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固体废物的能源利用. 第一节 固体废物焚烧热利用 第二节 固体废物的热解与能量回收 第三节 固体废物沼气利用 第四节 污泥的焚烧. 第一节 固体废物焚烧热利用. 一、 固体废物焚烧技术的发展历史 二、固体废物焚烧技术的特点 四、国外焚烧技术的应用现状 五、国内焚烧技术的应用现状 六、固体废物焚烧技术发展展望. 一、 固体废物焚烧技术的发展历史. 1. 发展简史.
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固体废物的能源利用 • 第一节固体废物焚烧热利用 • 第二节固体废物的热解与能量回收 • 第三节固体废物沼气利用 • 第四节 污泥的焚烧
第一节固体废物焚烧热利用 • 一、固体废物焚烧技术的发展历史 • 二、固体废物焚烧技术的特点 • 四、国外焚烧技术的应用现状 • 五、国内焚烧技术的应用现状 • 六、固体废物焚烧技术发展展望
1. 发展简史 垃圾焚烧技术作为一种以燃烧为手段的垃圾处理方法，其应用可以追溯至人类文明的早期，如刀耕火种时期的烧荒即可视为焚烧应用的一例。但焚烧作为一种处理生活垃圾的专用技术，其发展历史与其他垃圾处理方法相比要短得多，大致经历了三个阶段：萌芽阶段、发展阶段和成熟阶段。 • 萌芽阶段是从19世纪80年代开始到20世纪初期。 • 从20世纪初到60年代末的约半个世纪，是垃圾焚烧技术的发展阶段。 • 从20世纪70年代初到90年代中期的20多年间，是生活垃圾焚烧技术的成熟阶段，也是生活垃圾焚烧技术发展最快的时期。
综合分析发达国家生活垃圾焚烧技术在近二十年间迅速发展的原因，除了经济、技术、观念等因素外，还有一些其他方面的影响，比如:随着城市建设的发展和城市规模的扩大，城市人口数量骤增，生活垃圾产量也快速递增，使原有的垃圾填埋场日益饱和或已经饱和，而新的垃圾填埋场地又难于寻到，采取垃圾焚烧方法，可使生活垃圾减容85%以上，最大限度地延长现有垃圾填理场的使用寿命。此外，随着人们生活水平的提高，生活垃圾中可燃物、易燃物的含量大幅度增长，提高了生活垃圾的热值，为这些国家应用和发展生活垃圾焚烧技术提供了先决条件。综合分析发达国家生活垃圾焚烧技术在近二十年间迅速发展的原因，除了经济、技术、观念等因素外，还有一些其他方面的影响，比如:随着城市建设的发展和城市规模的扩大，城市人口数量骤增，生活垃圾产量也快速递增，使原有的垃圾填埋场日益饱和或已经饱和，而新的垃圾填埋场地又难于寻到，采取垃圾焚烧方法，可使生活垃圾减容85%以上，最大限度地延长现有垃圾填理场的使用寿命。此外，随着人们生活水平的提高，生活垃圾中可燃物、易燃物的含量大幅度增长，提高了生活垃圾的热值，为这些国家应用和发展生活垃圾焚烧技术提供了先决条件。 例如：日本城市生活垃圾的低位热值就己经由20世纪60年代的3344~4196kJ/kg，提高到目前的6270~7160kJ/kg，便采用垃圾焚烧方法可以制取更多的蒸汽和电能，以获得比较理想的经济效益。
二、焚烧技术的特点 • 1．燃烧工艺的特点 • 2．热能利用的特点 • 3．环境保护的特点 • 4．焚烧技术的特点
1．燃烧工艺的特点 一般固体燃料的燃烧目标主要是热能利用，而生活垃圾的焚烧目标主要是无害化处理，追求的是生活垃圾能在垃圾焚烧炉中充分燃烧。
2．热能利用的特点 尽管垃圾焚烧的主要目标是使垃圾充分燃烧，但能量回收在垃圾焚烧中的重要性也已被充分认识，从而在现代垃圾焚烧厂设计中得到体现。但是由于生活垃圾焚烧烟气具有含水量大、氯化氢浓度高等特点，对材料有较大的腐蚀性，热能回收系统也因此受到明显的影响。因此城市生活垃圾焚烧的热能回收率通常要比燃煤锅炉低10%以上。
3．环境保护的特点 城市生活垃圾在输送、贮存与燃烧过程均存在产生二次污染的可能。其中最主要的是烟气污染，包括颗粒物、SO2、HCl、NOx、重金属和毒害性微量有机物 (如二恶英等)等空气污染物。但目前还缺乏技术可靠、经济可行的NOx和二恶英等的末端净化工艺，只能以燃烧过程的工艺控制为主要手段加以调控。
4．焚烧技术的特点 • 城市生活垃圾处理的基本原则是无害化、减量化和资源化。垃圾焚烧技术与这些处理原则最为切合的是它卓越的减量化效果，通常垃圾焚烧技术可使处理的生活垃圾减重80%和减容90%以上。这对城市生活垃圾处理管理目标的实现具有非常重要的意义。 • 垃圾焚烧处理所达到的无害化效应，亦曾受到普遍的认同。目前，因其烟气中可能含有难以控制的二恶英等高毒性有机物而易受到质疑。但总的来看，相比于卫生填埋与堆肥所同样存在的潜在环境危害，垃圾焚烧技术的无害化特性仍有一定的优势。 • 垃圾焚烧处理的资源化效益主要来自其热能回收，以电能输出来体现，这一效益并不能完全代表生活垃圾全部的资源价值。但电能良好的市场前景及其他生活垃圾资源回收技术尚不完善的现状，使垃圾焚烧发电这一生活垃圾资源化的途径仍具有很大的现实价值。
三、固体废物焚烧热的利用 • （一）固体废物焚烧释热发电 • （二）固体废物焚烧供热
（一）固体废物焚烧释热发电 利用固体废物焚烧释热发电已有百年历史，第一个固体废物发电设备于1895年在德国汉堡建成。1905年在纽约建成美国第一座利用焚烧城市垃圾生产电力的工厂。直到1950年以前，垃圾焚烧设备一直采用包括有耐火材料的燃烧炉和具有专门回收热量的锅炉装置。1954年第一座现代水墙式垃圾焚烧炉在瑞士的伯尔尼建成。70年代以来，由于受到能源危机的冲击，加上各种环保法规的不断实施与强化，在发达国家主要用城市污泥，垃圾和工业排放的有机废物焚烧发电得到迅速发展。目前，欧洲有500座以上的垃圾焚烧热回收工厂在运行，每座处理垃圾能力130~1800t。联邦德国与美国垃圾焚烧处理量占全部城市垃圾量的25%以上。
日本在垃圾焚烧处理方面，现已跃居世界领先地位，大阪市西淀区清扫工厂从1965年开始采用焚烧法发电，该厂装有两台容量为2700kW的发电机组。1976年在东京都葛饰清扫工厂，成功地装配了1.2×104kW的发电设备。到1980年日本已有28个城市的清扫工厂利用垃圾发电，总发电能力已达10万千瓦。比较典型的是东京都葛饰清扫工厂的垃圾焚烧发电厂，每天垃圾处理量1200t，发电机容量为1.2×104kW，根据日本43座焚烧厂统计，日处理废物达2700t。日本在垃圾焚烧处理方面，现已跃居世界领先地位，大阪市西淀区清扫工厂从1965年开始采用焚烧法发电，该厂装有两台容量为2700kW的发电机组。1976年在东京都葛饰清扫工厂，成功地装配了1.2×104kW的发电设备。到1980年日本已有28个城市的清扫工厂利用垃圾发电，总发电能力已达10万千瓦。比较典型的是东京都葛饰清扫工厂的垃圾焚烧发电厂，每天垃圾处理量1200t，发电机容量为1.2×104kW，根据日本43座焚烧厂统计，日处理废物达2700t。
目前，由于我国垃圾中可燃性物质比较少，发热量在3.344×103kJ/kg以下，焚烧时不能自燃，需加辅助燃料，经济上不合算，故不宜采用焚烧法处理。而我国在固体废物的焚烧释热发电主要是利用煤矸石，据不完全统计，目前我国约有烧煤矸石的沸腾炉2000多台，其中韶关电厂的大型煤矸石锅炉蒸发量为130t/h。我国有多座以煤矸石，劣质煤为燃料的坑口电站。多年来的运行实践表明，利用固体废物煤矸石、劣质煤沸腾燃烧发电的技术是可行的，经济上是合理的。目前，由于我国垃圾中可燃性物质比较少，发热量在3.344×103kJ/kg以下，焚烧时不能自燃，需加辅助燃料，经济上不合算，故不宜采用焚烧法处理。而我国在固体废物的焚烧释热发电主要是利用煤矸石，据不完全统计，目前我国约有烧煤矸石的沸腾炉2000多台，其中韶关电厂的大型煤矸石锅炉蒸发量为130t/h。我国有多座以煤矸石，劣质煤为燃料的坑口电站。多年来的运行实践表明，利用固体废物煤矸石、劣质煤沸腾燃烧发电的技术是可行的，经济上是合理的。
（二）固体废物焚烧供热 固体废物的焚烧释热在发电同时，利用过剩蒸汽的方式供暖；也可以单独供暖。利用废物焚烧释热供热的工艺流程比较简单，为了充分利用废物的焚烧热，一般都采用既供电又供热的方式。
利用垃圾焚烧释热供暖的典型实例是法国巴黎市的垃圾焚烧厂。法国巴黎整个供热系统由三个燃油锅炉工厂、一个火力热电厂、三个废物管理局的垃圾焚烧处理厂构成，实行联合运营，总输出热能1.75×1O6kW。由垃圾焚烧炉所供应的蒸汽量约占巴黎市所需汽量的40%。日本的垃圾焚烧厂的废物焚烧热也是既发电又供热。利用垃圾焚烧释热供暖的典型实例是法国巴黎市的垃圾焚烧厂。法国巴黎整个供热系统由三个燃油锅炉工厂、一个火力热电厂、三个废物管理局的垃圾焚烧处理厂构成，实行联合运营，总输出热能1.75×1O6kW。由垃圾焚烧炉所供应的蒸汽量约占巴黎市所需汽量的40%。日本的垃圾焚烧厂的废物焚烧热也是既发电又供热。 • 我国利用废物焚烧释热供热起步较晚，目前仅限于利用煤矸石焚烧供热供电。如辽宁省南票矿务局、抚顺电厂等都已成功的运营多年，为煤矸石的综合利用开辟了广阔的道路。
五、国内焚烧技术的应用现状 • 1．应用现状 • 2．现状分析
1．应用现状 我国生活垃圾焚烧技术的研究起步于20世纪80年代中期，“八五”期间被列为国家科技攻关项目，目前仅有深圳等极少数城市采用了生活垃圾焚烧技术。随着我国东南部沿海地区和部分中心城市的经济发展和生活垃圾低位热值的提高，近年来己有不少城市将建设生活垃圾焚烧厂提到了议事或办事日程，如深圳、珠海、上海、广州、顺德、中山、常州、北京、厦门等。
2．现状分析 自20世纪80年代后期，国内城市生活垃圾处理行业开始关注现代垃圾焚烧技术。目前制约我国推广垃圾焚烧技术的主要因素有： • 大部分城市的生活垃圾的低位热值较低(<3344kJ/kg)，不能达到自燃的要求； • 城市生活垃圾中灰渣含量较高，制约了焚烧减量化效益的发挥； • 国内尚未系统掌握垃圾焚烧技术，在建设与运行中均缺乏可靠的技术支撑； • 现代化垃圾焚烧属高成本技术，建设的筹资难度较大。
尽管如此，随着我国经济的发展，有利于垃圾焚烧应用和推广的因素正在逐步成熟： • 近年来，相当部分城市的生活垃圾，尤其是一些分类收集的垃圾，其低位热值已达4180-5852 kJ/kg，不仅达到了自燃的要求，热能回收发电也有了较稳定的基础； • 城市生活垃圾可焚烧性好的城市，一般也是经济力较强、填埋空间较困难的城市，从管理方面也具有进行垃圾焚烧的能力与要求； • 国内对城市生活垃圾焚烧技术的积累已有了较好的基础。
六、焚烧技术发展展望 • 1.技术分析 • 2.应用前景 • 3.发展趋势 • 4.我国的对策及法规
2.应用前景 发展城市生活垃圾焚烧技术的有利因素，在较长时期和许多国家仍会存在，在全球范围内生活垃圾焚烧技术仍将有较大的发展空间；以垃圾资源综合利用技术系统为代表，可望替代垃圾焚烧的适宜技术尚处于发展前期，在近阶段尚不足以对垃圾焚烧技术造成很大的压力。另外，生活垃圾处理社会化、市场化和民营化是近来全球化的趋势，垃圾焚烧管理与经营的集约化程度较高，属比较适宜的民营化技术，未来以垃圾处理贴费与售电收人为经营基础的民营化垃圾焚烧产业，将对推进城市生活垃圾焚烧技术的总体进步发挥积极的作用。
3.发展趋势 纵观近年来生活垃圾焚烧技术的发展过程，可以发现有以下四个比较明显的特点: • 焚烧技术正向着自我完善方向发展； • 焚烧技术证向着多功能方向发展； • 焚烧技术正向着资源化方向发展； • 焚烧技术正在向智能化方向发展。
第二节固体废物的热解与能量回收 • （一）概述 • （二）典型固体废物的热解
（一）概述 热解是把有机固体废物在无氧或缺氧条件下加热分解的过程。该过程是一个复杂的化学反应过程。包括大分子的键断裂，异构化和小分子的聚合等反应，最后生成各种较小的分子。
1. 城市垃圾的热解 随着工业的发展，人民生活水平的提高，城市垃圾中的可燃组分日趋增长，纸张、塑料及合成纤维等占有很大比例。因此，日本和美国结合本国城市垃圾的特点开发了许多工艺，有些已达到实用阶段。我国的城市垃圾不同于日本与美国，这些工艺能否应用于我国有待研究。
2. 农业固体废物的热解 农业固体废物中存在大量的脂肪，蛋白质，淀粉和纤维素，也可以经过热解而得到燃料油与燃料气。早在50年代，我国就从农业的废玉米芯中提取糠醛，作为化工原料。我国农机科学院设计的小型热解气化炉，可用于部分农业固体废物的热解.
近几年，国外固体废物的热解另一发展是将城市垃圾和含可燃组分的工业垃圾与污泥进行联合热解，这样可以更有效地回收热能。自1971年以来，西欧、美国相继建立了一些联合处理装置。近几年，国外固体废物的热解另一发展是将城市垃圾和含可燃组分的工业垃圾与污泥进行联合热解，这样可以更有效地回收热能。自1971年以来，西欧、美国相继建立了一些联合处理装置。
第三节固体废物的沼气利用 • （一）概述 • （二）厌氧发酵工艺的原理与控制条件 • （三）沼气池结构类型 • （四）填埋气的利用
（一）概述 • 沼气是有机物在厌氧条件下经厌氧细菌的分解作用产生的以甲烷为主的可燃性气体。 • 利用固体废物的厌氧发酵生产沼气的方法有两种：一是有机固体废物的卫生填埋，自然发酵产生沼气。如城市垃圾的卫生填埋，另一种方法是农业废物沼气化。我国从1958年开始在农村生产和利用沼气。由于这种方法简便易行，便于推广，因此在我国发展较快。如广州市效区鹤岗村发展猪舍与沼气相结合的低压沼气池，农民利用收集的城市厨房垃圾作饲料喂生猪，猪粪尿注入沼气池制取沼气，沼气作燃料，滤液用来养鱼，沼气渣用作农田肥料，成为一个多功能典型生态农场。农业废物沼气化是处理垃圾、粪便、农业废物的有效途径。
（四）填埋气的利用 • （1）垃圾沼气燃烧供热／发电 • （2）垃圾沼气作民用燃料 • （3）垃圾沼气作汽车燃料
（1）垃圾沼气燃烧供热／发电 就地利用沼气燃烧供热或发电是应用最广的办法。这种方法得到的沼气是低热值燃料，如果增加吸附净化法，还可得到高热值沼气燃料。主要用在为填埋场和附近居民供热，还可用于发电厂锅炉和工业窑炉做燃料，如制砖窑。
垃圾沼气发电目前在美国应用较多，全美国有150多个沼气发电厂。沼气发电的形式有内燃机发电、燃气轮机发电、蒸汽轮机发电几种形式。内燃机发电因为其空气污染低，操作方便，是费用效益较高的技术，它适用性强，便于开启关闭，投资较省，应用较广，发电量可在30~2000kW范围。垃圾沼气发电目前在美国应用较多，全美国有150多个沼气发电厂。沼气发电的形式有内燃机发电、燃气轮机发电、蒸汽轮机发电几种形式。内燃机发电因为其空气污染低，操作方便，是费用效益较高的技术，它适用性强，便于开启关闭，投资较省，应用较广，发电量可在30~2000kW范围。
（2）垃圾沼气作民用燃料 • 垃圾沼气作民用燃料必须将甲烷的浓度提高到98%以上，不仅要除去气中的二氧化碳,还要除去其中的其它有害的有机挥发物。 • 沼气毕竟是从垃圾中产生的，可能会存在一些尚未被人们认识到的有毒、有害物质。特别是垃圾如没有经过分类、分捡，有毒有害物质（如漆油、废弃的日光灯电他等等）进入生活垃圾的可能性更大。极有可能进人沼气，做民用燃料易对人造成污染，另外沼气燃料有一定的气味，令人不快。做为城市民用燃料可行性有待继续寻求技术、经济的评估。
（3）垃圾沼气作汽车燃料 • 鉴于垃圾沼气(LFG)净化处理作汽车燃料，其尾气排放的污染大大减轻，具有显著环境效益；且成本不高，经济效益显著，美国已开发了采用垃圾沼气代替汽油作汽车燃料的工艺。
第四节污泥的焚烧 污泥焚烧处理始于1934年美国密歇根州安装的第一台多膛炉，至20世纪80年代逐渐被流化床焚烧炉代替。1995年，日本有近50%的污泥采用了焚烧的方法进行处置，而欧盟各国采用焚烧方法处置的污泥也超过了10%，预计到2005年这一比例将增至38%。
有机固体废物堆肥处理 生物处理的基本概念 • 在自然界中存在着大量依靠有机物生活的微生物，它们有氧化分解有机物并将其转化为无机物的巨大功能（生物能）。而且具有分布广，繁殖快，容易发生变异等特性。
人类通过各种手段，借助于上述微生物的生物能，对固体废物进行生物处理，实现固体废物（主要是有机固体废物）的稳定化、无害化与资源化的技术就统称为固体废物的生物转换技术。人类通过各种手段，借助于上述微生物的生物能，对固体废物进行生物处理，实现固体废物（主要是有机固体废物）的稳定化、无害化与资源化的技术就统称为固体废物的生物转换技术。
这种生物转换技术应用的重要意义在于： • a) 对城市固体废物进行处理消纳，实现稳定化、无害化，可以避免或者减轻城市垃圾的大量堆积，影响市容及城市垃圾自然腐败，散发臭气，传播疾病，从而对环境造成的恶劣影响。 • b) 可促进上述自然界物质循环与人类社会化物质循环的统一，可以把固体废物中的适用组分尽快地重新纳入自然循环（例如生产堆肥用以施肥、改造土壤，可回归农田生态系统中去）； • c) 可以将大量有机固体废物通过各种工艺转换成有用的物质和能源（例如产生沼气、生产葡萄糖、微生物蛋白质等）。
固体废物的定义 （固废法）：固体废物是指人类在生产建设、日常生活和 其他活动中产生的固态、半固态废弃物质。 （毕振民）：固体废物是指社会生产、流通、消费等一系 列活动中产生的、一般不再具有原使用价值 而被丢弃的固态、半固态物质。 （巴塞尔公约）：固体废物是指需要处置或打算予以处置、或根据国家法律规定必须加以处置的、无直接用途的、可以永久丢弃的、可移动的固态、半固态物质或物品。这是国际上关于废物的通用定义。 （聂永丰）：固体废物是指人类在生产建设、日常生活和 其他活动中产生的、在一定时间和地点无法 利用而被丢弃的、污染环境的固体、半固体 废弃物质。
固体废物的特点 ☆固体废物中的“废”字具有明显的时间和空间特点。 ☆固体废物的产生有其必然性并贯穿于物质转化过程和产品寿命有限性等。 ☆固体废物本身呆滞性大，扩散性差。 ☆固体废物高危险性、多源污染特点以及对人体和自然环境危害的潜在性和持久性。
固体废物的分类 • 按其形状可分:为块状、粒状、粉状和半固体一一泥状、浆状、糊状等废物 ; • 按其来源可分为:矿业废物、工业废物、农业废物、城市生活垃圾等废物; • 按其性质和危害程度可分为:有机和无机废物 , 一般性和危险性废物。
固体废物污染特点 ☆固体废物是废水、废气污染物的终态形式； ☆固体废物具有潜在的长期危害性； ☆固体废物呆滞性大； ☆固体废物具有潜在的资源化利用价值；
固体废物污染控制 传播途径：固体废物主要通过水、大气和土壤等介质污染环境、并危害从体健康。 控制重点：是危险废物的处理处置和资源化综合利用。 控制措施：实行全过程控制； 技术方法：污染源控制；污染防治；资源化利用；最终处置。 基本政策：资源化、无害化和减量化（即“三化”政策）”，并以无害化为主。
★资源化：既是从固体废物中回收物资和能源的过程，★资源化：既是从固体废物中回收物资和能源的过程， 也是加速物质循环和转化、创造经济价值的 技术方法，它包含三层含义，即: 能量转换（Energy Conversion）。 物质转换（Material Conversion）； 物质回收（Material Recovery）； “三化”政策 ★无害化：是通过工程与技术处理，达到固体废物不损害健康，不污染环境的目的。 ★减量化 ：对生产过程，要减少固废产生量和排放量；对已经产生的固体废物，通过适当的工程与技术处理，减小固体废物容积和数量。
针对我国固体废物处理现状,就固体废物资源化问题谈一下你的看法.针对我国固体废物处理现状,就固体废物资源化问题谈一下你的看法.
