山西城市生活垃圾焚烧发电的可行性分析

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　　 摘 要：本文分析了山西城市生活垃圾的现状，预测了未来生活垃圾的组份及产生量，类比了生活垃圾处理处置的各种有效措施，例举说明了生活垃圾焚烧发电可实现垃圾“无害化、减量化、资源化”，初步概算了生活垃圾焚烧发电的经济效益，对山西城市生活垃圾焚烧发电进行了可行性研究。
　　 关键词：城市 生活垃圾 焚烧 发电
　　Shanxi municipal solid waste incineration power feasibility analysis
　　Zai-ming Duan
　　(Environmental Monitoring Central Station of Shanxi Province, Taiyuan 030027)
　　 Abstact: This paper analyzes the status of municipal solid waste in Shanxi, predict the future life of components and waste generation, the analog of the municipal solid waste disposal a variety of effective measures, examples illustrate the life of garbage incineration power generation can be realized, "harmless, reduction, resource, "Preliminary estimates of the economic benefits of waste incineration power generation, municipal solid waste incineration for power generation in Shanxi conducted a feasibility study.
　　 Keywords: City Garbage Burning Generate electricity
　　 在全国670个城市中，至少有1/3的城市被垃圾包围，成为影响城市市容市貌最严重的环境问题之一，给城市居民生活和城市社会事业的发展造成极大的损害。
　　 山西是一个内陆省份，经济能力较低。由于历史原因，城市基础设施建设落后，尤其是城市垃圾仍采用简易填埋的方式处理，而且有约30%左右的垃圾仍随意倾倒于洼地、沟壑甚至河流堤岸区，不仅影响了城市的景观，更为严重的是造成土壤和地下水的污染，尤为突出的是垃圾竟成了城郊地区猪、羊的特殊放养场，市场上垃圾猪、羊肉的销售严重的影响到城市居民健康，问题十分突出。随着城市发展速度的加快，城市人口和外来人口快速增加，垃圾的产量逐年增高；随着城市化进程水平的提升，垃圾成分将更加复杂。城市生活垃圾污染已严重的影响到城市的生态环境，如不加速垃圾处理进程，将成为制约山西城市经济与社会发展，影响城市人民生活质量的一个重要因素。
　　 城市生活垃圾的处理水平，已经成为反映一个城市文明程度以及城市管理者的环境意识和现代意识的标志。垃圾“资源化、无害化和减量化”的路子如何走，对于解决山西城市生活垃圾围城、污染空气与土壤，污染地表水体与地下水等问题，促进山西及北方城市社会和城市经济的可持续发展，都具有十分重要的实际意义。
　　 一、城市概况
　　 山西地处黄土高原，地形环境以山地丘陵为主，其面积占到70%以上，盆地与河谷平原面积不足20%，22个城市的城区主要分布于盆地平原与宽河谷区。22个城市辖区总面积约25171Km2，其中城区建成区总面积约600Km2，城区规划总面积约1330Km2 ；22个城市城区总人口约800万人，规划人口965万人。
　　 二、城市生活垃圾产生与处置概况
　　 2010年山西22个城市城区的生活垃圾年产生总量约为500万吨，除太原和大同日产生量1000吨以上，长治、阳泉和临汾市尧都城区日产生量500吨左右外，其余市(县、区)城区日产生量均小于500吨。
　　 22个城市中有15个城市目前有26个垃圾处置场进行运营，其中，除长治、晋城、朔城区各1个,太原2个卫生填埋场，长治1个综合处理，太原、大同、介休、汾阳（在建）4个垃圾焚烧发电外，其余17个为简易填埋处置；目前城市城区的生活垃圾日处理能力不足10000吨，22个城市累计堆存总量约2000余万吨，堆场服务期的设计年限为2~20年，服务期多数已进入末期。
　　 预测2015年22个城市城区人口约为1090万人，日产垃圾量约15000吨，年产垃圾总量约548万吨。其中太原、大同、长治、阳泉、尧都区、晋城市和榆次区7个城区产生量占到22个城市城区总量的近65%。
　　 随着城市经济的发展，人民生活水平的提高，居民生活气化率及集中供热率越来越高，会引起垃圾的组分与构成发生变化。在未来5年中，预计山西省城市生活垃圾成分中的无机物含量会逐渐降低，有机物的含量和垃圾热值会逐渐提高，可回收利用的废品将逐渐成为垃圾中的主要成分。
　　 三、垃圾处理的基本思路
　　 实现垃圾“无害化、减量化、资源化”，最佳的处置方式是焚烧（包括焚烧发电、供热等）；实现垃圾“减量化、资源化”最经济的方式是综合利用（包括资源回收、再生加工、堆肥等），实现垃圾“无害化”最经济的方式是卫生填埋（包括沼气收集利用）。结合山西的城市城镇耕地资源又极为紧缺，垃圾堆存处置要占用大量土地，不符合土地的可持续利用；山西地表与地下水资源十分匮乏，经济发展和人民生活对地下水的依赖程度十分强烈，当前地表水因污染已影响到经济发展和造成生态破坏，当前的社会用水主要依靠地下水，保护好山西人民赖以生存的地下水资源是至关重要的大事，只要采取长期堆存方式处置，就会存在垃圾渗滤液以及降水冲刷对土壤和地下水致命的潜在污染危害。近几年来，国家为推进垃圾“三化”处理，出台了一系了优惠政策，均为国内发展生活垃圾发电产业提供了良好的契机。兄弟省市采用焚烧发电处理生活垃圾的趋势在迅速扩大，而且这一模式所产生的社会、环境、经济等多重效益的良好回报 ，已被我省的大同市、介休市、太原东山等城市垃圾发电厂工程所佐证。何况山西城市地区土地资源极为紧缺，卫生填埋场地选择困难。以垃圾不同处理方式产生的社会、经济与环境效益分析，经利弊权衡，认为采用“垃圾焚烧―发电―供热”是山西最优化的处置途径。
　　 山西22个城市。借鉴国内外对生活垃圾各类方式处置的经验，结合山西城市多处于盆地平原区、垃圾污染严重、土地资源紧缺和填埋运距长的特点，以及垃圾填埋导致的环境污染问题，依照国家《城市生活垃圾处理污染防治技术政策》，山西城市生活垃圾选择具明显多层效益的“垃圾－焚烧－发电－供热”这一科学处置模式，是解决环境污染实现“资源化、无害化和减量化”的根本出路。包括对22个城市与城镇生活污水处理厂污泥和城市周边县、区城镇生活垃圾的处理，可彻底解决山西城市与城镇生活垃圾及污水处理厂污泥的处置问题，具一举双功的良好效果。
　　 四、垃圾焚烧发电
　　 垃圾焚烧发电优点一是高温杀灭细菌无害化彻底；二是垃圾体积至少消解掉70%以上，减量化明显；三是将垃圾通过再生利用变成了清洁能源叠加城市供热的效益，实现资源化的程度高，并有一定的经济收益；四是一次性占少量土地而实施了永久性服务，土地节约效益明显；五是生活垃圾是源源不断且消纳面将逐而扩展，产量是逐年增加的可再生资源，为垃圾发电产业形成和新的经济增长点提供了契机；六是垃圾变为能源和集中供热产生的效益，可抵消相应的化石能源煤炭资源的消耗，节能减排效果明显。

　　 垃圾焚烧发电缺点一是一次性投资大，运转费用高；二是为安全抑制二恶英浓度，运行工况温度须控制在800度以上，在操控上须严格把握；三是由于要对飞灰中重金属和二恶英等污染物实施特殊处理，污染防治的费用较高。
　　 五、焚烧发电炉型的选择
　　 山西城市垃圾热值较低、灰土大的，必须掺入辅助燃料助燃，结合山西煤炭资源、焦炉煤气和秸杆资源分布的特点，采取以污治污的策略，使环境效益最大化。
　　根据各城市可助燃的能源分布情况，确定在秸杆资源丰富的区域，垃圾焚烧采用炉排炉工艺，辅助燃料以秸杆资源助燃；在秸杆资源缺乏焦炉煤气(煤层气、高炉煤气)资源丰富的区域，垃圾焚烧采用流化床或炉排炉焚烧工艺，以气体燃料助燃；在秸杆资源和焦炉煤气资源都缺乏的区域，垃圾焚烧采用流化床焚烧工艺，选用原煤助燃。
　　 六、垃圾焚烧发电工程规模与布局
　　 处理规模以综合效益最优化为原则，以合理输送的运输距离或半径为限制条件，以2015年预测各城区垃圾的产生量为基数，结合主城市垃圾产出规模，同时考虑消纳各城市生活污水处理厂污泥和消纳周边县城和镇区合理半径范围内的垃圾资源。
　　 本次对22个城市生活垃圾焚烧(含城市污水处理厂污泥和秸秆资源)发电工程，共设计19个中心处理工程项目，各中心处理工程共组合周边11个县城和相关乡镇、矿区甚至大型企业和公司等生活垃圾资源，设计垃圾日处理总规模15600吨。
　　 七、效益分析
　　 综合效益分析以1000吨垃圾焚烧发电（含供热）规模为例，以循环流化床技术为条件计算的各类效益，与同规模的卫生填埋、综合利用和垃圾堆肥3种处置类型，从经济、环境包括节约资源能源与减排几个方面，进行综合效益分析与比较。千吨规模的经济和减排效益概算，19个项目的日处理规模15600t/a，结果在取得纯利润约14622×104元/ a的同时；尚可减排(抵消本身的排放量后) SO2 7176t/a、烟尘196560 t/a；减排甲烷气体70130×104m3/a，减排CO2气体46753×104m3/a；减排渗滤液约13×104t/a，固体废物（包括发电炉渣、供热替代燃煤炉渣和生活污泥）56.25×104t/a，并且在垃圾处理的同时吃掉了无害炉渣和30个城镇难以处置的生活污水污泥约23.7×104t/a，解决了污水处理二次污染的老大难问题。焚烧发电以30年周期计较卫生填埋处置方式节约土地约15000亩/30a。
　　 综上对各类处置方式综合效益的系统分析，不难看出焚烧发电处置城市生活垃圾不仅有显著的节能减排环境效益，而且在高投入的条件下与其它处置方式相比也有较好的经济效益。尤其突出的是实施焚烧发电的处置方式后，从根本上解决了各城市(镇)生活垃圾造成的各类环境污染问题，而且还会形成一个综合效益良好的可持续发展的环保经济产业，社会效益十分显著。

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