fā)電能力近1000MW。日本政府預(yù)計(jì)，到2010年垃圾發(fā)電能力將達(dá)到5000MW，這個(gè)發(fā)電量可為500萬(wàn)戶家庭提供照明用電，是個(gè)不小的數(shù)目。

1．1．2 我國(guó)發(fā)展歷史和狀況

我國(guó)生活垃圾處理技術(shù)起步較晚，但近年來(lái)在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的支持下，我國(guó)垃圾焚燒技術(shù)得到了迅速發(fā)展，垃圾焚燒發(fā)電處理在我國(guó)呈現(xiàn)出迅猛增長(zhǎng)的勢(shì)頭。

垃圾焚燒技術(shù)不斷完善，同時(shí)不斷地向大規(guī)模、全自動(dòng)化方向發(fā)展，相繼出現(xiàn)了處理能力很高的大型垃圾焚燒廠，垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)也隨之得到了迅猛發(fā)展。我國(guó)自主研制的垃圾焚燒爐技術(shù)，已由固定爐排垃圾焚燒爐發(fā)展到循環(huán)流化床鍋爐。深圳已建成國(guó)內(nèi)第一條使用國(guó)產(chǎn)化設(shè)備80％以上的大型現(xiàn)代化垃圾焚燒發(fā)電設(shè)備廠。

我國(guó)自1985年在深圳建立垃圾焚燒發(fā)電廠以來(lái)，先后在珠海、杭州、上海、紹興等15個(gè)城市建成了20座垃圾焚燒發(fā)電廠并投入運(yùn)行，而每天焚燒1000t垃圾發(fā)電規(guī)劃的城市就有數(shù)十座之多。

位于清水河的深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠，是國(guó)內(nèi)第一座采用焚燒技術(shù)處理城市生活垃圾并利用其余熱發(fā)電、供熱的現(xiàn)代化公益設(shè)施。

截至2007年底，中國(guó)垃圾焚燒發(fā)電廠總數(shù)已達(dá)75座，其中建成50座，在建25座。2008年，上海1億kw·h垃圾發(fā)電項(xiàng)目、成都九江環(huán)保發(fā)電廠、溫嶺35kV垃圾焚燒發(fā)電廠、邯鄲市垃圾填埋氣回收利用發(fā)電項(xiàng)目等項(xiàng)目已陸續(xù)開(kāi)工建設(shè)。全國(guó)各地垃圾發(fā)電項(xiàng)目遍地開(kāi)花，垃圾發(fā)電技術(shù)逐漸成熟，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加快。

1．2 垃圾發(fā)電方式

1．2．1 機(jī)械爐排焚燒爐

工作原理：垃圾通過(guò)進(jìn)料斗進(jìn)入傾斜向下的爐排（爐排分為干燥區(qū)、燃燒區(qū)、燃盡區(qū)），由于爐排之間的交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，將垃圾向下方推動(dòng)，使垃圾依次通過(guò)爐排上的各個(gè)區(qū)域（垃圾由一個(gè)區(qū)進(jìn)入到另一區(qū)時(shí)，起到一個(gè)大翻身的作用），直至燃盡排出爐膛。燃燒空氣從爐排下部進(jìn)入并與垃圾混合；高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)鍋爐的受熱面產(chǎn)生熱蒸汽，同時(shí)煙氣也得到冷卻，最后煙氣經(jīng)煙氣處理裝置處理后排出。

優(yōu)點(diǎn)：爐排爐生活垃圾焚燒技術(shù)運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)垃圾的徹底處理能力強(qiáng)，適于連續(xù)運(yùn)行，經(jīng)優(yōu)化的煙氣處理技術(shù)后排放達(dá)標(biāo)。

缺點(diǎn)：爐排的材質(zhì)要求和加工精度要求高，要求爐排與爐排之間的接觸面相當(dāng)光滑、排與排之間的間隙相當(dāng)小。另外機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，損壞率高，維護(hù)量大。

1．2．2 流化床焚燒爐

工作原理：爐體是由多孔分布板組成，在爐膛內(nèi)加入大量的石英砂，將石英砂加熱到600℃以上，并在爐底鼓入200℃以上的熱風(fēng)，使熱砂沸騰起來(lái)，再投入垃圾。垃圾同熱砂一起沸騰，垃圾很快被干燥、著火、燃燒。未燃盡的垃圾比重較輕，繼續(xù)沸騰燃燒，燃盡的垃圾比重較大，落到爐底，經(jīng)過(guò)水冷后，用分選設(shè)備將粗渣、細(xì)渣送到廠外，少量的中等爐渣和石英砂通過(guò)提升設(shè)備送回到爐中繼續(xù)使用。

優(yōu)點(diǎn)：流化床燃燒充分，爐內(nèi)燃燒控制較好。

缺點(diǎn)：煙氣中灰塵量大，操作復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用較高，對(duì)燃料粒度均勻性要求較高，需大功率的破碎裝置，石英砂對(duì)設(shè)備磨損嚴(yán)重，設(shè)備維護(hù)量大。易產(chǎn)生結(jié)焦，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行能力較低。

1．2．3 回轉(zhuǎn)式焚燒爐

工作原理：回轉(zhuǎn)式焚燒爐是用冷卻水管或耐火材料沿爐體排列，爐體水平放置并略為傾斜。通過(guò)爐身的不停運(yùn)轉(zhuǎn)，使?fàn)t體內(nèi)的垃圾充分燃燒，同時(shí)向爐體傾斜的方向移動(dòng)，直至燃盡并排出爐體。

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備利用率高，灰渣中含碳量低，過(guò)?？諝饬康?，有害氣體排放量低。

缺點(diǎn)：燃燒不易控制，垃圾熱值低時(shí)燃燒困難。

1．2．4 CAO焚燒爐

工作原理：垃圾運(yùn)至儲(chǔ)存坑，進(jìn)入生化處理罐，在微生物作用下脫水，使天然有機(jī)物（廚余、葉、草等）分解成粉狀物，其他固體包括塑料橡膠一類的合成有機(jī)物和垃圾中的無(wú)機(jī)物則不能分解粉化。經(jīng)篩選，未能粉化的廢棄物進(jìn)入焚燒爐的先進(jìn)入第一燃燒室（溫度為600℃），產(chǎn)生的可燃?xì)怏w再進(jìn)入第二燃燒室，不可燃和不可熱解的成分呈灰渣狀在第一燃燒室中排出。第二室溫度控制在860℃進(jìn)行燃燒，高溫?zé)煔饧訜徨仩t產(chǎn)生蒸汽。煙氣經(jīng)處理后由煙囪排至大氣，金屬玻璃在第一燃燒室內(nèi)不會(huì)氧化或融化，可在灰渣中分選回收。

優(yōu)點(diǎn)：可回收垃圾中的有用物質(zhì)。

缺點(diǎn)：?jiǎn)闻_(tái)焚燒爐的處理量小，處理時(shí)間長(zhǎng)，單臺(tái)爐的日處理量最大達(dá)到150噸，由于煙氣在850℃以上停留時(shí)間難于超過(guò)1秒鐘短，煙氣中二惡英的含量高，環(huán)保難以達(dá)標(biāo)。

1．2．5 脈沖拋式

工作原理：垃圾經(jīng)自動(dòng)給料單元送入焚燒爐的干燥床干燥，然后送入第一級(jí)爐排，在爐排上經(jīng)高溫?fù)]發(fā)、裂解，爐排在脈沖空氣動(dòng)力裝置的推動(dòng)下拋動(dòng)，將垃圾逐級(jí)拋入下一級(jí)爐排，此時(shí)高分子物質(zhì)進(jìn)行裂解、其它物質(zhì)進(jìn)行燃燒。如此下去，直至最后燃盡后進(jìn)入灰渣坑，由自動(dòng)除渣裝置排出。助燃空氣由爐排上的氣孔噴入并與垃圾混合燃燒，同時(shí)使垃圾懸浮在空中。揮發(fā)和裂解出來(lái)的物質(zhì)進(jìn)入第二級(jí)燃燒室，進(jìn)行進(jìn)一步的裂解和燃燒，未燃盡的煙氣進(jìn)入第三級(jí)燃燒室進(jìn)行完全燃燒；高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)鍋爐受熱面加熱蒸汽，同時(shí)煙氣經(jīng)冷卻后排出。

優(yōu)點(diǎn)：

（1） 處理垃圾范圍廣泛。能夠處理工業(yè)垃圾、生活垃圾、醫(yī)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，即使水分很大的生活垃圾，燃燒熱效率也在70％以上。

（3） 運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。由于采用了許多特殊的設(shè)計(jì)以及較高的自動(dòng)化控制水平，因此運(yùn)行人員少（包括除灰渣人員在內(nèi)一臺(tái)爐僅需兩人），維護(hù)工作量也較少。

（4） 可靠性高。經(jīng)過(guò)近20年運(yùn)行表明，此焚燒爐故障率非常低，年運(yùn)行8000小時(shí)以上，一般利用率可達(dá)95％以上。

（5） 排放物控制水平高。由于采用二級(jí)煙氣再燃燒和先進(jìn)的煙氣處理設(shè)備，使煙氣得到了充分的處理。經(jīng)長(zhǎng)期測(cè)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(biāo)準(zhǔn)。煙氣在二、三級(jí)燃燒室燃燒時(shí)溫度達(dá)1000℃，并且停留時(shí)間達(dá)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／m3，遠(yuǎn)低于歐美標(biāo)準(zhǔn)0．1 ng／m3。

（6） 爐排在壓縮空氣的吹掃下，有自清潔功能。