時間:2020年08月03日 分類:農業論文 次數:
摘要:本文首先簡述了國內城市生活垃圾處理現狀,然后對縣級城市垃圾處理結合生物質處理的出路進行了分析,并闡述了生物質發電項目現狀,最后對生物質協調處理生活垃圾熱電聯產的可行性與生物質協同生活垃圾處理方式的比較進行了探討,以供同仁參考。
關鍵詞:縣級城市;生活垃圾;生物質;處理技術
一、前言
隨著我國經濟形勢的不斷發展,生活垃圾的產生量越來越大,傳統的填埋和堆肥由于受土地的限制和對周圍環境的污染等問題影響,傳統的填埋處理方式選址也愈來愈困難,且存在對周邊大氣、地下水等環境的污染的可能性,
特別是許多沿海發達城市土地日益稀缺,城市垃圾的無害化處理已經面臨許多的困難,目前生活垃圾焚燒發電處理已經成為世界許多許多發達國家城市的首選途徑,在我國許多城市和地區也紛紛采用這種焚燒處理生活垃圾的方式。
垃圾焚燒爐型有很多種形式,其中最主要、最典型的大概有以下幾種:機械爐排爐形式,循環流化床形式,回轉窯形式,熱解氣化爐形式等。
從90年代深圳清水河引進三菱馬丁爐排爐焚燒發電技術以來的不斷實踐和總結,爐排爐比較適合我國低熱值、高水分的城市生活垃圾現狀。其特點是1,垃圾不需分揀,2,單爐處理能力最大,3,不需添加輔助燃料,4,運行、維護費用較低,典型爐型國外有德國馬丁、比利時西格斯、日本三菱,丹麥巴威-偉倫技術等,國產化有三菱-馬丁演變過來的杭州新世紀、溫州偉民集團、重慶三峰等技術。爐排爐也得到了國家環保部門的大力提倡,在國內,爐排爐已經逐漸占據了垃圾焚燒爐的主導地位,國內已經行成了設計、研發、裝備制造產業化的完整產業鏈。
二、國內城市生活垃圾處理現狀
據立木信息咨詢發布的《中國生活垃圾處理行業調研與投資方向預測報告(2019版)》顯示:生活垃圾處理行業是國家鼓勵發展的行業,國務院與相關部門頒布了一系列與生活垃圾處理行業緊密相關的產業政策,對行業給予支持和推動。
隨著人口增長以及城鄉一體化腳步的加快,城鎮人口越來越集中,生活習慣和環境均有了較大的改變,而伴隨而來的還有越積越多的生活垃圾,生活垃圾處理成了和我們生活息息相關的事情。2010年以來,我國生活垃圾清運量逐年上升,2016年超過2億噸,達到2.04億噸,同比增長6.81%。
我國生活垃圾處理方式有填埋、焚燒、堆肥等方式,目前仍以填埋為主。根據住建部發布的《中國城市建設統計年鑒》中不同垃圾處理方式處理的生活垃圾量來看,填埋處理方式約占據了我國生活垃圾處理的60%;其次是焚燒處理約占35%,其余的如分揀、綜合利用、堆肥等處理方式約占5%。
我國垃圾焚燒處理能力具有較大的發展空間,“十三五”規劃綱要提出了“創新、協調、綠色、開放、共享”五大發展理念,并明確要求加快城鎮垃圾處理設施建設,完善收運系統,提高垃圾焚燒處理率,做好垃圾滲濾液處理處置,故而我國垃圾焚燒處理能力將在“十三五”期間將保持快速增長。
據了解我國在運行的生活垃圾焚燒廠數量已經突破400座,在建、籌建項目分別為178座和82座,縣城(建成區)生活垃圾無害化處理率達到80%以上,建制鎮生活垃圾無害化處理率達到70%以上,以下是垃圾焚燒行業數據統計分析。
截止到2020年3月,我國擁有城市生活垃圾焚燒發電項目共278個,垃圾焚燒處理率提升至35.30%;年垃圾焚燒處理量達到7589萬噸,同比增長2.86%;垃圾焚燒發電裝機容量達到680萬千瓦,同比增長25.23%;年發電量超過350億千萬時,同比增長13.07%。
2020年1月,我國印發《“十三五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》,截至2020年年底,全國設市城市和縣城生活垃圾無害化處理能力達到75.8萬噸/日,比2010年增加30.1萬噸/日,生活垃圾無害化處理率達到90.2%,其中設市城市94.1%,縣城79.0%,超額完成“十二五”規劃確定的無害化處理率目標。
2020年2月,我國印發《無害化處理設施建設規劃》,預計到2020年垃圾焚燒量達52萬噸/日,目前運營+在建的處理規模達37.1萬噸/日,如若統計垃圾焚燒廠籌建規模的話,則目前垃圾焚燒工程總規劃量(運營+在建+籌建)則已經超過40萬噸/日。
目前,我國垃圾焚燒行業主要的參與者包括:1)國企:康恒環境、光大國際、中國環境保護集團、北京控股、啟迪桑德、深圳能源、綠色動力環保、上海環境、瀚藍環境、首創環境等;2)民企:錦江環境、重慶三峰、盛運環保、浙江旺能、粵豐環保、中國天楹、圣元環保、偉明環保、盈峰環境等;3)外企:威立雅中國等。
近幾年來,受國家加快推動生態文明建設、多個循環經濟領域示范試點創建實施(節能減排綜合示范城市、“城市礦產”示范基地、園區循環化改造示范試點、海綿城市等)、社會公眾節能環保意識提高等多因素推動,中國節能環保產業快速增長,總產值從2012年的29908.7億元增加到2015年的45531.7億元。
垃圾焚燒發電作為處理生活垃圾相對有效的方法之一,具有占地面積小、無害化、減量化、資源化的優點。根據垃圾處理流程,垃圾發電產業鏈包括上游垃圾轉運、垃圾處理設備制造,中游垃圾發電廠設計、建造以及下游垃圾發電廠運營、維護。垃圾焚燒解決城市用地痛點,填埋處置方式走弱,中國城市固廢處置由填埋逐步轉向焚燒。
在城市生活垃圾不斷增加的同時,我國垃圾的無害化處理率也顯著提升,預測到“十三五規劃”末期,我國城市生活垃圾無害化處理率將超90%,生活焚燒處理能力無害化處理總能力將達50%。
近年來,隨著國家一系列重大方針政策的貫徹執行,中國生活垃圾焚燒發電產業得到快速發展。截至2018年,垃圾焚燒項目裝機容量達到867萬千瓦,中國垃圾焚燒發電進入快速發展軌道,垃圾焚燒發電裝機規模、發電量均居世界第一。
三、縣級城市垃圾處理結合生物質處理的出路探討
隨著垃圾無害化處理的推廣,國內眾多固廢環保企業包括一些大的國企和上市公司均相繼進入固廢處理領域,據了解國內地級市及以上城市在政府或一些環保企業的推動下,基本上都在建設或規劃建設垃圾焚燒發電項目。一些人口較多或經濟較好的縣都已經開始建設生活垃圾焚燒發電廠,國內固廢行業競爭已經趨于白熱化階段,許多大的企業已經進軍國際環保市場,在這方面央企或上市公司具有中小民營企業無可比擬的優勢,固廢環保企業如何在國內環保行業夾縫中求生存和發展?
據了解,在一些經濟欠發達地區和農業人口較多的縣,由于垃圾量偏少(基本上在300t/d上下),單獨建設垃圾焚燒發電廠,投資成本高,回報周期長,如果兩縣合建,由于另一方運輸距離較遠,處理成本較高,協調較困難,因此政府積極性不高,且大型國企或上市公司對此類地區的項目投資熱情不高。
且這些地區有些生物質資源較好,農林廢棄物如玉米秸稈、谷殼等較多,隨著環保要求的增高,環保部門對農林廢棄物的管控較嚴,不允許露天焚燒,廢棄生物質的處理也存在一定的困難,如果生物質和生活垃圾兩者結合處理,則既可以解決生活垃圾無害化處理的問題,也可以解決農林廢棄物處理的難題。
特別在東北地區,由于國家對燃煤機組的管控愈來愈嚴,生物質熱電聯產項目的推廣將能夠使效益最大化。
四、生物質發電項目現狀
進入二十一世紀,能源發展發生了較大的變化,開始向智能化、低碳化以及多元化的方向發展。生物質能源作為一種可再生性的能源,具有獨特的資源優勢,因而受到了廣泛關注。
截止到2016年底,我國生物質發電并網裝機容量為12.5GW。在國家新能源發展規劃中也指出,到2020年,裝機容量將達到15GW的水平,年發電量可達90000GWh。盡管如此,生物質能源在國家能源市場份額中占比仍然很小,仍具有十分廣闊的發展空間。
運用生物質鍋爐直接燃燒生物質,形成蒸汽,推動蒸汽輪機作功發電,是生物質直燃發電的主要技術路線,是我國和各國利用生物質能的主要方式。生物質鍋爐是生物質直燃發電技術的核心裝備,對發電系統能效影響最大,國內多以秸桿為燃料開展燃燒技術的研究,并取得了較好的成果。當前,更高參數和熱效率的循環流化床鍋爐已在國內生物質發電領域得到研發和應用。
當前制約生物質發電發展的主要因素:一是燃料成本,生物質燃料成本占全廠運行成本的65%左右。二是過度競爭,生物質項目建設太多,出現企業對原料的惡性競爭。三是技術研發。在生物質發電技術方面較西方發達國家還存在不少的差距,尤其在生物質燃料采收、運輸、加工、儲存等專用輔助機械配套方面差距比較明顯,仍需迎頭趕上。
我國發展生物質發電的主要推動力:(1)經濟發展的需求。相關數據顯示,到2020年,我國將消耗30億噸標煤,且隨著我國社會經濟的不斷發展,及受全球碳排放公約的制約,生物質能源的剛性需求量也會日益增大。(2)能源安全的需求。生物質能源的應用能夠有效減少石化能源的消耗,且對環境更友好。生物質能是一種重要的可再生碳能源,作用不可替代。大力開發利用生物質能源,符合國家能源安全的發展要求。(3)生態環保的需求。我國擁有豐富的生物質秸稈,很大部分沒有得到充分利用,被當作農作物廢棄物焚燒,既形成浪費,又造成環境污染。大力發展生物質發電,經濟效益、社會效益、環保效益均很可觀。
五、生物質協調處理生活垃圾熱電聯產的可行性
結合國家對可再生能源的鼓勵政策,隨著國家對燃煤鍋爐機組的逐步淘汰,生物質電廠作為電力能源的補充在未來一定時期內具有一定的優勢,特別是東北地區結合居民和工業供熱的需求,其政策的優勢是非常明顯的。
小的縣或縣級市,由于垃圾量不足,無法單獨做焚燒發電項目,如果將生活垃圾進行綜合分選,利用綜合分選技術,提取垃圾中的有用物質循環利用,篩分后的可燃物是一種熱值比較高的燃料送往生物質電廠做為補充燃料,不可燃物送往填埋場填埋。
生物質電廠在處理秸稈等農林廢棄物的同時將分選后的生活垃圾進行焚燒處理。
目前國內雖然有生物質協同生活垃圾處理的案例,其主要的是單獨建設垃圾焚燒發電廠,在垃圾焚燒發電廠區內在建設生物質發電廠,其優勢是管理人員/檢修人員/后勤人員可以共用,公共系統如電力接入系統/工業供水系統/循環水系統等可以共用,節省了項目投資運營成本。
結合東北地區的特點,在設計時可以考慮熱電聯產,將生物質發電廠建在城郊結合部或者工業園區,其焚燒后產生的余熱在上網發電上在冬天可對縣城及周邊居民進行供熱取暖以及做為工業熱源,其熱效率將是比較高的。
根據國家發改委、住建部對垃圾處理工藝的指導原則,鼓勵生活垃圾產生量大于300t/d以上的地區采用焚燒發電工藝技術,綜合分選后焚燒發電技術適合地區生活垃圾產生量小于300t/d以下的地區,單獨建生活垃圾焚燒發電廠和生物質電廠技術適合垃圾產生量大于300t/d的地區,以上兩種生活垃圾處理方法均可解決垃圾量少、垃圾處理規模偏小的問題,在方法上均是可行的。
六、生物質協同生活垃圾處理方式的比較
目前國內生物質協同生活垃圾處理主要采用的方式,1,“綜合利用+摻燒生物質焚燒發電”,2,“垃圾焚燒發電+生物質焚燒發電”較多,兩者方法均有利和弊,現將兩者之間的一些區別和差異進行比較:
環境方向論文范例:生活垃圾轉運站智能化自控方案
七、結束語
在國內生活垃圾終端處理行業市場趨于末端的時侯,中小環保企業如何打破國企和上市環保公司的壟斷優勢,在夾縫中求得生機,需要企業不斷的開發新的市場,而國內縣級的垃圾終端處理開發如果能夠結合生物質發電一起開發,將是一個非常好的契機,對地方政府來說,通過生物質電廠的稅收彌補財政上的不足,解決環境衛生處理的經費緊張的問題,也是具有一定的吸引力的。
參考文獻
[1]姜萬田.我國村鎮生活垃圾處理現狀與技術路線探討[J].居業,2017,11:158+160.
[2]梁凌雁.我國村鎮生活垃圾處理現狀與技術路線探討[J].科技視界,2016,08:239.
[3]馮光.我國村鎮生活垃圾處理現狀及技術路線探究[J].科技創新導報,2016,1335:81+83.
作者:鄧文斌