1、煤一廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介
德國(guó)斯泰米勒工程公司的“煤一廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)”(KMS)，主要是通過(guò)在燃煤機(jī)組的鍋爐旁構(gòu)建廢棄生物質(zhì)焚燒系統(tǒng)，并與現(xiàn)有的燃煤火電機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行，將焚燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)釤煔鈴幕痣姀S燃煤鍋爐第一燃燒區(qū)下方送入，參與鍋爐熱交換實(shí)現(xiàn)聯(lián)合發(fā)電，富通新能源專業(yè)生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
木屑顆粒機(jī)、
秸稈顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)壓制的
生物質(zhì)顆粒燃料。
以300MW亞臨界燃煤機(jī)組為例：在發(fā)電機(jī)組出力在80%～100%范圍內(nèi)變化時(shí)，焚燒垃圾熱量可替代鍋爐總輸入熱量的20%，并保證鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)發(fā)電機(jī)組出力只維持80%時(shí)，垃圾熱值的替代量可達(dá)鍋爐總輸入熱量的35%。
該系統(tǒng)既處理了大量不斷產(chǎn)生的城市生活垃圾和農(nóng)村秸桿，又節(jié)省了不能再生的煤碳資源，是一項(xiàng)當(dāng)前社會(huì)迫切需要，又無(wú)需巨額投資并能產(chǎn)生巨大效能的先進(jìn)技術(shù)。這項(xiàng)熱能開(kāi)發(fā)新技術(shù)在由聯(lián)邦德國(guó)科研部資助的薩爾州弗爾凱令根(Volklingen，Saarland)發(fā)電廠進(jìn)行了嚴(yán)格驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果全面達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)想，德國(guó)、俄羅斯等國(guó)均已采用廢棄生物質(zhì)一燃煤聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。（以下簡(jiǎn)稱煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)）
1.1廢棄生物質(zhì)一燃煤聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)總概系統(tǒng)有以下幾個(gè)主要部分組成：
①輔助式焚燒爐：燃燒垃圾采用爐篦推移燃燒，燃燒秸稈采用旋風(fēng)噴吹燃燒。
②貯料倉(cāng)；
⑧物料輸送系統(tǒng)；
④存儲(chǔ)場(chǎng)；
⑤集裝箱卸料系統(tǒng)等。
系統(tǒng)總概見(jiàn)附圖一，卸料系統(tǒng)見(jiàn)附圖二。
1.2與燃煤發(fā)電機(jī)組鍋爐的對(duì)接方案
經(jīng)輔助式垃圾爐焚燒垃圾所產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)耐火材料煙道進(jìn)入發(fā)電廠主鍋爐，設(shè)計(jì)時(shí)連接二者的煙氣通道應(yīng)越短越好。為防止煙塵沉積、設(shè)計(jì)煙氣運(yùn)行速度應(yīng)大于20米／秒，對(duì)于燃油或燃?xì)忮仩t則可設(shè)定較低的煙氣速度，以盡可能減少進(jìn)入主鍋爐的煙塵微粒。否則，應(yīng)安裝相應(yīng)的除塵設(shè)施。
銜接垃圾爐和發(fā)電廠主鍋爐的煙氣通道位于主鍋爐第一燃燒區(qū)下方，以保證主鍋爐的整體燃燒室自始自終保持最高燃燒溫度，來(lái)自輔助式垃圾爐的煙氣貫穿整個(gè)高溫燃燒區(qū)，同主鍋爐燃燒原始燃料生成的煙氣混合在一起，共同完成下一步的熱能轉(zhuǎn)換、發(fā)電任務(wù)。在電廠主鍋爐內(nèi)，由垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣被加溫至1000-1200℃，保證如氯化氰、呋喃等有害物質(zhì)全部被焚毀。德國(guó)技術(shù)監(jiān)督聯(lián)合會(huì)(TUV)在薩爾州弗爾克令根(Volklingen)發(fā)電廠作了的大規(guī)模測(cè)試，證明經(jīng)發(fā)電廠主鍋爐高溫焚燒后，這類有害物質(zhì)已微乎其微，儀器已檢測(cè)不到。
1.3與燃煤鍋爐燃燒協(xié)調(diào)控制策略
輔助式垃圾焚燒爐的調(diào)控與主鍋爐燃燒協(xié)調(diào)控制是十分重要的，要做到這一點(diǎn)，首先要確定由垃圾爐進(jìn)入主鍋爐燃燒室的熱量的有關(guān)數(shù)據(jù)，其中具有約束力的限定數(shù)值有：
*過(guò)量空氣，
*垃圾焚燒后所產(chǎn)生的廢氣的最高溫度，
*燃燒時(shí)要達(dá)到規(guī)定熱值所必需的空氣溫度，
*發(fā)電廠的負(fù)荷運(yùn)行計(jì)劃等。
發(fā)電廠主鍋爐和輔助式垃圾爐的同步運(yùn)行需以自動(dòng)協(xié)調(diào)控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，所有重要的物料流量、溫度、壓力關(guān)系等的數(shù)據(jù)均實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
首先，應(yīng)保持垃圾處理量的恒定、根據(jù)垃圾焚燒產(chǎn)生煙氣熱能量的大小，再確定應(yīng)相應(yīng)減少的鍋爐燃料量和送風(fēng)量，使鍋爐燃燒穩(wěn)定且投入發(fā)電過(guò)程的總熱能保持不變，只是部分鍋爐燃料由可燃垃圾取而代之。
1. 4關(guān)于爐膛熱功率調(diào)控的說(shuō)明
爐膛熱功率調(diào)控的任務(wù)在于：優(yōu)化燃燒強(qiáng)度，確保完成設(shè)計(jì)指標(biāo)；保障盡可能長(zhǎng)的無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間；避免爐膛內(nèi)發(fā)生腐蝕或爐料粘結(jié)；最大程度地降低燃燒造成的放射污染等。
為了能有效地控制整個(gè)燃燒過(guò)程，必須對(duì)爐膛及爐篦系統(tǒng)進(jìn)行必要的協(xié)調(diào)控制，使其適應(yīng)所使用燃料的特殊要求。
通過(guò)爐膛熱功率調(diào)控，可以有效地平衡特殊混雜燃料不可避免會(huì)造成的燃燒強(qiáng)度的起伏波動(dòng)，除此之外，爐膛和煙氣通道的良好爐襯也起重要的儲(chǔ)熱作用，亦能對(duì)平衡垃圾燃料熱值的不穩(wěn)定有積極的影響。
燃燒室內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)應(yīng)從恒定的燃料投入量出發(fā)，經(jīng)調(diào)整原級(jí)通風(fēng)和次級(jí)通風(fēng)的風(fēng)量來(lái)完成。爐膛溫度可作為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)使用，以保證燃燒室出口的排出溫度恒定不變。在此基礎(chǔ)上，也可將原級(jí)通風(fēng)和次級(jí)通風(fēng)的總量設(shè)定為一個(gè)恒數(shù)，原級(jí)通風(fēng)指數(shù)可依據(jù)各爐篦區(qū)段的要求一次性設(shè)定，如發(fā)生應(yīng)爐料原因所造成原級(jí)通風(fēng)量的實(shí)際變化，也無(wú)需改動(dòng)原設(shè)定的比例數(shù)值。給料頻率可依據(jù)一個(gè)估算的中問(wèn)熱值預(yù)設(shè)定，然后再算出實(shí)際的熱值，據(jù)此手工調(diào)節(jié)給料頻率，直至達(dá)到最佳效果。
通過(guò)設(shè)置一個(gè)專門的自動(dòng)啟、停程序可將輔助式垃圾爐隨時(shí)投入或撤出運(yùn)行，而不對(duì)發(fā)電廠的總體發(fā)電計(jì)劃產(chǎn)生不利影響。也極容易通過(guò)調(diào)整垃圾焚燒爐出力實(shí)現(xiàn)燃煤機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行。
2、廢棄生物質(zhì)發(fā)電的生態(tài)學(xué)效益
2.1有利于降低地球大氣二氧化碳排放總量
大自然中的二氧化碳的循環(huán)是十分穩(wěn)定的，大自然通過(guò)光合作用從大氣層吸收二氧化碳用于擴(kuò)大生物圈，反過(guò)來(lái)，自然生態(tài)自生自滅的平衡發(fā)展又恰好將等量的二氧化碳排放回大氣層。
煤和石油是6～12億年前當(dāng)大氣層中的二氧化碳含量極度豐富時(shí)，大自然所儲(chǔ)備下來(lái)的生態(tài)資源。如果我們今天把它們開(kāi)采、燒掉，那么就打破了光合作用與生態(tài)自生自滅的平衡，造成地球大氣二氧化碳排放量過(guò)多而產(chǎn)生顯著的溫室效應(yīng)。如果利用垃圾代替部分煤炭或石油發(fā)電，原本由煤炭、石油燃燒釋放的二氧化碳被由垃圾燃燒產(chǎn)生的二氧化碳所代替，由于垃圾的熱能絕大部分是儲(chǔ)備于可再生能源（如紙，草、木、蔬菜等其他植被廢棄物）之中的，實(shí)際上是用可再生能源取代化石能源，既能減少大氣二氧化碳排放量又節(jié)約原始化石燃料資源。垃圾中剩余的其他“化石”能源組成(約15%)主要為塑料，通常也采用焚燒方式處理。
通過(guò)煤廢合燒技術(shù)實(shí)現(xiàn)垃圾的高效率熱能轉(zhuǎn)換不僅有明顯的經(jīng)濟(jì)學(xué)效益，而具有更深遠(yuǎn)意義的是其生態(tài)學(xué)效益，我們不能單純從垃圾處理或保護(hù)資源的角度來(lái)評(píng)估垃圾的熱能轉(zhuǎn)換利用，而且更要看到其對(duì)降低二氧化碳排放量所起的重要作用，由于垃圾的熱值主要來(lái)源于可再生的碳化合物，因此，利用垃圾發(fā)電的效率越高，取代并節(jié)約的原始化石燃料越多，對(duì)降低二氧化碳排放量所起的作用就越大。
粗略估算：煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)利用垃圾熱能的效率高達(dá)3g%，發(fā)電量比一座具有同等處理能力的垃圾熱電廠（供熱并發(fā)電）高3倍，因?yàn)楹笳呃美鵁崮艿男室话銉H為13%。以125MW機(jī)組設(shè)計(jì)方案為例，每年用20萬(wàn)噸垃圾發(fā)電，能避免相當(dāng)于12萬(wàn)2千噸燃料煤燃燒釋放的二氧化碳排放，而一座同等規(guī)模的垃圾熱電廠只能達(dá)到1/3，也就是說(shuō)只能減少4萬(wàn)噸煤的二氧化碳排放量。
除此之外，由于一部分垃圾投入發(fā)電廠燃燒發(fā)電，不必再送垃圾堆放場(chǎng)，因此避免了垃圾堆存可能造成的垃圾沼氣 甲烷污染，甲烷是通過(guò)絕氣過(guò)程生成的有害氣體，對(duì)大氣層外層所謂溫室效應(yīng)的出現(xiàn)負(fù)重要責(zé)任，甲烷對(duì)生態(tài)的有害程度比二氧化碳高將近30倍。例如一公斤生活垃圾在垃圾場(chǎng)堆存五年散發(fā)的有害氣體相當(dāng)于將其焚燒時(shí)釋放二氧化碳的近6倍，因此，經(jīng)常可見(jiàn)垃圾場(chǎng)不得不將沼氣收集起來(lái)燒掉。
2.2其它有利于環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)
垃圾發(fā)電過(guò)程中其他有害物質(zhì)（如二氧化硫、氮氧化合物、氯化氫、氟化氫及氯化氰、呋喃）的擴(kuò)散也可有效控制在一般發(fā)電廠的允許范圍之內(nèi)，這是因?yàn)椋?br />
民用垃圾的含硫量遠(yuǎn)比煤炭低得多，可減少S02排放。由于垃圾燃燒時(shí)功耗部分低，氯化氫、氟化氫及其他示蹤元素不會(huì)發(fā)明顯變化，其比重不會(huì)超過(guò)傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)燃料的自然含量，既經(jīng)濟(jì)又有利于生態(tài)保護(hù)。垃圾燃燒后的有害氣體含量是燃煤和石油的三十分之一，不到垃圾填埋和自然燃燒排放的有害氣體的六分之一。尤其是煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，在主鍋爐爐膛內(nèi)形成一個(gè)高溫區(qū)，將煙氣加溫至1000-1200℃，保證煙氣內(nèi)含的氯化氰、呋喃、二惡英等有害物質(zhì)全部被焚毀。
運(yùn)用鍋爐內(nèi)部進(jìn)行的干吸附法以及改進(jìn)除塵方法，可使二氧化硫的擴(kuò)散減少80%;
占用空問(wèn)場(chǎng)地少，單從垃圾處理能力看，煤廢合燒發(fā)電工程相當(dāng)于一個(gè)使用周期25年的密集型垃圾集散場(chǎng)，但它卻可以利用現(xiàn)有的廠房、場(chǎng)地，而無(wú)需再多占用一分空地。也不必?fù)?dān)心會(huì)發(fā)生垃圾集散場(chǎng)地難以避免的垃圾污水滲漏，保護(hù)了地下水源
垃圾焚燒爐與現(xiàn)有發(fā)電廠對(duì)接使用的方法定會(huì)大大加快垃圾發(fā)電方案的實(shí)現(xiàn)，是符合生物質(zhì)能資源化利用的理性方案。除此之外，還應(yīng)該看到：如果能將相應(yīng)節(jié)省下來(lái)的建設(shè)資金短期投入其他類似的生態(tài)工程建沒(méi)，一定會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)起到更大更好的作用。
2.3將對(duì)我國(guó)社會(huì)和環(huán)境產(chǎn)生的影響
減少日益增加的城鎮(zhèn)生活垃圾對(duì)我們賴以生存環(huán)境的污染，是我們黨和國(guó)家的一貫方針，近幾年，國(guó)務(wù)院出臺(tái)了一系列的環(huán)保和能源政策�；ㄏ鄬�(duì)少量的資金，處理大量的垃圾，變廢為寶，凈化環(huán)境是落實(shí)政策，利國(guó)利民、大得民心的事。以一臺(tái)300MW機(jī)組為例，配備年處理50萬(wàn)噸的垃圾焚燒爐，可日焚燒垃圾2000噸，節(jié)約燃煤近1000噸，年節(jié)約燃煤近25萬(wàn)噸。按目前我國(guó)累計(jì)堆存的城市固體垃圾存量近70億噸占地5億多平方米計(jì)算，1.3億噸城市生活垃圾焚燒后每年可節(jié)約填埋用地900萬(wàn)平方米。
垃圾經(jīng)過(guò)熱能轉(zhuǎn)換發(fā)電系統(tǒng)焚燒后，減量到原體積的5%以下，垃圾中所含有毒有害物質(zhì)得到完全分解并且無(wú)害，爐渣可以加入電廠粉煤灰中，共同做建筑材料使用，若只燒生活垃圾或秸稈，其焚燒爐的爐渣還可加工成農(nóng)業(yè)肥料。
推廣煤廢聯(lián)合發(fā)電技術(shù)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的能源戰(zhàn)略意義。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾和秸稈年產(chǎn)生量已經(jīng)超過(guò)十億噸，其熱焓已相當(dāng)3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。利用煤一廢聯(lián)合發(fā)電技術(shù)，對(duì)其科學(xué)、合理、充分的資源化利用。隨著在能源消費(fèi)中所占比重的上升，廢棄生物質(zhì)完全可以象煤、石油、天燃?xì)庖粯�，成為我�?guó)另一主要能源。在替代大量不可再生的化石燃料增加能源儲(chǔ)備的同時(shí)，推進(jìn)我國(guó)環(huán)境保護(hù)和可再生能源的利用趕上世界發(fā)達(dá)國(guó)家水平，可以說(shuō)本技術(shù)的廣泛應(yīng)用對(duì)我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。
3、廢棄生物質(zhì)一燃煤聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)垃圾發(fā)電系統(tǒng)的對(duì)比分析
3.1與傳統(tǒng)垃圾發(fā)電系統(tǒng)每噸垃圾發(fā)電比較
垃圾焚燒發(fā)電在發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用，但由于受垃圾熱值、焚燒設(shè)備和發(fā)電模式等諸多因素影響，我國(guó)目前在垃圾焚燒發(fā)電領(lǐng)域所采用的傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)存在余熱鍋爐效率低、發(fā)電效率較低、商業(yè)化運(yùn)行困難等問(wèn)題。煤一廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)是將垃圾焚燒技術(shù)與成熟的電站技術(shù)有效結(jié)合，充分利用后者的能量轉(zhuǎn)換效率的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，一座現(xiàn)代化發(fā)電廠的能量轉(zhuǎn)換效率為3540%，高出新型垃圾焚燒設(shè)備(12～15%)近3倍。本文以200t/d×3焚燒爐垃圾發(fā)電系統(tǒng)和IOOMW、300MW煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過(guò)熱工計(jì)算對(duì)比、分析其每噸垃圾的發(fā)電量指標(biāo)。
根據(jù)我國(guó)現(xiàn)役發(fā)電機(jī)組的技術(shù)數(shù)據(jù)，上述系統(tǒng)的日耗燃料量如下：
(1) 200t/d×3焚燒爐垃圾發(fā)電系統(tǒng)垃圾耗量：200t/d×3，垃圾低位熱值保守取值6100kj/kg，機(jī)組負(fù)荷率95%;
(2) 100MW機(jī)組原煤耗量：1385t/d，原煤低位熱值18837kj/kg，機(jī)組負(fù)荷率830;
(3) 300MW機(jī)組原煤耗量：3000t/d，原煤低位熱值18837kj/kg，機(jī)組負(fù)荷率81%。
熱工計(jì)算公式及相關(guān)條件：
(1)鍋爐的輸入熱量Qr，在工程應(yīng)用中可直接用燃料低位發(fā)熱量Qd替代；
(2)發(fā)電機(jī)組鍋爐總吸熱功率Pgl=B×Qr×rl gl，式中：B為燃料消耗量(kg/s)，
rl gl為鍋爐熱效率；
(3)機(jī)組的發(fā)電功率Pfd=Pgl×rl fd，式中：rl fd為發(fā)電效率；
(4)機(jī)組的日發(fā)電量E= Pfd×24×3600 (kJ /d)；
(5)在傳統(tǒng)垃圾發(fā)電機(jī)組添加輔助燃料提高發(fā)電效率時(shí)，輔助燃料按摻燒燃煤量相當(dāng)于垃圾爐總輸入熱量的35%計(jì)算，煤低位熱值按21000kj/kg計(jì)，摻燒煤量為61t/h;
(6)煤一廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中，垃圾替代量按燃煤機(jī)組鍋爐輸入熱量的20%計(jì)算。
通過(guò)計(jì)算得出四個(gè)方案對(duì)應(yīng)的每噸垃圾的發(fā)電量如下：（詳見(jiàn)附表一）
方案一：200t/d×3焚燒爐垃圾發(fā)電系統(tǒng)（只燒垃圾），每噸垃圾發(fā)電211 kwh；
方案二：200t/d×3焚燒爐垃圾發(fā)電系統(tǒng)（摻燒35%燃煤），每噸垃圾發(fā)電256 kwh；
方案三：100MW燃煤機(jī)組級(jí)別聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)(20%垃圾替代量)，每噸垃圾發(fā)電54lkwh；
方案四：300MW亞臨界燃煤機(jī)組級(jí)別聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)(20%垃圾替代量)，每噸垃圾發(fā)電662kwh。
可見(jiàn)煤一廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)每噸垃圾發(fā)電量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)垃圾發(fā)電系統(tǒng)，而且主機(jī)組的參數(shù)等級(jí)越高，優(yōu)勢(shì)越明顯，其中300MW亞臨界機(jī)組要高出3倍，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好。
3.2節(jié)能經(jīng)濟(jì)性分析
若發(fā)電機(jī)組設(shè)備年均利用小時(shí)按5000小時(shí)、垃圾熱值按6100千焦／公斤、原煤熱值按18837千焦／公斤、每噸原煤按462元計(jì)算，則節(jié)約燃煤經(jīng)濟(jì)性分析如下：
可見(jiàn)，由于煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)相對(duì)傳統(tǒng)垃圾發(fā)電系統(tǒng)而言，在垃圾處理量、熱能轉(zhuǎn)換效率上具有巨大優(yōu)勢(shì)，因此，煤炭一垃圾系統(tǒng)在節(jié)能經(jīng)濟(jì)性方面也有明顯優(yōu)勢(shì)。
3.3建設(shè)投資比較
(1)與新建傳統(tǒng)垃圾發(fā)電廠的建設(shè)投資優(yōu)勢(shì)分析：
*煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)造價(jià)低于同規(guī)模傳統(tǒng)垃圾發(fā)電廠的
65%，煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)(KMS)與傳統(tǒng)垃圾發(fā)電系統(tǒng)
( MVA)的設(shè)備對(duì)比詳見(jiàn)附圖三；
*煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)借助火電廠基礎(chǔ)設(shè)施，發(fā)電設(shè)備及煙塵環(huán)保處理技術(shù)等，因而不用重新建廠，節(jié)約土地資源；
*煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)工期短，運(yùn)行后將更加高效的利用垃圾和秸桿，替代不可再生的燃煤資源，并利于環(huán)境保護(hù)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
(2)節(jié)省投資
引用德國(guó)相關(guān)工程建設(shè)投資分析數(shù)據(jù)如下：（年處理20萬(wàn)噸垃圾的系統(tǒng)）建設(shè)煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的投資： 9千萬(wàn) 馬克
e平均每噸垃圾的資本投入： 60 馬克／噸
對(duì)同等規(guī)模的垃圾焚燒廠的投資： 3億3千萬(wàn)馬克
*平均每噸垃圾的資本投入： 180 馬克／噸
平均每噸垃圾節(jié)約的資本投入： 120 馬克／噸
按每處理一噸垃圾節(jié)省資金120馬克計(jì)算（德國(guó)價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)1，煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)一年處理20萬(wàn)噸垃圾，就可相對(duì)節(jié)省2千4百萬(wàn)馬克用于其他環(huán)境改造方面的投資。以上的投資計(jì)算是按照德國(guó)的價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)，若采用我國(guó)的價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)，投資會(huì)更低，深圳、珠海、廣州地區(qū)建設(shè)年處理7萬(wàn)噸的垃圾發(fā)電廠投資需2.5億元人民幣，垃圾處理單位造價(jià)約3570元／噸，而建設(shè)一套年處理垃圾二十萬(wàn)噸的輔助式垃圾焚燒爐與二臺(tái)十萬(wàn)千瓦級(jí)別燃煤機(jī)組組成聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，總投資約為4.5億元人民幣，垃圾處理單位造價(jià)約2200元／噸，是國(guó)內(nèi)同等規(guī)模傳統(tǒng)垃圾發(fā)電系統(tǒng)單位造價(jià)的63%左右。在此不再對(duì)運(yùn)行管理費(fèi)用作比較，因?yàn)楣芾砣藛T及維護(hù)設(shè)備的支出與資本造價(jià)投資和能源的節(jié)約相比幾乎是微不足道的。
4、煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)可行性
(1)采用煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)這種設(shè)計(jì)型式，與新建一座同規(guī)模的傳統(tǒng)垃圾發(fā)電廠相比較，可節(jié)約35%以上的投資。
(2)采用煤廢聯(lián)合發(fā)電技術(shù)，建設(shè)年焚燒50萬(wàn)噸的輔助式垃圾焚燒爐，與現(xiàn)行300MW的亞臨界燃煤機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行，整體經(jīng)濟(jì)性好，適宜在特大城市周邊或城市較集中區(qū)域推廣。其發(fā)電設(shè)備年均利用小時(shí)按5000小時(shí)計(jì)算，每年可替代原煤14萬(wàn)噸，按湖北省2009年上半年的電煤到廠價(jià)格，每年可節(jié)省6千7百多萬(wàn)元。
(3)輔助式垃圾焚燒爐與鍋爐聯(lián)合啟動(dòng)運(yùn)行，可節(jié)省機(jī)組啟動(dòng)費(fèi)用，而且機(jī)組在配合電網(wǎng)調(diào)峰運(yùn)行時(shí)，增加垃圾焚燒量同時(shí)減少燃煤量，就可以使機(jī)組起到為電網(wǎng)調(diào)峰的作用，一般可調(diào)20-25%的負(fù)荷。增加垃圾焚燒量就能多為電網(wǎng)調(diào)峰，是這種垃圾熱能轉(zhuǎn)換發(fā)電系統(tǒng)的又一優(yōu)良特性。
(4)按分類后的生活垃圾或秸桿熱值不低于6100kj/kg計(jì)算，焚燒產(chǎn)生的熱煙氣流通過(guò)主鍋爐的火焰中心區(qū)，參與熱交換，其發(fā)電效率與電廠機(jī)組實(shí)現(xiàn)同步達(dá)到3g%，而目前浙江、廣東兩省新建成的垃圾發(fā)電廠，每噸垃圾平均發(fā)電211千瓦時(shí)左右，發(fā)電效率不足20%，雖然處理消納了垃圾卻浪費(fèi)了垃圾中的寶貴熱能，而對(duì)于300MW亞臨界燃煤機(jī)組，每噸垃圾可發(fā)電662千瓦時(shí)以上。
(5)傳統(tǒng)燃煤發(fā)電機(jī)組經(jīng)改造后，可利用垃圾發(fā)電的政策優(yōu)勢(shì)大幅提高機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)，從而顯著增加發(fā)電企業(yè)的電量銷售收入。
(6)按國(guó)家現(xiàn)行的能源政策和環(huán)保政策，對(duì)本技術(shù)的使用和焚燒垃圾發(fā)出的電量，國(guó)家財(cái)政投入和稅收減免及每千瓦時(shí)加價(jià)0.25元的電價(jià)政策如果能夠落實(shí)，那么這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)必將在全國(guó)迅速推廣。
(7)根據(jù)國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)計(jì)基礎(chǔ)[1999]44號(hào)文《國(guó)家計(jì)委、科技部關(guān)于進(jìn)一步支持可再生能源發(fā)展有關(guān)問(wèn)題的通知》第二條規(guī)定“可再生能源發(fā)電項(xiàng)目可由銀行優(yōu)先安排基本建設(shè)貸款。貸款以國(guó)家開(kāi)發(fā)銀行為主，也鼓勵(lì)商業(yè)銀行積極參與。其中由國(guó)家審批建設(shè)規(guī)模達(dá)3000千瓦以上的大中型可再生能源發(fā)電項(xiàng)目，國(guó)家計(jì)委將協(xié)助業(yè)主落實(shí)銀行貸款。對(duì)銀行安排基本建設(shè)貸款的可再生能源發(fā)電項(xiàng)目給予2%財(cái)政貼息，中央項(xiàng)目由財(cái)政部貼息”。另外我國(guó)垃圾的處理是依靠地方財(cái)政的資助進(jìn)行的，每處理一噸垃圾可獲政府補(bǔ)貼資金40元。
(8)中國(guó)政府各職能部門已開(kāi)始加大“節(jié)能減排”執(zhí)行力度，各地125MW以下的小火電機(jī)組均將3年內(nèi)關(guān)停，200MW及以下火電機(jī)組也將陸續(xù)退役，由于我國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)尚需要一批小火電機(jī)組作電源點(diǎn)支撐，關(guān)停工作推進(jìn)緩慢，而大量小火電機(jī)組設(shè)備僅運(yùn)行不到10年，強(qiáng)行退役也是對(duì)存量發(fā)電資產(chǎn)的浪費(fèi)。在中、小城市區(qū)域，采用煤廢聯(lián)合發(fā)電技術(shù)，因地制宜地改造上述小火電機(jī)組，應(yīng)該是一個(gè)很好的解決方式。
綜上所述，一臺(tái)年處理50萬(wàn)噸的垃圾焚燒爐與一臺(tái)300MW亞臨界燃煤機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行，如果政策補(bǔ)貼落實(shí)到位，初步估算，僅垃圾替代燃料節(jié)省費(fèi)用和垃圾發(fā)電電價(jià)加價(jià)帶來(lái)的銷售收入增收兩項(xiàng)，每年創(chuàng)收近1億元人民幣。若采用一套年焚燒100萬(wàn)噸垃圾的輔助垃圾焚燒爐系統(tǒng)，與兩臺(tái)300MW亞臨界機(jī)組的鍋爐聯(lián)合運(yùn)行，投資造價(jià)會(huì)大幅度下降，利潤(rùn)也將大幅增加�？梢�(jiàn)使用本技術(shù)完全有經(jīng)濟(jì)回報(bào)能力和可持續(xù)發(fā)展的能力。
5、廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)國(guó)內(nèi)推廣運(yùn)用前景分析
5.1我國(guó)可燃生物質(zhì)能資源量
近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的加快和人民生活的提高，我國(guó)城市生活垃圾平均每年以近g%的速度增長(zhǎng)，人均年產(chǎn)量達(dá)到440公斤，北京等大城市的增幅更高達(dá)15%一20%，2004年，我國(guó)城市生活垃圾的產(chǎn)量約1.5億噸，到2006年達(dá)到近1.8億噸，僅湖北省城市垃圾的年清運(yùn)量就達(dá)890萬(wàn)噸，其中武漢市約為200萬(wàn)噸。根據(jù)近10多年垃圾產(chǎn)生量增長(zhǎng)情況進(jìn)行的預(yù)測(cè)，到2010年我國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)生量將達(dá)到2.64億噸，2030年為4.09億噸，2050年為5.28億噸。目前，我國(guó)累計(jì)堆存垃圾量近70億噸，占地5億多平方米，全國(guó)大中城市，約有2/3陷入垃圾包圍中，1/4左右已發(fā)展到無(wú)適合場(chǎng)所堆放垃圾。
我國(guó)目前的垃圾處理方式以填埋為主，填埋處理量占垃圾總處理量的90%以上，垃圾無(wú)害化處理率不足20%。2002年，國(guó)家環(huán)保局對(duì)全國(guó)除西藏、臺(tái)灣以外的30個(gè)省、市、自治區(qū)329個(gè)各類城市生活垃圾處理處置設(shè)施的抽樣結(jié)果表明：在288個(gè)垃圾填埋場(chǎng)中，完全符合《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中“生活垃圾填埋場(chǎng)工程設(shè)計(jì)環(huán)境保護(hù)要求”的只有16個(gè)。調(diào)查中對(duì)各填埋場(chǎng)的滲瀝液、地下水無(wú)組織排放的檢測(cè)結(jié)果表明：滲瀝液中的化學(xué)需氧量、大腸菌值、地下水的氨氮和無(wú)組織排放廢氣中的氨、硫化氫都普遍存在嚴(yán)重超標(biāo)。
我國(guó)是人口第一大國(guó)，垃圾年產(chǎn)生量已達(dá)1.8億噸，在這些垃圾中有機(jī)物類垃圾約占70～80%，無(wú)機(jī)物類垃圾約占20～30%，其中可回收和再利用的垃圾約占15-40%。按武漢市測(cè)算的垃圾有機(jī)可燃物占75%計(jì)算，全國(guó)產(chǎn)生的有機(jī)可燃物垃圾多達(dá)1.3億噸。我國(guó)同時(shí)也是農(nóng)業(yè)大國(guó)，如果把廣大農(nóng)村豐富的秸稈、雜草、枯枝、樹(shù)葉等有機(jī)可燃廢棄物再利用起來(lái)，再加上城市生活垃圾、污水處理廠污水處理后的可燃沉積物等，全國(guó)廢棄生物質(zhì)能的資源量相當(dāng)可觀。隨著在能源消費(fèi)中所占比重的上升，如何利用先進(jìn)的熱能轉(zhuǎn)換發(fā)電技術(shù)，對(duì)生物質(zhì)能進(jìn)行科學(xué)、合理、充分的資源化利用，使其象煤、石油、天燃?xì)庖粯映蔀槲覈?guó)的主要能源之一，在替代大量不可再生的化石燃料增加能源儲(chǔ)備的同時(shí)，推進(jìn)我國(guó)環(huán)境保護(hù)和可再生能源的利用趕上世界發(fā)達(dá)國(guó)家水平，將對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。
5.2我國(guó)廢棄生物質(zhì)能發(fā)電現(xiàn)狀及建議
在能源短缺的現(xiàn)代社會(huì)，一些歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已將垃圾等廢棄生物質(zhì)能量回收利用提到“廢物能源工廠( Waste-to-Energy-Facility)”的高度，日本城市垃圾發(fā)電量已占其全國(guó)總量的0 .2%，垃圾發(fā)電裝機(jī)超過(guò)2000MW，平均每噸垃圾可發(fā)電350kwh。我國(guó)目前廢棄生物質(zhì)能發(fā)電多采用傳統(tǒng)方案，存在不少問(wèn)題：(1)余熱鍋爐熱效率不高；(2)發(fā)電效率低，每噸垃圾發(fā)電量低于256kwh;(3)發(fā)電功率低，投資回報(bào)低，商業(yè)化、規(guī)�；\(yùn)行困難；(4)生物質(zhì)能發(fā)電裝機(jī)比例很小，廢棄生物質(zhì)能資源化利用程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
為解決這些普遍問(wèn)題，應(yīng)盡早引進(jìn)、推廣煤廢聯(lián)合發(fā)電技術(shù)改造現(xiàn)有燃煤火電機(jī)組，規(guī)�；⒏咝�、資源化利用我國(guó)的廢棄生物質(zhì)能源。資源化利用帶來(lái)的宏觀經(jīng)濟(jì)效益估算如下：
節(jié)約原煤，每年1.3億噸城市生活垃圾（其熱值為6.5兆焦耳／公斤）的熱焓等于3千9百萬(wàn)噸原煤（其熱值為22兆焦耳／公斤）的熱焓，如果按每噸原煤500元計(jì)算，總價(jià)值195億元；
節(jié)省投資，如采用單爐年處理垃圾20萬(wàn)噸的煤廢聯(lián)合發(fā)電技術(shù)建造650個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，以每個(gè)發(fā)電系統(tǒng)節(jié)約
2.7億人民幣計(jì)算，共可節(jié)約1750億人民幣的投資。
創(chuàng)造發(fā)電產(chǎn)值，按每年1.3億噸城市生活垃圾可取代3千9百萬(wàn)噸標(biāo)原煤計(jì)算，可發(fā)電975億千瓦時(shí)，按我國(guó)垃圾發(fā)電平均上網(wǎng)電價(jià)0.60元/kwh計(jì)算，可創(chuàng)造585億元人民幣的發(fā)電產(chǎn)值。
5.3在我國(guó)的推廣區(qū)域及推廣策略
優(yōu)先考慮推廣煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的地域：在人口稠密、城市集中的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份、區(qū)域，如：京津塘、長(zhǎng)三角、珠三角區(qū)域；在煤炭資源嚴(yán)重匱乏省份，如：湖北、湖南等省的中心城市。上述地域的電價(jià)承受能力較高，推廣煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的綜合效益極其可觀，應(yīng)優(yōu)先試點(diǎn)，以示范效應(yīng)帶動(dòng)其他區(qū)域跟進(jìn)。
5.4在我國(guó)推廣煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)需要重視的問(wèn)題
(1)垃圾的集散、前期處理和運(yùn)輸
在一個(gè)具體項(xiàng)目設(shè)計(jì)之前，都必須先對(duì)當(dāng)?shù)氐睦�，垃圾集散、運(yùn)輸、儲(chǔ)貯等進(jìn)行周密的調(diào)查研究，當(dāng)然還有有否使用工業(yè)垃圾、廢棄物可能性等其他問(wèn)題亦需事先澄清。
國(guó)外現(xiàn)行的處理流程是：待處理的垃圾是由一個(gè)或多個(gè)垃圾集散中心提供，由垃圾集散中心以鐵路、陸路或水陸運(yùn)輸方式，采用集裝箱或者擠壓打包后再直接運(yùn)到發(fā)電廠。
一般來(lái)講，不能腐化處理的生活垃圾不可能由居民區(qū)直接運(yùn)到發(fā)電廠。實(shí)際采取垃圾車定期將可燃垃圾運(yùn)送到固定的集散中心，在那兒進(jìn)行擠壓打包等處理，為下一步的運(yùn)輸作好準(zhǔn)備。
垃圾運(yùn)往發(fā)電廠，一般通過(guò)公路或鐵路運(yùn)輸。如果使用20噸大卡車，運(yùn)輸卡車應(yīng)為全封閉式；如選用集裝箱運(yùn)輸，則至少發(fā)電廠應(yīng)具備吊車設(shè)備，另需配備擠出裝置，以保證集裝箱卸料以及貯料倉(cāng)送料的順利進(jìn)行，如來(lái)料為擠壓打捆的垃圾包，則應(yīng)配置開(kāi)包的剪割裝置。擠壓式集裝箱是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途運(yùn)輸以及鐵路一公路聯(lián)運(yùn)驗(yàn)證而公認(rèn)的有效工具（見(jiàn)附圖四），集裝箱內(nèi)擠壓后的垃圾密度可達(dá)600公斤／立方米。經(jīng)篩選的垃圾擠壓打包的特定重量規(guī)格約為900公斤／立方米，這就為密封式儲(chǔ)貯創(chuàng)造了條件。
(2)亟待配套完善的方面
煤廢聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的推廣應(yīng)用涉及環(huán)保、環(huán)衛(wèi)、交通、電力、機(jī)械制造、稅收、立法及輿論宣傳多方面領(lǐng)域，必須由政府出面，統(tǒng)籌兼顧、協(xié)調(diào)運(yùn)作，全面推行城市垃圾預(yù)篩選及分揀，配套完善垃圾秸稈儲(chǔ)運(yùn)體系，完善設(shè)備制造成套體系，落實(shí)、完善相關(guān)鼓勵(lì)性政策和法規(guī)，加大宣傳提高我國(guó)居民對(duì)垃圾可循環(huán)利用的認(rèn)知水平等。結(jié)束語(yǔ)：通過(guò)以上研究，本文認(rèn)為廢棄生物質(zhì)一燃煤聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)非常適合我國(guó)國(guó)情，是目前綜合效能很高的利用、處理垃圾等廢棄生物質(zhì)的方案，它的推廣使用將開(kāi)辟出一條科學(xué)、高效利用可再生物質(zhì)燃料代替化石燃料的新路，將大大提高我國(guó)廢棄生物質(zhì)能源資源化利用的程度，對(duì)調(diào)整我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，增加能源儲(chǔ)備，節(jié)約土地，減少二氧化碳和避免其它有害氣體排放，保護(hù)、改善環(huán)境，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，具有重要的戰(zhàn)略意義。我們應(yīng)根據(jù)不同城市地域和電廠的特點(diǎn)，研究更多、更適合的具體工程設(shè)計(jì)方案，促使這項(xiàng)“低投入、高產(chǎn)出，環(huán)保、節(jié)能、高效”的先進(jìn)技術(shù)早日在國(guó)內(nèi)成功運(yùn)用和推廣，為社會(huì)發(fā)展進(jìn)步作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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