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當今世界，環(huán)境污染日益加劇，環(huán)境保護已成為國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。臨沂市是魯西南重要的商貿(mào)樞紐，近幾年來，隨著商貿(mào)批發(fā)市場規(guī)模的發(fā)展，城市人口迅速增加。相應的城市生活垃圾的數(shù)量也在急劇增加，據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在天天產(chǎn)生城市生活垃圾約600噸左右，并以每年平均10%增長率遞增。臨沂市政府把垃圾處理列為99年度市政府“為民十大工程”之一，決定投資5000萬元，在臨沂市城西北36公里處征地1500畝，用于城市生活垃圾的填埋。一期工程先征地500畝，現(xiàn)在正在進行勘探、水文調(diào)查、基礎處理等前期工作。
城市生活垃圾的處理方法主要有填埋、堆肥、焚燒等。填埋法方便易行，處理量大，是現(xiàn)在城市垃圾處理的一種主要方法，但是易造成二次污染，非凡是垃圾中的一些有毒有害物質(zhì)填埋腐爛后，滲透到地下，引起地下水的污染；同時產(chǎn)生的一些有害氣體
造成環(huán)境的二次污染，并且需占用大量的土地。焚燒法是最有效的方法，使城市垃圾處理基本上達到了減容化、無害化和能源化的目的。垃圾焚燒后，一般體積可減少90%以上，重量減輕80%以上；高溫焚燒后還能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物質(zhì)，可有效地控制二次污染。垃圾焚燒后產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電供熱，實現(xiàn)了能源的綜合利用。
2垃圾發(fā)電供熱技術的可行性分析
城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術在國外已有四十多年的歷史，最先利用垃圾發(fā)電的是德國和法國，近幾十年來，美國和日本在垃圾發(fā)電方面的發(fā)展也相當迅速。目前，日本擁有垃圾發(fā)電廠一百多座，發(fā)電總?cè)萘吭?20MW以上，單臺設備最大處理垃圾能力為552噸/日。
我國垃圾焚燒發(fā)電供熱技術起步較晚，現(xiàn)在還處于探究開發(fā)階段?，F(xiàn)已建立的部分垃圾發(fā)電站，基本上是引進國外的設備和技術。我國第一座垃圾發(fā)電站是在深圳，引進的是日本三菱重工生產(chǎn)的兩臺爐排式垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置500kW的汽輪發(fā)電機組來發(fā)電供熱。1992年又上了一臺杭州鍋爐廠(引進日本三菱重工技術)制造的垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置1500kW汽輪發(fā)電機組。在上海、天津等城市也相繼和法國、澳大利亞等國家合作建設垃圾發(fā)電廠。引進的這些垃圾鍋爐基本上都是爐排爐，價格昂貴，而且在燃用低熱值、高水份的垃圾時，為了保證鍋爐的正常燃燒，達到需要的工藝參數(shù)，必須添加燃料油，運行成本較高，經(jīng)濟效益差。發(fā)展適合我國國情的垃圾焚燒爐，實現(xiàn)設備國產(chǎn)化，達到低污染和高效燃燒是眾多科研單位和生產(chǎn)廠家正在探究開發(fā)的課題。
流化床燃燒技術是本世紀六十年代迅速發(fā)展起來的一種新型清潔燃燒技術。他利用爐內(nèi)燃料的充分流動、混合，達到高效燃燒。我國在利用流化床燃燒技術燃用低熱值燃料方面處于國際領先水平。非凡是浙江大學熱能工程探究所多年來進行廢棄物(如洗煤泥、煤矸石、城市生活垃圾等)的探究開發(fā)和應用。成功開發(fā)出異重流化床城市生活垃圾焚燒技術，可實現(xiàn)高效清潔燃燒。采用流化燃燒技術焚燒垃圾的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面摘要：
a操作方便，運行穩(wěn)定。由于流化床床料為石英沙或爐渣，蓄熱量大，因而避免了床的急冷急熱現(xiàn)象，燃燒穩(wěn)定。垃圾的干燥、著火、燃燒幾乎同時進行，無需復雜的調(diào)整，燃燒控制輕易，易于實現(xiàn)自動化和連續(xù)燃燒。
b設備壽命長。爐內(nèi)沒有機械運動部件，使用壽命長。
c可采用全面的防二次污染的辦法。對焚燒時產(chǎn)生的有害物質(zhì)進行處理，在不增加太多投資的前提下，可將NOX、SO2等氣體排放控制在國家標準以下，爐渣呈干態(tài)排出，便于爐渣的綜合利用。
d流化床焚燒爐由于爐內(nèi)燃燒強度和傳熱強度高，相同垃圾處理量的流化床焚燒爐和爐排爐相比體積要小，故而投資小，適應于大型化發(fā)展。
e燃料適應性廣，可燃燒高水分、低熱值、高灰分的垃圾，床內(nèi)混合均勻，燃盡度高，使垃圾容積大大減少，非凡適應于垃圾熱值隨季節(jié)變化很大的特征。
因此，流化床垃圾焚燒是一種綜合性能優(yōu)越的焚燒方式，尤其適合我國垃圾熱值低、成分比較復雜的國情。隨著我國人民生活水平的提高，城市生活垃圾中無機物含量將大幅度下降，有機物、紙、塑料等高熱值廢棄物成份逐漸上升，使之具備了能源化利用的可能。當城市生活垃圾隨著季節(jié)變化或影響過低時，為保證供電或供熱，可將垃圾和輔助燃料(如原煤、廢油等)在同一爐內(nèi)混燒。
目前，城市生活垃圾流化床焚燒發(fā)電新技術已應用到商業(yè)化運營的熱電項目上。1998年浙江大學熱能探究所和杭州錦江集團將聯(lián)合開發(fā)的此項技術應用到余杭熱電廠，把余杭熱電廠原有的一臺35t/h鏈條鍋爐改造為垃圾流化床焚燒爐，燃用杭州市部分地區(qū)的城市生活垃圾。鍋爐經(jīng)改造后，單臺爐日處理垃圾150～250噸，同時補充部分輔助燃料--原煤，以保證熱電廠的正常供熱和發(fā)電。
余杭熱電廠的垃圾焚燒爐至今已運行十個月，運行狀況良好。其運行情況如下摘要：垃圾焚燒爐運行穩(wěn)定，各項技術參數(shù)和指標均達到了設計要求，保證了發(fā)電機組的正常運行；最長連續(xù)運行時間超過一個月；平均每小時焚燒垃圾約7噸，最大量可達到11噸/小時；對垃圾成分、熱值隨季節(jié)性變化和適應性好。
通過以上的分析說明，在我國發(fā)展垃圾發(fā)電，在技術上已經(jīng)有了很大的突破，非凡是近幾年來循環(huán)流化床燃燒技術發(fā)展迅速，為垃圾焚燒技術的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。目前，我國各地熱電廠循環(huán)流化床鍋爐的數(shù)量正在大幅度上升，并向大型化發(fā)展，運行操作和管理水平在不斷提高，并趨于成熟，對垃圾流化床焚燒爐的推廣應用又創(chuàng)造了較好的環(huán)境。
3方案的選擇
垃圾焚燒發(fā)電項目建設方案的確定，應從本地的實際情況出發(fā)，結合城市發(fā)展水平而定。國外的技術比較成熟，但設備的價格昂貴，投資太大，一般中小城市難以承受。采用國內(nèi)的技術和設備，投資小，很適合我國的國情。一般來說，在一個城市是新建一座垃圾焚燒發(fā)電廠，還是利用現(xiàn)有的熱電廠進行改造，應進行可靠的分析和探究。筆者認為，利用現(xiàn)有的小熱電廠進行改造將比新建一座更有利，分析如下摘要：
王云翠等摘要：開發(fā)垃圾發(fā)電技術實現(xiàn)熱電持續(xù)發(fā)展
熱電技術2000年第1期(總第65期)
a新建一座垃圾發(fā)電廠，在整體布局和結構上可能合理些，但投資較大，如新建一座日處理垃圾300～500噸中型垃圾發(fā)電廠，要建3×35t/h鍋爐+2×6MW汽輪發(fā)電機組，需投資1.4～1.5億元。投資大，產(chǎn)出低，項目經(jīng)濟效益低下。
b熱電廠在現(xiàn)有的基礎上進行改造，可以利用原有的生活辦公設施及生產(chǎn)廠區(qū)和配套設備，節(jié)省投資，見效快。同時，進行改造也可以有兩個方案；一是在熱電廠廠地答應的情況下，建新的垃圾焚燒爐和發(fā)電機組，那樣機組分布較合理，但在目前電力需求趨于飽和的情況下，新機組發(fā)電并網(wǎng)比較困難；原有的鍋爐進行改造，配套熱電廠現(xiàn)有的機組，比較輕易操作，可以節(jié)省大量的投資，實施輕易，能起到事半功倍的效果。
臨沂熱電廠位于臨沂市西南部的工業(yè)區(qū)內(nèi)。現(xiàn)有3×35t/h鏈條鍋爐+1×75t/h循環(huán)流化床鍋爐和1×C6+1×B6+1×C12中溫中壓汽輪發(fā)電機組。供熱主管線長20余公里，主要為50余家工業(yè)生產(chǎn)用戶和機關賓館居民采暖供熱?，F(xiàn)有的兩臺35t/h鏈條爐需要燃用優(yōu)質(zhì)煙煤，雖經(jīng)幾次改造，但是效果不大。鍋爐效率低，經(jīng)測試鍋爐熱效率為78%，面臨著被淘汰的可能。假如把鏈條爐改造成流化床垃圾焚燒爐，可以解決臨沂市的垃圾處理新問題，同時提高鍋爐的熱效率，適應時代的發(fā)展，對我廠經(jīng)濟效益將有很大的改觀。因此，我們選擇了利用原有鍋爐進行改造的方案。
4鍋爐改造方案
4.1鍋爐本體改造
鍋爐改造維持原爐膛中上部及尾部煙道不變，將爐膛下部爐排及渣斗拆除，使爐下部改為流化床密相燃燒區(qū)，密相區(qū)內(nèi)布置傾斜埋管。埋管采用加裝鰭片和噴涂方式防止磨損。爐體水冷壁內(nèi)側(cè)敷有耐火層，防止磨損。鍋爐本體外部的汽水管道系統(tǒng)不變。增加了流化風室及布風板、風帽，阻力大大增加，原有風機壓頭不能滿足要求，所以選用高壓頭送風機。引風機也需改型。在爐膛出口設置分離器和返料器，經(jīng)分離器分離下的顆粒可實現(xiàn)爐內(nèi)循環(huán)，增加其停留時間，這樣大大提高燃燒效率，且尾部受熱面的磨損程序大大減輕。
4.2垃圾處理系統(tǒng)
生活垃圾由汽車運至廠內(nèi)垃圾儲存?zhèn)}，在廠內(nèi)渣場位置建一座半地下的全密封的垃圾庫。
和現(xiàn)在的輸煤棧橋并行建一條密封的耐腐蝕的垃圾輸送皮帶。垃圾儲存?zhèn)}內(nèi)設有破碎機，單梁吊車。并設有電磁去鐵器、污水泵等。垃圾運至庫內(nèi)，經(jīng)垃圾爐前處理系統(tǒng)送入爐內(nèi)。預處理系統(tǒng)一方面可打壞特大垃圾及塑料袋、木板、玻璃瓶、磚塊石塊等雜物，同時也可使垃圾均勻入爐，破碎后的垃圾用吊車抓到輸送帶上，送到爐前，經(jīng)往復式給料機送入爐內(nèi)。
采用吸風管將垃圾坑內(nèi)散發(fā)的臭氣吸至爐內(nèi)，進行燃燒脫臭，不讓垃圾臭氣彌散。垃圾中的污水收集在坑底廢液池內(nèi)，然后經(jīng)泵噴射至爐內(nèi)流化床段上方焚燒，使其充分裂解，減少污染。
4.3焚燒系統(tǒng)
因垃圾焚燒爐是鏈條爐改造的，用石英砂或爐渣作床料。每小時燃燒垃圾6～9噸。垃圾進入焚燒爐后，和熾熱的床料混合焚燒，由于流化床良好的橫向混合特性，可確保床內(nèi)焚燒能保持穩(wěn)定運行。焚燒爐內(nèi)設計溫度和煙氣停留時間分別為850℃和3秒左右，并保持強烈混合，使有害成分在爐膛內(nèi)充分裂解和破壞。高溫煙氣從爐膛出口至過熱器、省煤器、空氣預熱器、煙氣處理裝置和電除塵器，最后經(jīng)煙囪排入大氣。
由于垃圾熱值受來源、氣候、季節(jié)等因素的影響很大，為達到高效低污染焚燒的目的，用煤充當輔助燃料。
點火采用床下自動點火系統(tǒng)，經(jīng)預燃室進入風室，關入爐膛。
整個除灰系統(tǒng)處于干式密封狀態(tài)，因此避免了廠區(qū)內(nèi)粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。
4.4熱工控制系統(tǒng)
焚燒爐采集了較全面的運行參數(shù)，供垃圾焚燒爐運行調(diào)節(jié)、操作和檢測，主要參數(shù)有各主要部分的溫度顯示和記錄，各主要部分的壓力顯示，主要管路的流量，爐膛含氧量。另外控制系統(tǒng)除含有常規(guī)溫度、壓力、流量、遠控、報警等功能外，還配套垃圾預處理及焚燒爐內(nèi)重要部位的實時工業(yè)電視監(jiān)視?？紤]到垃圾的臟臭等非凡性，絕大多數(shù)的調(diào)節(jié)手段均集中于主控室內(nèi)，使運行人員工作強度降低，提高了工作效率。
4.5鍋爐廠用電系統(tǒng)
本期工程廠用電采用380伏電壓，利用原有的廠用電系統(tǒng)。本期工程不再增加低壓廠用變壓器。
4.6環(huán)保辦法
垃圾流化床鍋爐是城市解決環(huán)保新問題的重要設施，對保護環(huán)境、減少污染起到了很大的功能。垃圾處理實現(xiàn)了減量化、資源化、無害化，解決了困擾城市發(fā)展的一大難題，保護了人民身心健康，美化了城市環(huán)境，提高了人民的生活質(zhì)量。垃圾流化床鍋爐本身亦采取了一系列辦法來解決產(chǎn)生的污染新問題。
4.6.1建立全密封的垃圾庫。將垃圾存放在垃圾庫中，并用吸風管將垃圾坑內(nèi)散發(fā)的惡氣送入爐內(nèi)做二次風，運行燃燒脫臭；垃圾底部設有一廢液池，收集污水，當達到一定量后，把污水噴射到爐內(nèi)流化床段上方焚燒，使用充分分解，減少污染。
4.6.2垃圾在垃圾庫中經(jīng)簡單破碎后，經(jīng)一條全密封的皮帶送入爐內(nèi)。爐內(nèi)設計溫度為850℃左右，煙氣停留時間為3秒左右，爐內(nèi)床料并保持充分混合，使有害成分在爐膛內(nèi)充分裂解、破壞、焚燒。
4.6.3采取較全面的防止二次污染的辦法，對焚燒時產(chǎn)生的有害的物質(zhì)進行了處理，可將NOX、SO2及HCl等氣體控制在國家標準之下。為進一步凈化尾氣，在尾部安裝了脫除有害氣體的煙氣處理裝置。爐渣呈干態(tài)排出，無渣坑廢水，亦不需處理重金屬污水的設備。
當處理含硫或含氯高的垃圾時，基于流化床燃燒方式的優(yōu)點，采用爐內(nèi)加石灰石可脫除SO2和HCl。
4.6.4由焚燒爐尾部排出的飛灰經(jīng)過電除塵器，飛灰濃度低于國家標準，排出煙囪。整個系統(tǒng)處于干式密閉狀況，因此避免了廠區(qū)內(nèi)的粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。
5垃圾焚燒發(fā)電項目的經(jīng)濟性分析
熱電廠現(xiàn)有的三臺35t/h鏈條爐改造為流化床垃圾焚燒爐后，日處理垃圾能達到600噸，配置一臺C12MW的汽輪發(fā)電機組，原熱力系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)不變，新建垃圾處理系統(tǒng)。項目經(jīng)濟性分析如下摘要：
整個改造工程需要投資4800萬元左右；
銷售收入按設備的容量計算，銷售電、汽年收入約5360萬元；
年運行費用約4100萬元；
年銷售稅金及附加費約350萬元；
年獲利潤約900萬元(包括所得稅)；
項目投資回收期約5.5年；
總投資利率約18.8%；
總投資利稅率約26.2%；
該項目在財務上是可行的。
垃圾焚燒發(fā)電供熱項目是一項社會公益事業(yè)，主要體現(xiàn)了社會效益。同時熱電廠通過技術改造，設備更新?lián)Q代，取得了一定的經(jīng)濟效益，找到了新的經(jīng)濟增長點，實現(xiàn)了熱電廠的可持續(xù)發(fā)展。
6結束語
6.1結論
6.1.1城市生活垃圾焚燒發(fā)電供熱屬一項新興的產(chǎn)業(yè)，它解決了城市垃圾造成的污染。和填埋、堆肥相比節(jié)省了大量土地，減少了二次污染，同時充分利用了再生能源，達到了對垃圾處理的減容化、無害化、資源化的目的，社會效益顯著。
6.1.2城市生活垃圾焚燒技術已日漸成熟，已實現(xiàn)了垃圾焚燒爐設備全部國產(chǎn)化，并有示范工程，而且已顯示出它的可靠性、穩(wěn)定性。我國的垃圾焚燒發(fā)電供熱事業(yè)已初露端倪，并已納入產(chǎn)業(yè)化軌道，其發(fā)展勢頭迅猛。據(jù)有關部門資料介紹，北京、天津、武漢、長沙、南京、溫州、汕頭、珠海、中山等城市都有發(fā)展規(guī)劃。至2000年，全國將建有大中型垃圾發(fā)電廠3～5座，小型工廠10～15座，至2010年，各地將建有各類垃圾能源工廠150～200座。我省已有荷澤、平度、棗莊等市垃圾發(fā)電廠已立項及設備訂貨。
6.1.3熱電廠的原有鍋爐設備非凡是35t/h鏈條爐效率低，要求煤種好，需要進行更新改造。改為垃圾焚燒鍋爐后，技術水平高，是一條優(yōu)化組合資產(chǎn)，節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟效益的開拓之路。
6.2建議
城市生活垃圾焚燒發(fā)電供熱工程是一個社會公益和環(huán)保事業(yè)，它體現(xiàn)出巨大的社會環(huán)保效益，并且又是一個投資高，技術密集型的企業(yè)。就其性質(zhì)來講，它屬于綜合利用高新技術產(chǎn)業(yè)項目。它的發(fā)展需得到各級政府及有關行業(yè)的支持配合，國家應加大力度，探究落實扶持政策，促進該項目順利運行。它應該享受有關的優(yōu)惠政策。
6.2.1按照國家有關規(guī)定，該項目銀行應優(yōu)先布置基本建設貸款，并給予一定比例的財政貼息。
6.2.2垃圾發(fā)電的電量應全部上網(wǎng)，電力主管部門不布置該項目機組作調(diào)峰運行。
6.2.3垃圾發(fā)電供熱機組的并網(wǎng)運行電價、供熱熱價在還款期內(nèi)應實行“生產(chǎn)成本+本付息+合理利潤”的定價原則。
6.2.4該項目企業(yè)所得稅、增值稅要按照資源綜合利用企業(yè)和高新技術企業(yè)的規(guī)定執(zhí)行。
PAFC技術開發(fā)的現(xiàn)狀與動向：
日本自實施月光計劃以來，作為國家級項目，正在實施5000千瓦級加壓型和1000千瓦級常壓型電廠實證運行。目前，磷酸型燃料電池的發(fā)電效率為30％～40％，如果將熱利用考慮進去，綜合效率可高達60％～80％。
除日本外，目前世界約有60臺PAFC發(fā)電設備在運轉(zhuǎn)，總輸出功率約為4.1萬千瓦。按國別和地區(qū)劃分日本為2.9萬千瓦，美國8000千瓦，歐洲3000千瓦，亞洲900千瓦。運轉(zhuǎn)中的發(fā)電設備除3臺(日本2臺，意大利1臺)為加壓型外，其他均為常壓型。磷酸型燃料電池的制造廠家目前主要為日本和美國，設備主要銷往歐、亞。
美國已完成基礎研究，200千瓦級電廠用電池近期有望商品化，但大容量電廠用電池處于停滯狀態(tài)。德國已引進美國200千瓦級電廠用電池進行試驗運行。另外，瑞典、意大利、瑞士等國也引進日、美的電池進行試運行。
2.熔融碳酸鹽型燃料電池(MCFC)
日本對MCFC發(fā)電系統(tǒng)的技術開發(fā)始于1981年度的月光計劃，該計劃圍繞開發(fā)1千瓦級發(fā)電機組這個目標展開了對MCFC燃料、電極等的開發(fā)。該開發(fā)研究進展順利，從1984年開始，進而對10千瓦級發(fā)電機組進行研究開發(fā)。1986年，日立、東芝、富士電機、三菱電機、IHI分別對5臺10千瓦級機組進行發(fā)電試驗，其結果是輸出功率為10千瓦，初期性能為電池電壓0.75伏，電流密度150毫安/平方厘米。
1987年起，日本在對1000千瓦級實驗電場(外部改質(zhì)型)進行主要開發(fā)的同時，對100千瓦級發(fā)電機組以及1000千瓦級機組的設備的開發(fā)研究也取得了進展。1993年度，日立、IHI的2臺100千瓦級外部改質(zhì)型機組和三菱電機的1臺30千瓦級內(nèi)部改質(zhì)型機組開始試驗發(fā)電運行。其試驗結果以及1994年度進行的5-25千瓦級機組的試驗結果表明，電池電壓0.8伏，電流密度達15毫安/平方厘米，單位時間內(nèi)的劣化率小于1％。
在此基礎上，1994年度起開始著手開發(fā)1000千瓦級試驗工廠。1995年10月在中部電力(株)川越發(fā)電所開始建廠，確立了1000千瓦級實用化發(fā)電系統(tǒng)試驗工廠的基本系統(tǒng)，對現(xiàn)有的事業(yè)用燃料電池電廠的運行進行評價，計劃1999年開始試驗運行，其目標為：燃料利用率為80％，千小時電池的劣化率小于1％，初期性能為：電池電壓大于0.8伏，電流密度1500毫安/平方厘米，計劃試驗運行5000小時。
為使電池實用化，在上述研究開發(fā)的基礎上，還進行了機組長壽命化研究，計劃連續(xù)實驗運行4萬小時，每千小時單位劣化率小于0.25％。除此之外，還在開發(fā)200千瓦級內(nèi)部改質(zhì)型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。
美國能源部和美國電力研究所，正在積極開發(fā)MCFC。美國ERC公司開發(fā)的2兆瓦級內(nèi)部改質(zhì)型機組發(fā)電系統(tǒng)于1996年5月在圣克拉拉開始試驗運行。MC－power公司開發(fā)的250千瓦級外部改質(zhì)型機組發(fā)電系統(tǒng)，1997年2月起在圣迭戈開始試運行。
在歐洲，MCFC作為共同項目正在研究開發(fā)，取得了一些進展，其主要項目如下：
①高級DIC－MCFC發(fā)展計劃(1996-1998年)。荷蘭、英、法、瑞典等國參加研究，歐洲在市場分析、系統(tǒng)開發(fā)以及內(nèi)部改質(zhì)型機組的開發(fā)等方面取得進展。
②ARGE項目(1990年起計劃10年內(nèi)完成)。德、丹麥參加，并在內(nèi)部改質(zhì)型發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)上取得進展。
③MOLCARE。由意、西班牙參加，并在外部改質(zhì)型發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)上取得進展。
韓國從1993年起開始開發(fā)MCFC，1997年以開發(fā)100千瓦外部改質(zhì)型發(fā)電系統(tǒng)為目標，開始了第二階段研究開發(fā)工作。
3.固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)
作為SOFC開發(fā)的基礎科學離子學，其開發(fā)歷史很長，日、美、德等國已有30多年的開發(fā)史。日本工業(yè)技術院電子技術綜合研究所從1974年起就開始研究SOFC，1984年進行了500瓦發(fā)電試驗(最大輸出功率為1.2千瓦)。美國西屋公司從1960年起開始開發(fā)SOFC，1987年該公司與日本東京煤氣、大阪煤氣共同開發(fā)出3千瓦熱自立型電池模塊，在國內(nèi)外掀起了開發(fā)SOFC的。
日本新陽光計劃中，以產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構(NEDO)，為首，從1989年起開始開發(fā)基礎制造技術，對數(shù)百千瓦級發(fā)電機組進行測試。1992年起，富士電機綜合研究所和三洋電機在共同研究開發(fā)數(shù)千瓦級平板型模塊基礎上，還組織了7個研究機構積極開發(fā)高性能、長壽命的SOFC材料及其基礎技術。
除此之外，三菱重工神戶造船所與中部電力合作，共同開發(fā)平板型SOFC，1996年創(chuàng)造了5千瓦級模塊成功運行的先例。同時，在圓筒橫縞型電池領域中，1995年三菱重工長崎造船所在電源開發(fā)共同研究中，采用圓筒橫縞型電池，開發(fā)出10千瓦級模塊，成功地進行了500小時試運行，之后又于1996年開發(fā)了2.5千瓦模塊，并試運行1000小時。TOTO與九州電力共同開發(fā)全濕式圓筒縱縞型電池，1996年起，開始開發(fā)1千瓦級模塊。同時，在日本以大學與國立研究所為首的許多研究機構在積極開發(fā)SOFC。
美國西屋公司在能源部的支持下，開始開發(fā)圓筒縱縞型電池。東京煤氣和大阪煤氣對25千瓦級發(fā)電及余熱供暖系統(tǒng)進行的共同測試表明，截至1997年3月，已成功運行了約1.3萬小時，其間已經(jīng)過11次啟動與停機，千小時單位電池的劣化率小于0.1％，可見其技術已非常成熟。西屋公司除計劃在1998年與荷蘭、丹麥共同進行100千瓦級模塊運行外，為降低制造成本，還在研究開發(fā)濕式電池制造技術。美國Allied－signal、SOFCo、Z－tek等公司在開發(fā)平板型SOFC上取得進展，目前正對1千瓦級模塊進行試運行。
在歐洲，德國西門子公司在開發(fā)采用合金系列分離器的平板型SOFC，1995年開發(fā)出10千瓦(利用氧化劑中的氧，若在空氣中則為5千瓦)模塊，1996年開發(fā)出7.2千瓦模塊(利用氧化劑中的空氣)。
奔馳汽車制造公司在開發(fā)陶瓷系列分離器式平板型SOFC上取得進展，1996年對2.2千瓦模塊試運行6000小時。瑞士的薩爾澤爾公司在積極開發(fā)家庭用SOFC，目前已開發(fā)出1千瓦級模塊。今后，德國還計劃在特蒙德市進行7千瓦級發(fā)電及余熱供暖系統(tǒng)現(xiàn)場測試。
在此基礎研究上，以英、法、荷等國的大學和國立研究所為中心的研究機構，正在積極研究開發(fā)低溫型(小于800℃)SOFC材料。
4.固體高分子型燃料電池(PEFC)
日本開發(fā)固體高分子膜的單位有旭化成、旭哨子、Japangore－tex等，開發(fā)改質(zhì)器以及電極催化媒體的機構有田中貴金屬、大阪煤氣等。在開發(fā)汽車燃料電池方面，豐田制造出甲醇改質(zhì)型燃料電池汽車(1997年)，同時三菱電機、馬自達也在著手開發(fā)汽車燃料電池。
在供電及余熱供暖系統(tǒng)方面，PEFC排熱溫度較低，為70℃左右，在熱利用上有所限制，與其他類型燃料電池相比，目前只開發(fā)小型系統(tǒng)。東芝(30千瓦)、三洋電機(數(shù)千瓦)、三菱重工和東京煤氣(5千瓦)、富士電機和關西電力(5千瓦)等公司在開發(fā)以天然氣和甲醇為燃料的電池系統(tǒng)，同時，三洋電機在開發(fā)1千瓦級氫燃料便攜式商品化電源，三菱重工在開發(fā)特殊用途(無人潛水艇用)燃料電池。
PEFC主要作為汽車動力電源在開發(fā)。但在汽車上燃料的搭載方式各種各樣，有高壓氫、液化氫和甲醇等。這些燃料各具長短，目前還未能確定最適方式。
德國奔馳與加拿大BPS在進行共同開發(fā)，它們開發(fā)的搭載氫燃料、小底盤汽車在試運行。除此之外它們還共同開發(fā)甲醇燃料電池汽車。若在降低成本、提高運行性能等方面再取得一些進展，電池汽車就有望走向市場。
美國克萊斯勒、通用、福特三公司協(xié)力合作，計劃到2000年開發(fā)出輸出50千瓦、輸出密度1千瓦/公斤的燃料電池。另外，BMW、Rover和西門子三家公司也在開展共同開發(fā)。
當今世界，環(huán)境污染日益加劇，環(huán)境保護已成為國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。臨沂市是魯西南重要的商貿(mào)樞紐，近幾年來，隨著商貿(mào)批發(fā)市場規(guī)模的發(fā)展，城市人口迅速增加。相應的城市生活垃圾的數(shù)量也在急劇增加，據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在每天產(chǎn)生城市生活垃圾約600噸左右，并以每年平均10%增長率遞增。臨沂市政府把垃圾處理列為99年度市政府“為民十大工程”之一，決定投資5000萬元，在臨沂市城西北36公里處征地1500畝，用于城市生活垃圾的填埋。一期工程先征地500畝，現(xiàn)在正在進行勘探、水文調(diào)查、基礎處理等前期工作。
城市生活垃圾的處理方法主要有填埋、堆肥、焚燒等。填埋法方便易行，處理量大，是現(xiàn)在城市垃圾處理的一種主要方法，但是易造成二次污染，特別是垃圾中的一些有毒有害物質(zhì)填埋腐爛后，滲透到地下，引起地下水的污染；同時產(chǎn)生的一些有害氣體
造成環(huán)境的二次污染，并且需占用大量的土地。焚燒法是最有效的方法，使城市垃圾處理基本上達到了減容化、無害化和能源化的目的。垃圾焚燒后，一般體積可減少90%以上，重量減輕80%以上；高溫焚燒后還能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物質(zhì)，可有效地控制二次污染。垃圾焚燒后產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電供熱，實現(xiàn)了能源的綜合利用。
2垃圾發(fā)電供熱技術的可行性分析
城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術在國外已有四十多年的歷史，最先利用垃圾發(fā)電的是德國和法國，近幾十年來，美國和日本在垃圾發(fā)電方面的發(fā)展也相當迅速。目前，日本擁有垃圾發(fā)電廠一百多座，發(fā)電總?cè)萘吭?20MW以上，單臺設備最大處理垃圾能力為552噸/日。
我國垃圾焚燒發(fā)電供熱技術起步較晚，現(xiàn)在還處于研究開發(fā)階段?，F(xiàn)已建立的部分垃圾發(fā)電站，基本上是引進國外的設備和技術。我國第一座垃圾發(fā)電站是在深圳，引進的是日本三菱重工生產(chǎn)的兩臺爐排式垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置500kW的汽輪發(fā)電機組來發(fā)電供熱。1992年又上了一臺杭州鍋爐廠(引進日本三菱重工技術)制造的垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置1500kW汽輪發(fā)電機組。在上海、天津等城市也相繼與法國、澳大利亞等國家合作建設垃圾發(fā)電廠。引進的這些垃圾鍋爐基本上都是爐排爐，價格昂貴，而且在燃用低熱值、高水份的垃圾時，為了保證鍋爐的正常燃燒，達到需要的工藝參數(shù)，必須添加燃料油，運行成本較高，經(jīng)濟效益差。發(fā)展適合我國國情的垃圾焚燒爐，實現(xiàn)設備國產(chǎn)化，達到低污染和高效燃燒是眾多科研單位和生產(chǎn)廠家正在研究開發(fā)的課題。
流化床燃燒技術是本世紀六十年代迅速發(fā)展起來的一種新型清潔燃燒技術。他利用爐內(nèi)燃料的充分流動、混合，達到高效燃燒。我國在利用流化床燃燒技術燃用低熱值燃料方面處于國際領先水平。特別是浙江大學熱能工程研究所多年來進行廢棄物(如洗煤泥、煤矸石、城市生活垃圾等)的研究開發(fā)和應用。成功開發(fā)出異重流化床城市生活垃圾焚燒技術，可實現(xiàn)高效清潔燃燒。采用流化燃燒技術焚燒垃圾的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
a操作方便，運行穩(wěn)定。由于流化床床料為石英沙或爐渣，蓄熱量大，因而避免了床的急冷急熱現(xiàn)象，燃燒穩(wěn)定。垃圾的干燥、著火、燃燒幾乎同時進行，無需復雜的調(diào)整，燃燒控制容易，易于實現(xiàn)自動化和連續(xù)燃燒。
b設備壽命長。爐內(nèi)沒有機械運動部件，使用壽命長。
c可采用全面的防二次污染的措施。對焚燒時產(chǎn)生的有害物質(zhì)進行處理，在不增加太多投資的前提下，可將NOX、SO2等氣體排放控制在國家標準以下，爐渣呈干態(tài)排出，便于爐渣的綜合利用。
d流化床焚燒爐由于爐內(nèi)燃燒強度和傳熱強度高，相同垃圾處理量的流化床焚燒爐和爐排爐相比體積要小，故而投資小，適應于大型化發(fā)展。
e燃料適應性廣，可燃燒高水分、低熱值、高灰分的垃圾，床內(nèi)混合均勻，燃盡度高，使垃圾容積大大減少，特別適應于垃圾熱值隨季節(jié)變化很大的特點。
因此，流化床垃圾焚燒是一種綜合性能優(yōu)越的焚燒方式，尤其適合我國垃圾熱值低、成分比較復雜的國情。隨著我國人民生活水平的提高，城市生活垃圾中無機物含量將大幅度下降，有機物、紙、塑料等高熱值廢棄物成份逐漸上升，使之具備了能源化利用的可能。當城市生活垃圾隨著季節(jié)變化或影響過低時，為保證供電或供熱，可將垃圾與輔助燃料(如原煤、廢油等)在同一爐內(nèi)混燒。
目前，城市生活垃圾流化床焚燒發(fā)電新技術已應用到商業(yè)化運營的熱電項目上。1998年浙江大學熱能研究所與杭州錦江集團將聯(lián)合開發(fā)的此項技術應用到余杭熱電廠，把余杭熱電廠原有的一臺35t/h鏈條鍋爐改造為垃圾流化床焚燒爐，燃用杭州市部分地區(qū)的城市生活垃圾。鍋爐經(jīng)改造后，單臺爐日處理垃圾150～250噸，同時補充部分輔助燃料--原煤，以保證熱電廠的正常供熱和發(fā)電。
余杭熱電廠的垃圾焚燒爐至今已運行十個月，運行狀況良好。其運行情況如下：垃圾焚燒爐運行穩(wěn)定，各項技術參數(shù)和指標均達到了設計要求，保證了發(fā)電機組的正常運行；最長連續(xù)運行時間超過一個月；平均每小時焚燒垃圾約7噸，最大量可達到11噸/小時；對垃圾成分、熱值隨季節(jié)性變化和適應性好。
通過以上的分析說明，在我國發(fā)展垃圾發(fā)電，在技術上已經(jīng)有了很大的突破，特別是近幾年來循環(huán)流化床燃燒技術發(fā)展迅速，為垃圾焚燒技術的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。目前，我國各地熱電廠循環(huán)流化床鍋爐的數(shù)量正在大幅度上升，并向大型化發(fā)展，運行操作和管理水平在不斷提高，并趨于成熟，對垃圾流化床焚燒爐的推廣應用又創(chuàng)造了較好的環(huán)境。
3方案的選擇
垃圾焚燒發(fā)電項目建設方案的確定，應從本地的實際情況出發(fā)，結合城市發(fā)展水平而定。國外的技術比較成熟，但設備的價格昂貴，投資太大，一般中小城市難以承受。采用國內(nèi)的技術和設備，投資小，很適合我國的國情。一般來說，在一個城市是新建一座垃圾焚燒發(fā)電廠，還是利用現(xiàn)有的熱電廠進行改造，應進行可靠的分析和研究。筆者認為，利用現(xiàn)有的小熱電廠進行改造將比新建一座更有利，分析如下：
王云翠等：開發(fā)垃圾發(fā)電技術實現(xiàn)熱電持續(xù)發(fā)展
熱電技術2000年第1期(總第65期)
a新建一座垃圾發(fā)電廠，在整體布局和結構上可能合理些，但投資較大，如新建一座日處理垃圾300～500噸中型垃圾發(fā)電廠，要建3×35t/h鍋爐+2×6MW汽輪發(fā)電機組，需投資1.4～1.5億元。投資大，產(chǎn)出低，項目經(jīng)濟效益低下。
b熱電廠在現(xiàn)有的基礎上進行改造，可以利用原有的生活辦公設施及生產(chǎn)廠區(qū)和配套設備，節(jié)省投資，見效快。同時，進行改造也可以有兩個方案；一是在熱電廠廠地允許的情況下，建新的垃圾焚燒爐和發(fā)電機組，那樣機組分布較合理，但在目前電力需求趨于飽和的情況下，新機組發(fā)電并網(wǎng)比較困難；原有的鍋爐進行改造，配套熱電廠現(xiàn)有的機組，比較容易操作，可以節(jié)省大量的投資，實施容易，能起到事半功倍的效果。
臨沂熱電廠位于臨沂市西南部的工業(yè)區(qū)內(nèi)?，F(xiàn)有3×35t/h鏈條鍋爐+1×75t/h循環(huán)流化床鍋爐和1×C6+1×B6+1×C12中溫中壓汽輪發(fā)電機組。供熱主管線長20余公里，主要為50余家工業(yè)生產(chǎn)用戶和機關賓館居民采暖供熱?，F(xiàn)有的兩臺35t/h鏈條爐需要燃用優(yōu)質(zhì)煙煤，雖經(jīng)幾次改造，但是效果不大。鍋爐效率低，經(jīng)測試鍋爐熱效率為78%，面臨著被淘汰的可能。如果把鏈條爐改造成流化床垃圾焚燒爐，可以解決臨沂市的垃圾處理問題，同時提高鍋爐的熱效率，適應時代的發(fā)展，對我廠經(jīng)濟效益將有很大的改觀。因此，我們選擇了利用原有鍋爐進行改造的方案。
4鍋爐改造方案
4.1鍋爐本體改造
鍋爐改造維持原爐膛中上部及尾部煙道不變，將爐膛下部爐排及渣斗拆除，使爐下部改為流化床密相燃燒區(qū)，密相區(qū)內(nèi)布置傾斜埋管。埋管采用加裝鰭片和噴涂方式防止磨損。爐體水冷壁內(nèi)側(cè)敷有耐火層，防止磨損。鍋爐本體外部的汽水管道系統(tǒng)不變。增加了流化風室及布風板、風帽，阻力大大增加，原有風機壓頭不能滿足要求，所以選用高壓頭送風機。引風機也需改型。在爐膛出口設置分離器和返料器，經(jīng)分離器分離下的顆?？蓪崿F(xiàn)爐內(nèi)循環(huán)，增加其停留時間，這樣大大提高燃燒效率，且尾部受熱面的磨損程序大大減輕。
4.2垃圾處理系統(tǒng)
生活垃圾由汽車運至廠內(nèi)垃圾儲存?zhèn)}，在廠內(nèi)渣場位置建一座半地下的全密封的垃圾庫。
與現(xiàn)在的輸煤棧橋并行建一條密封的耐腐蝕的垃圾輸送皮帶。垃圾儲存?zhèn)}內(nèi)設有破碎機，單梁吊車。并設有電磁去鐵器、污水泵等。垃圾運至庫內(nèi)，經(jīng)垃圾爐前處理系統(tǒng)送入爐內(nèi)。預處理系統(tǒng)一方面可打碎特大垃圾及塑料袋、木板、玻璃瓶、磚塊石塊等雜物，同時也可使垃圾均勻入爐，破碎后的垃圾用吊車抓到輸送帶上，送到爐前，經(jīng)往復式給料機送入爐內(nèi)。
采用吸風管將垃圾坑內(nèi)散發(fā)的臭氣吸至爐內(nèi)，進行燃燒脫臭，不讓垃圾臭氣彌散。垃圾中的污水收集在坑底廢液池內(nèi)，然后經(jīng)泵噴射至爐內(nèi)流化床段上方焚燒，使其充分裂解，減少污染。
4.3焚燒系統(tǒng)
因垃圾焚燒爐是鏈條爐改造的，用石英砂或爐渣作床料。每小時燃燒垃圾6～9噸。垃圾進入焚燒爐后，與熾熱的床料混合焚燒，由于流化床良好的橫向混合特性，可確保床內(nèi)焚燒能保持穩(wěn)定運行。焚燒爐內(nèi)設計溫度和煙氣停留時間分別為850℃和3秒左右，并保持強烈混合，使有害成分在爐膛內(nèi)充分裂解和破壞。高溫煙氣從爐膛出口至過熱器、省煤器、空氣預熱器、煙氣處理裝置和電除塵器，最后經(jīng)煙囪排入大氣。
由于垃圾熱值受來源、氣候、季節(jié)等因素的影響很大，為達到高效低污染焚燒的目的，用煤充當輔助燃料。
點火采用床下自動點火系統(tǒng)，經(jīng)預燃室進入風室，關入爐膛。
整個除灰系統(tǒng)處于干式密封狀態(tài)，因此避免了廠區(qū)內(nèi)粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。
4.4熱工控制系統(tǒng)
焚燒爐采集了較全面的運行參數(shù)，供垃圾焚燒爐運行調(diào)節(jié)、操作與檢測，主要參數(shù)有各主要部分的溫度顯示與記錄，各主要部分的壓力顯示，主要管路的流量，爐膛含氧量。另外控制系統(tǒng)除含有常規(guī)溫度、壓力、流量、遠控、報警等功能外，還配套垃圾預處理及焚燒爐內(nèi)重要部位的實時工業(yè)電視監(jiān)視?？紤]到垃圾的臟臭等特殊性，絕大多數(shù)的調(diào)節(jié)手段均集中于主控室內(nèi)，使運行人員工作強度降低，提高了工作效率。
4.5鍋爐廠用電系統(tǒng)
本期工程廠用電采用380伏電壓，利用原有的廠用電系統(tǒng)。本期工程不再增加低壓廠用變壓器。
4.6環(huán)保措施
垃圾流化床鍋爐是城市解決環(huán)保問題的重要設施，對保護環(huán)境、減少污染起到了很大的作用。垃圾處理實現(xiàn)了減量化、資源化、無害化，解決了困擾城市發(fā)展的一大難題，保護了人民身心健康，美化了城市環(huán)境，提高了人民的生活質(zhì)量。垃圾流化床鍋爐本身亦采取了一系列措施來解決產(chǎn)生的污染問題。
4.6.1建立全密封的垃圾庫。將垃圾存放在垃圾庫中，并用吸風管將垃圾坑內(nèi)散發(fā)的惡氣送入爐內(nèi)做二次風，運行燃燒脫臭；垃圾底部設有一廢液池，收集污水，當達到一定量后，把污水噴射到爐內(nèi)流化床段上方焚燒，使用充分分解，減少污染。
4.6.2垃圾在垃圾庫中經(jīng)簡單破碎后，經(jīng)一條全密封的皮帶送入爐內(nèi)。爐內(nèi)設計溫度為850℃左右，煙氣停留時間為3秒左右，爐內(nèi)床料并保持充分混合，使有害成分在爐膛內(nèi)充分裂解、破壞、焚燒。
4.6.3采取較全面的防止二次污染的措施，對焚燒時產(chǎn)生的有害的物質(zhì)進行了處理，可將NOX、SO2及HCl等氣體控制在國家標準之下。為進一步凈化尾氣，在尾部安裝了脫除有害氣體的煙氣處理裝置。爐渣呈干態(tài)排出，無渣坑廢水，亦不需處理重金屬污水的設備。
當處理含硫或含氯高的垃圾時，基于流化床燃燒方式的優(yōu)點，采用爐內(nèi)加石灰石可脫除SO2和HCl。
4.6.4由焚燒爐尾部排出的飛灰經(jīng)過電除塵器，飛灰濃度低于國家標準，排出煙囪。整個系統(tǒng)處于干式密閉狀況，因此避免了廠區(qū)內(nèi)的粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。
5垃圾焚燒發(fā)電項目的經(jīng)濟性分析
熱電廠現(xiàn)有的三臺35t/h鏈條爐改造為流化床垃圾焚燒爐后，日處理垃圾能達到600噸，配置一臺C12MW的汽輪發(fā)電機組，原熱力系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)不變，新建垃圾處理系統(tǒng)。項目經(jīng)濟性分析如下：
整個改造工程需要投資4800萬元左右；
銷售收入按設備的容量計算，銷售電、汽年收入約5360萬元；
年運行費用約4100萬元；
年銷售稅金及附加費約350萬元；
年獲利潤約900萬元(包括所得稅)；
項目投資回收期約5.5年；
總投資利率約18.8%；
總投資利稅率約26.2%；
該項目在財務上是可行的。
垃圾焚燒發(fā)電供熱項目是一項社會公益事業(yè)，主要體現(xiàn)了社會效益。同時熱電廠通過技術改造，設備更新?lián)Q代，取得了一定的經(jīng)濟效益，找到了新的經(jīng)濟增長點，實現(xiàn)了熱電廠的可持續(xù)發(fā)展。
6結束語
6.1結論
6.1.1城市生活垃圾焚燒發(fā)電供熱屬一項新興的產(chǎn)業(yè)，它解決了城市垃圾造成的污染。與填埋、堆肥相比節(jié)省了大量土地，減少了二次污染，同時充分利用了再生能源，達到了對垃圾處理的減容化、無害化、資源化的目的，社會效益顯著。
6.1.2城市生活垃圾焚燒技術已日漸成熟，已實現(xiàn)了垃圾焚燒爐設備全部國產(chǎn)化，并有示范工程，而且已顯示出它的可靠性、穩(wěn)定性。我國的垃圾焚燒發(fā)電供熱事業(yè)已初露端倪，并已納入產(chǎn)業(yè)化軌道，其發(fā)展勢頭迅猛。據(jù)有關部門資料介紹，北京、天津、武漢、長沙、南京、溫州、汕頭、珠海、中山等城市都有發(fā)展規(guī)劃。至2000年，全國將建有大中型垃圾發(fā)電廠3～5座，小型工廠10～15座，至2010年，各地將建有各類垃圾能源工廠150～200座。我省已有荷澤、平度、棗莊等市垃圾發(fā)電廠已立項及設備訂貨。
6.1.3熱電廠的原有鍋爐設備特別是35t/h鏈條爐效率低，要求煤種好，需要進行更新改造。改為垃圾焚燒鍋爐后，技術水平高，是一條優(yōu)化組合資產(chǎn)，節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟效益的開拓之路。
6.2建議
城市生活垃圾焚燒發(fā)電供熱工程是一個社會公益和環(huán)保事業(yè)，它體現(xiàn)出巨大的社會環(huán)保效益，并且又是一個投資高，技術密集型的企業(yè)。就其性質(zhì)來講，它屬于綜合利用高新技術產(chǎn)業(yè)項目。它的發(fā)展需得到各級政府及有關行業(yè)的支持配合，國家應加大力度，研究落實扶持政策，促進該項目順利運行。它應該享受有關的優(yōu)惠政策。
6.2.1按照國家有關規(guī)定，該項目銀行應優(yōu)先安排基本建設貸款，并給予一定比例的財政貼息。
6.2.2垃圾發(fā)電的電量應全部上網(wǎng)，電力主管部門不安排該項目機組作調(diào)峰運行。
6.2.3垃圾發(fā)電供熱機組的并網(wǎng)運行電價、供熱熱價在還款期內(nèi)應實行“生產(chǎn)成本+本付息+合理利潤”的定價原則。
6.2.4該項目企業(yè)所得稅、增值稅要按照資源綜合利用企業(yè)和高新技術企業(yè)的規(guī)定執(zhí)行。
人口是影響能耗的重要因素，全球人口的增加將造成能耗增加，導致大氣層中二氧化碳濃度上升，使氣溫上升，全球變暖。
在發(fā)電領域減少二氧化碳產(chǎn)生的途徑包括：提高發(fā)電效率減少燃耗；采用原子能發(fā)電；使用再生(天然)能源。每單位發(fā)電量二氧化碳的產(chǎn)生，以礦物燃料發(fā)電最高，特別是燒煤電廠。再生能源發(fā)電雖然設施的建造會產(chǎn)生二氧化碳，但發(fā)電本身不會產(chǎn)生二氧化碳。因此，增加使用再生能源發(fā)電和有效使用礦物燃料，是抑制產(chǎn)生二氧化碳的有效方法。
再生能源發(fā)電技術可分為水力發(fā)電；風力發(fā)電；太陽能發(fā)電(太陽─熱發(fā)電和光伏發(fā)電)；海洋發(fā)電(海洋-熱能轉(zhuǎn)換、潮汐、洋流、海波)；地熱發(fā)電。
水力發(fā)電
水力發(fā)電是目前發(fā)電技術中每單位發(fā)電量產(chǎn)生二氧化碳最低的。它不會產(chǎn)生破壞環(huán)境的物質(zhì)；在徑流式水電站的情況下，也不需要水庫，對保護環(huán)境最為有利。在水庫型和抽水儲能型電站情況下，必須考慮水庫建造對環(huán)境的影響。
風力發(fā)電
歐洲和美洲在風力渦輪的發(fā)展上處于領先地位，隨著在美國公用事業(yè)管理政策條例(PURPA)的制定和加州減免賦稅，它們的實際應用迅速取得進展。三菱重工(MHI)已在美國加州安裝了660臺275千瓦級的風力渦輪。實際應用的這些渦輪機，其輸出功率范圍從100千瓦到600千瓦，而兆瓦級的風力渦輪目前正處于中試階段。在日本，迄今輸出功率最高為300-400千瓦，但MHI開發(fā)的500千瓦級的渦輪在1996年10月已成功運轉(zhuǎn)。
太陽-熱發(fā)電
太陽能發(fā)電技術可分為太陽-熱發(fā)電和光伏發(fā)電。在前一種情況下，通過搜集的太陽熱能，用水或低沸點流體直接或間接產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機；在后一種情況下，通過p-型和n-型半導體的組合，將陽光直接轉(zhuǎn)換為電。太陽-熱發(fā)電又分為直接和間接(二元循環(huán))型發(fā)電系統(tǒng)。在前一種情況下，使用一臺冷凝器，通過直接產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動汽輪機；而在后一種情況下，是在主系統(tǒng)使用一種沸點高于水的熔鹽或液態(tài)鈉，通過熱交換加熱輔助系統(tǒng)內(nèi)的工作流體-水或低沸點流體產(chǎn)生蒸汽。雖然前一種系統(tǒng)簡單，但熱效率低于后者，難以在高溫下取得蒸汽，需要輔助燃料點火。
在日本已建成輸出功率1000千瓦的中試裝置，應用了塔型和曲線-直線型冷凝器，用熱水蓄熱設施予以補充。美國在1982年開始對10兆瓦級的發(fā)電機進行研究，隨后建成了實際應用輸出功率超過30兆瓦的裝置。
再生能源發(fā)電尚有一些問題需研究解決：
(1)由于日光能量密度低(在白天，最高每平方米1千瓦)，要放置太陽熱能收集器需要巨大的空間。
(2)太陽輻射的強度變化大，因發(fā)電取決于時間和天氣，所以不能實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電。
(3)由于難以通過熱積累把蒸汽的溫度提高到一個高水平，所以不能實現(xiàn)高效率的蘭金循環(huán)(總效率10%～15%)。
為減少成本，實現(xiàn)電力的穩(wěn)定供應和提高效率，要解決的問題(1)必須改善拋物面反向鏡型和定日鏡塔型系統(tǒng)的熱收集效率；(2)必須應用一補充鍋爐或蓄熱系統(tǒng)；(3)需使用一個二元循環(huán)提高溫度，并通過應用低沸點混合液體改善蘭金循環(huán)。
光伏發(fā)電
應用光伏發(fā)電所產(chǎn)生的二氧化碳量僅次于水力發(fā)電技術，也不會產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)，是一種理想的干凈發(fā)電技術。為發(fā)電提供能量的日光是無限的。假定在白天太陽輻射的最高強度是每平方米1千瓦，發(fā)電效率為10%，整個地面上每年可能的發(fā)電量為1.4億億度，大約相當于全世界能耗量的100倍。這意味著如果把太陽電池放置于不到全球陸地面積的1/100，或其沙漠面積的1/20，所發(fā)電量就足以滿足全世界能量的需求。
這種再生能源每單位面積的輸出功率密度低，所需要的面積大約為燒煤電站的20倍。在美國和印度，沙漠面積巨大，目前正在進行的計劃是建造188兆瓦(美國)或50兆瓦(印度)的光伏發(fā)電廠。由于世界上有許多地區(qū)適用于大規(guī)模光伏發(fā)電，作為新日照計劃的一部分，發(fā)展一種全球性的干凈能源系統(tǒng)，即世界能源網(wǎng)(WENET)正在進行中，該計劃的目的是，在這些地區(qū)實現(xiàn)中央光伏發(fā)電，用所發(fā)出的電使水分解產(chǎn)生氫，氫既可用做能源，又可用做蓄能和輸能介質(zhì)。從保護全球環(huán)境和能量生產(chǎn)角度看，實現(xiàn)這一計劃很重要。
地熱發(fā)電
可供發(fā)電的地熱資源可粗分為蒸汽、蒸汽和熱水二相流、熱水。地熱蒸汽可不加處理直接引入汽輪機；而二相流被分為熱水和蒸汽，熱水通過閃蒸器變?yōu)檎羝肫啓C的低壓側(cè)。在熱水情況下，可采用上述的二元系統(tǒng)(通過使用主系統(tǒng)一側(cè)的熱水使輔助側(cè)的低沸點液體蒸發(fā)，并通過低沸點液體驅(qū)動渦輪)。
自從1966和1967年9.5兆瓦、11兆瓦的電站(由日本三菱重工安裝)分別投入運行以來，目前在日本正在運行的裝置有18臺，約生產(chǎn)530兆瓦的電。以間歇泉電站的容量最高，為151兆瓦。美國目前正在運行的間歇泉電站，功率在100萬千瓦以上。
日本三菱重工的技術得到高度評價，它通過單級或雙級閃蒸系統(tǒng)，將熱水變?yōu)檎羝⒄羝霚u輪的中壓或低壓段，這樣，雙相流熱資源就得到了有效應用。
這種雙級閃蒸系統(tǒng)于1977年投入商用，目前用在60多臺發(fā)電裝置。
從有效使用小規(guī)模地熱資源觀點看，預計未來會發(fā)展小型(便攜式)發(fā)熱發(fā)電裝置。
洋能發(fā)電
在“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略的指引下，史無前例的“西氣東輸”工程全面施工，引進液化天然氣和管道氣項目也全面開展。國家重點支持發(fā)展的天然氣燃氣—蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工程首批聯(lián)合招標項目裝機總?cè)萘?000MW，計劃于2005~2006年建成發(fā)電。以引進技術形成自主開發(fā)能力為目標的燃氣輪機制造產(chǎn)業(yè)也在分階段實現(xiàn)。我國天然氣燃氣輪機和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電進入一個新的發(fā)展時期。
據(jù)統(tǒng)計，2001年世界天然氣消費量達24049億立方米，天然氣在世界能源消費結構中的比例達24.7%。第16世界石油大會報告認為2010年全球天然氣消費量將增加到49000億立方米，且預計到2040年天然氣在世界能源消費結構中的比例將上升到51%。
當今世界主要工業(yè)發(fā)達國家能源結構中天然氣所占比例為：美國25.8%，英國38.1%，俄羅斯54.6%。而我國僅為2.5%。
此外在1995年世界電力結構中天然氣發(fā)電占18.54%，當時我國是1.4%。近期我國天然氣燃氣輪機發(fā)電裝機容量將有增加，但預計到2006年天然氣發(fā)電在電力結構中的比重僅達2.7%。
以上統(tǒng)計說明，我國在天然氣應用和天然氣發(fā)電上與世界工業(yè)發(fā)達國家相比有巨大差距，努力推動我國天然氣發(fā)電的任務是緊迫的，也是有很大發(fā)展空間的。
一優(yōu)質(zhì)燃料天然氣應主要用于燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)的高效發(fā)電。
天然氣是化石能源中最潔凈的燃料，在燃燒性能、熱值、運輸?shù)雀鞣矫娑际亲顑?yōu)質(zhì)的燃料。燃氣輪機和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電應用熱力學上布雷頓循環(huán)和朗肯循環(huán)相結合，既有利于高品位能量的轉(zhuǎn)換，又能充分利用較低品位的能量，具有能源綜合利用和最高效率的優(yōu)點。當今燃氣—蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電熱效率已達到60%，遠高于常規(guī)或超臨界火力發(fā)電水平，（見表1）。
應用天然氣燃料燃氣/蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的另一個優(yōu)點是最低的環(huán)境污染排放。燃氣輪機具有優(yōu)良的燃燒特性，控制低污染排放技術水平不斷提高。天然氣燃氣/蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)機組與常規(guī)火力發(fā)電機組相比具有最低的污染排放，被稱為“綠色能源”，是可持續(xù)發(fā)展最有希望的發(fā)電技術（見表2）。
表2裝機容量500MW燃用天然氣電廠和燃煤電廠的環(huán)境影響比較
注：1原煤熱值按全國平均值19678kJ/kg(4700kcal/kg)計；
2原煤含硫按1.1%，灰份按27%計；
3年耗煤量150萬噸，除塵效率98.5%；
4燃天然氣電廠值取國外資料
由于天然氣燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)是最理想的發(fā)電方式，世界燃氣輪機發(fā)電裝機容量大幅度增長。1996年6月到1997年5月世界燃氣輪機訂貨總功率數(shù)28222MW，1998年6月到1999年5月訂貨總功率翻了一番，達到64254MW。燃氣輪機發(fā)電已是電力結構中的重要組成部分，在新增發(fā)電容量中更占主要份額。據(jù)報告美國南方電力公司發(fā)電新增裝機容量中燃氣輪機和聯(lián)合循環(huán)占90%以上。
二我國燃氣輪機發(fā)電應是電力結構中的又一重要組成部分
世界能源結構中，煤炭仍是最豐富的資源。預測全球石油儲量尚可開發(fā)60年，天然氣有120年，煤炭則有200年。我國對煤炭的依賴尤為重要。中國是煤炭大國，現(xiàn)探明的天然氣儲量有限，應用天然氣還要依靠進口，在天然氣發(fā)電方面也剛起步。我國以燃煤火電為主的狀況將會持續(xù)一個漫長的歲月。
但是我國應積極發(fā)展天然氣燃氣輪機發(fā)電，目的是優(yōu)化我國電力結構，提升我國電力技術水平。這就要求充分發(fā)揮天然氣燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的優(yōu)點，來加速發(fā)展我國天然氣發(fā)電。
燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電與常規(guī)火力發(fā)電相比，除具有熱效率高、排放污染少外，還具有靈活機動、調(diào)峰性能好，以及投資低、建設周期短、占地面積少等一系列優(yōu)點。
燃氣輪機和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在電力結構中最適當?shù)奈恢没蛴猛臼牵?/p>
1人口密集地區(qū)、經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)；2負荷中心或電網(wǎng)末梢，以及用電極度緊張地區(qū)；
3主要用于電網(wǎng)的調(diào)峰
隨著我國國民經(jīng)濟高速發(fā)展和人民生活水平的提高，在相當長的時期內(nèi)，我國一方面會存在電力緊張的狀況，另一方面電力負荷常常是多變、復雜且具有不穩(wěn)定性，例如：
1隨著電力總量增長，負荷峰谷差矛盾十分突出；
2社會專業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的提高，促進地區(qū)性電力負荷分布不平衡；
3農(nóng)村城市化和偏遠地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，全國大電網(wǎng)建設仍跟不上廣大地區(qū)發(fā)展用電需求；
4電力負荷的季節(jié)性變化也越來越大。
此外大型水電站和核電站建成后在電網(wǎng)中以基本負荷發(fā)電，電網(wǎng)則急需配置充分的調(diào)峰機組。
可見，我國必須將火電、水電、核電和各種先進的發(fā)電技術相結合，也必須加快發(fā)展天然氣燃氣輪機發(fā)電技術。燃氣輪機應以其自身特點在電網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。燃氣輪機發(fā)電應是電力結構中的又一重要組成部分。
三燃用天然氣的分布式燃氣輪機冷、熱、電聯(lián)供，可望為解決電力負荷峰谷差找到有效途徑。
隨著經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高，用于空調(diào)、取暖的電力負荷明顯增加，造成日負荷和季節(jié)性負荷的峰谷差，這是世界各工業(yè)國家普遍存在的問題。我國現(xiàn)今人均用電擁有量遠遠低于工業(yè)發(fā)達國家的水平。我國電力的增長，其中一大部分將是滿足生活用電的增長。生活用電包括取暖、空調(diào)等各方面的電力消耗，伴隨著電力負荷的增長又加劇峰谷差的擴大。
按深圳市統(tǒng)計為例，2000年月最大負荷為210～339.5萬千瓦，月用電量為83177～187048萬千瓦時，季節(jié)性峰谷差達129.5萬千瓦；2002年月最大負荷為296.7～480萬千瓦，月用電量為112630～261780萬千瓦時，季節(jié)性峰谷差達183.3萬千瓦。據(jù)預測今年深圳市最高負荷將達到600萬千瓦，季節(jié)性峰谷差將超過200萬千瓦。據(jù)深圳市供電部門預計，深圳市現(xiàn)有空調(diào)負荷很可能超過100萬千瓦。
在電力發(fā)展中可按滿足高峰負荷來擴大裝機容量，必須配備一批調(diào)峰機組或增加備用容量。這將會帶來電網(wǎng)調(diào)整的困難，也影響電網(wǎng)建設的經(jīng)濟性。當代電力系統(tǒng)在繼續(xù)發(fā)展以大型機組為核心大電網(wǎng)的同時，又注重中、小型發(fā)電的互補作用。以天然氣直燃的微型燃氣輪機分布式冷、熱、電聯(lián)供，可使用管網(wǎng)或車運天然氣，大大減少在電網(wǎng)上的耗電，可化解電網(wǎng)峰谷差矛盾，提高電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟性，這已成為當代電力發(fā)展中的又一熱點。
微型燃氣輪機簡單循環(huán)效率達40%，壽命45000小時。微型燃氣輪機用于能源綜合利用的冷、熱、電聯(lián)供熱效率可達80～90%。目前美國、歐洲、日本都已批量生產(chǎn)微型燃氣輪機，其性能見表3。
表3先進微型燃氣輪機主要性能指標
性能指標
高效率燃料—電力轉(zhuǎn)換效率至少為40%，熱電聯(lián)產(chǎn)效率>85%
環(huán)境氮氧化物（NOx）<7ppm(燃天然氣)
耐久性大修期之間可靠運行1000小時，運行壽命至少為45000小時
發(fā)電費用系統(tǒng)成本<500美元/kW，發(fā)電費用能與市場應用替代方案（包
括電網(wǎng)）具有競爭力
燃料適應性可選用多種燃料，包括柴油、乙醇、垃圾掩埋場瓦斯和生化燃料
我國科技部863計劃中有自主產(chǎn)權微型燃氣輪機的開發(fā)項目，正在試制100kW渦輪初溫900℃，簡單循環(huán)供電效率29%的微型燃機，2004年將制成樣機。我國發(fā)展天然氣微型燃氣輪機的冷、熱、電聯(lián)供的條件逐步具備，這將為我國解決峰谷差矛盾找新的出路。
四應根據(jù)天然氣燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的特點研究制定合理的政策，進一步推動天然氣發(fā)電的發(fā)展。
當前我國天然氣燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電正處于起步階段，國家尚無完善的政策法規(guī)按燃機電廠在電網(wǎng)中發(fā)揮的特殊作用來制定合理的電價。而天然氣作為優(yōu)質(zhì)燃料，價格偏高，且國內(nèi)價格比現(xiàn)行國際價格更高。天然氣燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在經(jīng)濟上與常規(guī)燃煤火力發(fā)電機組相比還缺少競爭力，而這點常常會限制新穎發(fā)電技術發(fā)揮作用，影響我國電力建設的普遍水平（見表4）。
表4天然氣燃氣／蒸汽聯(lián)合循環(huán)與常規(guī)火力機組的燃料成本的比較
天然氣燃氣／
蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電常規(guī)燃煤火力發(fā)電
燃料單價1.45/m3360元／標煤噸
燃料熱值8942kcal/m37000kcal/kg
熱效率55.4%35%
單位燃料消耗量0.162kg/kw•h0．370kg/kw•h
燃料成本0.2354元／度0.1332元／度
在市場經(jīng)濟發(fā)展規(guī)律支配下，根據(jù)同網(wǎng)、同質(zhì)、同價和公平競爭的原則，天然氣燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的重要作用，應在經(jīng)濟價值上合理的反映出來。
例如天然氣燃氣輪機在電網(wǎng)中擔當調(diào)峰或作備用容量，首先會使機組頻繁起停，直接影響經(jīng)濟性和降低設備維修間隔周期，增加運行成本。根據(jù)燃氣輪機經(jīng)濟性和可靠性的統(tǒng)計規(guī)律，機組起停一次相當于10~20個當量運行小時。承擔電網(wǎng)調(diào)峰作用的燃氣輪機，年起停次數(shù)一般大于300次以上，相當于增加了3000~6000個運行小時數(shù)。如果實際運行3500小時，機組當量運行小時數(shù)已達6500~9500小時。
再考慮到調(diào)峰機組在負荷低谷時段不發(fā)電，在高峰或平峰時段也常減負荷，機組年運行小時數(shù)經(jīng)折合后約為3500小時。若是擔當電網(wǎng)備用的機組其年運行小時數(shù)更低。年運行小時數(shù)低的調(diào)峰機組比以基本負荷連續(xù)長期運行機組的運行成本將隨運行小時數(shù)的減少而成比例增加。因電網(wǎng)需要而擔當調(diào)峰任務的機組，折合年運行小時3500小時，但發(fā)電的價值卻與7000小時左右的基本負荷相當。
調(diào)峰機組只能依靠合理的峰谷電價差來彌補其調(diào)峰帶來的經(jīng)濟損失。發(fā)改委[2003]14號文確定峰、谷時段電價差在2~5倍之間。實際價格差應取在上限才趨向合理。
此外，對燃氣輪機低排放污染的優(yōu)點在電價上也應反映。這項電價的補償應與常規(guī)燃煤火力發(fā)電因必須采用脫硫工藝而得到的補償相當。例如深圳媽灣4＃機組總投資15億，其中海水脫硫設備投資2.17億，約占總投資額的14.5％。其4＃機組的電價由當前的0.52元／度提高到0.57元／度。燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠的環(huán)保電價補償政策可參考這種電價補償?shù)姆椒▉碇贫ā?/p>
人口是影響能耗的重要因素，全球人口的增加將造成能耗增加，導致大氣層中二氧化碳濃度上升，使氣溫上升，全球變暖。
在發(fā)電領域減少二氧化碳產(chǎn)生的途徑包括：提高發(fā)電效率減少燃耗；采用原子能發(fā)電；使用再生(天然)能源。每單位發(fā)電量二氧化碳的產(chǎn)生，以礦物燃料發(fā)電最高，特別是燒煤電廠。再生能源發(fā)電雖然設施的建造會產(chǎn)生二氧化碳，但發(fā)電本身不會產(chǎn)生二氧化碳。因此，增加使用再生能源發(fā)電和有效使用礦物燃料，是抑制產(chǎn)生二氧化碳的有效方法。
再生能源發(fā)電技術可分為水力發(fā)電；風力發(fā)電；太陽能發(fā)電(太陽─熱發(fā)電和光伏發(fā)電)；海洋發(fā)電(海洋-熱能轉(zhuǎn)換、潮汐、洋流、海波)；地熱發(fā)電。
水力發(fā)電
水力發(fā)電是目前發(fā)電技術中每單位發(fā)電量產(chǎn)生二氧化碳最低的。它不會產(chǎn)生破壞環(huán)境的物質(zhì)；在徑流式水電站的情況下，也不需要水庫，對保護環(huán)境最為有利。在水庫型和抽水儲能型電站情況下，必須考慮水庫建造對環(huán)境的影響。
風力發(fā)電
歐洲和美洲在風力渦輪的發(fā)展上處于領先地位，隨著在美國公用事業(yè)管理政策條例(PURPA)的制定和加州減免賦稅，它們的實際應用迅速取得進展。三菱重工(MHI)已在美國加州安裝了660臺275千瓦級的風力渦輪。實際應用的這些渦輪機，其輸出功率范圍從100千瓦到600千瓦，而兆瓦級的風力渦輪目前正處于中試階段。在日本，迄今輸出功率最高為300-400千瓦，但MHI開發(fā)的500千瓦級的渦輪在1996年10月已成功運轉(zhuǎn)。
太陽-熱發(fā)電
太陽能發(fā)電技術可分為太陽-熱發(fā)電和光伏發(fā)電。在前一種情況下，通過搜集的太陽熱能，用水或低沸點流體直接或間接產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機；在后一種情況下，通過p-型和n-型半導體的組合，將陽光直接轉(zhuǎn)換為電。太陽-熱發(fā)電又分為直接和間接(二元循環(huán))型發(fā)電系統(tǒng)。在前一種情況下，使用一臺冷凝器，通過直接產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動汽輪機；而在后一種情況下，是在主系統(tǒng)使用一種沸點高于水的熔鹽或液態(tài)鈉，通過熱交換加熱輔助系統(tǒng)內(nèi)的工作流體-水或低沸點流體產(chǎn)生蒸汽。雖然前一種系統(tǒng)簡單，但熱效率低于后者，難以在高溫下取得蒸汽，需要輔助燃料點火。
在日本已建成輸出功率1000千瓦的中試裝置，應用了塔型和曲線-直線型冷凝器，用熱水蓄熱設施予以補充。美國在1982年開始對10兆瓦級的發(fā)電機進行研究，隨后建成了實際應用輸出功率超過30兆瓦的裝置。
再生能源發(fā)電尚有一些問題需研究解決：
(1)由于日光能量密度低(在白天，最高每平方米1千瓦)，要放置太陽熱能收集器需要巨大的空間。
(2)太陽輻射的強度變化大，因發(fā)電取決于時間和天氣，所以不能實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電。
(3)由于難以通過熱積累把蒸汽的溫度提高到一個高水平，所以不能實現(xiàn)高效率的蘭金循環(huán)(總效率10%～15%)。
為減少成本，實現(xiàn)電力的穩(wěn)定供應和提高效率，要解決的問題(1)必須改善拋物面反向鏡型和定日鏡塔型系統(tǒng)的熱收集效率；(2)必須應用一補充鍋爐或蓄熱系統(tǒng)；(3)需使用一個二元循環(huán)提高溫度，并通過應用低沸點混合液體改善蘭金循環(huán)。
光伏發(fā)電
應用光伏發(fā)電所產(chǎn)生的二氧化碳量僅次于水力發(fā)電技術，也不會產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)，是一種理想的干凈發(fā)電技術。為發(fā)電提供能量的日光是無限的。假定在白天太陽輻射的最高強度是每平方米1千瓦，發(fā)電效率為10%，整個地面上每年可能的發(fā)電量為1.4億億度，大約相當于全世界能耗量的100倍。這意味著如果把太陽電池放置于不到全球陸地面積的1/100，或其沙漠面積的1/20，所發(fā)電量就足以滿足全世界能量的需求。
這種再生能源每單位面積的輸出功率密度低，所需要的面積大約為燒煤電站的20倍。在美國和印度，沙漠面積巨大，目前正在進行的計劃是建造188兆瓦(美國)或50兆瓦(印度)的光伏發(fā)電廠。由于世界上有許多地區(qū)適用于大規(guī)模光伏發(fā)電，作為新日照計劃的一部分，發(fā)展一種全球性的干凈能源系統(tǒng)，即世界能源網(wǎng)(WENET)正在進行中，該計劃的目的是，在這些地區(qū)實現(xiàn)中央光伏發(fā)電，用所發(fā)出的電使水分解產(chǎn)生氫，氫既可用做能源，又可用做蓄能和輸能介質(zhì)。從保護全球環(huán)境和能量生產(chǎn)角度看，實現(xiàn)這一計劃很重要。
地熱發(fā)電
可供發(fā)電的地熱資源可粗分為蒸汽、蒸汽和熱水二相流、熱水。地熱蒸汽可不加處理直接引入汽輪機；而二相流被分為熱水和蒸汽，熱水通過閃蒸器變?yōu)檎羝?，引入汽輪機的低壓側(cè)。在熱水情況下，可采用上述的二元系統(tǒng)(通過使用主系統(tǒng)一側(cè)的熱水使輔助側(cè)的低沸點液體蒸發(fā)，并通過低沸點液體驅(qū)動渦輪)。
自從1966和1967年9.5兆瓦、11兆瓦的電站(由日本三菱重工安裝)分別投入運行以來，目前在日本正在運行的裝置有18臺，約生產(chǎn)530兆瓦的電。以間歇泉電站的容量最高，為151兆瓦。美國目前正在運行的間歇泉電站，功率在100萬千瓦以上。
日本三菱重工的技術得到高度評價，它通過單級或雙級閃蒸系統(tǒng)，將熱水變?yōu)檎羝⒄羝霚u輪的中壓或低壓段，這樣，雙相流熱資源就得到了有效應用。
這種雙級閃蒸系統(tǒng)于1977年投入商用，目前用在60多臺發(fā)電裝置。
從有效使用小規(guī)模地熱資源觀點看，預計未來會發(fā)展小型(便攜式)發(fā)熱發(fā)電裝置。
洋能發(fā)電
當今世界，環(huán)境污染日益加劇，環(huán)境保護已成為國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。臨沂市是魯西南重要的商貿(mào)樞紐，近幾年來，隨著商貿(mào)批發(fā)市場規(guī)模的發(fā)展，城市人口迅速增加。相應的城市生活垃圾的數(shù)量也在急劇增加，據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在每天產(chǎn)生城市生活垃圾約600噸左右，并以每年平均10%增長率遞增。臨沂市政府把垃圾處理列為99年度市政府“為民十大工程”之一，決定投資5000萬元，在臨沂市城西北36公里處征地1500畝，用于城市生活垃圾的填埋。一期工程先征地500畝，現(xiàn)在正在進行勘探、水文調(diào)查、基礎處理等前期工作。
城市生活垃圾的處理方法主要有填埋、堆肥、焚燒等。填埋法方便易行，處理量大，是現(xiàn)在城市垃圾處理的一種主要方法，但是易造成二次污染，特別是垃圾中的一些有毒有害物質(zhì)填埋腐爛后，滲透到地下，引起地下水的污染；同時產(chǎn)生的一些有害氣體
造成環(huán)境的二次污染，并且需占用大量的土地。焚燒法是最有效的方法，使城市垃圾處理基本上達到了減容化、無害化和能源化的目的。垃圾焚燒后，一般體積可減少90%以上，重量減輕80%以上；高溫焚燒后還能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物質(zhì)，可有效地控制二次污染。垃圾焚燒后產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電供熱，實現(xiàn)了能源的綜合利用。
2垃圾發(fā)電供熱技術的可行性分析
城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術在國外已有四十多年的歷史，最先利用垃圾發(fā)電的是德國和法國，近幾十年來，美國和***在垃圾發(fā)電方面的發(fā)展也相當迅速。目前，***擁有垃圾發(fā)電廠一百多座，發(fā)電總?cè)萘吭?20MW以上，單臺設備最大處理垃圾能力為552噸/日。
我國垃圾焚燒發(fā)電供熱技術起步較晚，現(xiàn)在還處于研究開發(fā)階段?，F(xiàn)已建立的部分垃圾發(fā)電站，基本上是引進國外的設備和技術。我國第一座垃圾發(fā)電站是在深圳，引進的是***三菱重工生產(chǎn)的兩臺爐排式垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置500kW的汽輪發(fā)電機組來發(fā)電供熱。1992年又上了一臺杭州鍋爐廠(引進***三菱重工技術)制造的垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置1500kW汽輪發(fā)電機組。在上海、天津等城市也相繼與法國、澳大利亞等國家合作建設垃圾發(fā)電廠。引進的這些垃圾鍋爐基本上都是爐排爐，價格昂貴，而且在燃用低熱值、高水份的垃圾時，為了保證鍋爐的正常燃燒，達到需要的工藝參數(shù)，必須添加燃料油，運行成本較高，經(jīng)濟效益差。發(fā)展適合我國國情的垃圾焚燒爐，實現(xiàn)設備國產(chǎn)化，達到低污染和高效燃燒是眾多科研單位和生產(chǎn)廠家正在研究開發(fā)的課題。
流化床燃燒技術是本世紀六十年代迅速發(fā)展起來的一種新型清潔燃燒技術。他利用爐內(nèi)燃料的充分流動、混合，達到高效燃燒。我國在利用流化床燃燒技術燃用低熱值燃料方面處于國際領先水平。特別是浙江大學熱能工程研究所多年來進行廢棄物(如洗煤泥、煤矸石、城市生活垃圾等)的研究開發(fā)和應用。成功開發(fā)出異重流化床城市生活垃圾焚燒技術，可實現(xiàn)高效清潔燃燒。采用流化燃燒技術焚燒垃圾的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
a操作方便，運行穩(wěn)定。由于流化床床料為石英沙或爐渣，蓄熱量大，因而避免了床的急冷急熱現(xiàn)象，燃燒穩(wěn)定。垃圾的干燥、著火、燃燒幾乎同時進行，無需復雜的調(diào)整，燃燒控制容易，易于實現(xiàn)自動化和連續(xù)燃燒。
b設備壽命長。爐內(nèi)沒有機械運動部件，使用壽命長。
c可采用全面的防二次污染的措施。對焚燒時產(chǎn)生的有害物質(zhì)進行處理，在不增加太多投資的前提下，可將NOX、SO2等氣體排放控制在國家標準以下，爐渣呈干態(tài)排出，便于爐渣的綜合利用。
d流化床焚燒爐由于爐內(nèi)燃燒強度和傳熱強度高，相同垃圾處理量的流化床焚燒爐和爐排爐相比體積要小，故而投資小，適應于大型化發(fā)展。
e燃料適應性廣，可燃燒高水分、低熱值、高灰分的垃圾，床內(nèi)混合均勻，燃盡度高，使垃圾容積大大減少，特別適應于垃圾熱值隨季節(jié)變化很大的特點。
因此，流化床垃圾焚燒是一種綜合性能優(yōu)越的焚燒方式，尤其適合我國垃圾熱值低、成分比較復雜的國情。隨著我國人民生活水平的提高，城市生活垃圾中無機物含量將大幅度下降，有機物、紙、塑料等高熱值廢棄物成份逐漸上升，使之具備了能源化利用的可能。當城市生活垃圾隨著季節(jié)變化或影響過低時，為保證供電或供熱，可將垃圾與輔助燃料(如原煤、廢油等)在同一爐內(nèi)混燒。
目前，城市生活垃圾流化床焚燒發(fā)電新技術已應用到商業(yè)化運營的熱電項目上。1998年浙江大學熱能研究所與杭州錦江集團將聯(lián)合開發(fā)的此項技術應用到余杭熱電廠，把余杭熱電廠原有的一臺35t/h鏈條鍋爐改造為垃圾流化床焚燒爐，燃用杭州市部分地區(qū)的城市生活垃圾。鍋爐經(jīng)改造后，單臺爐日處理垃圾150～250噸，同時補充部分輔助燃料--原煤，以保證熱電廠的正常供熱和發(fā)電。
余杭熱電廠的垃圾焚燒爐至今已運行十個月，運行狀況良好。其運行情況如下：垃圾焚燒爐運行穩(wěn)定，各項技術參數(shù)和指標均達到了設計要求，保證了發(fā)電機組的正常運行；最長連續(xù)運行時間超過一個月；平均每小時焚燒垃圾約7噸，最大量可達到11噸/小時；對垃圾成分、熱值隨季節(jié)性變化和適應性好。
通過以上的分析說明，在我國發(fā)展垃圾發(fā)電，在技術上已經(jīng)有了很大的突破，特別是近幾年來循環(huán)流化床燃燒技術發(fā)展迅速，為垃圾焚燒技術的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。目前，我國各地熱電廠循環(huán)流化床鍋爐的數(shù)量正在大幅度上升，并向大型化發(fā)展，運行操作和管理水平在不斷提高，并趨于成熟，對垃圾流化床焚燒爐的推廣應用又創(chuàng)造了較好的環(huán)境。
3方案的選擇
垃圾焚燒發(fā)電項目建設方案的確定，應從本地的實際情況出發(fā)，結合城市發(fā)展水平而定。國外的技術比較成熟，但設備的價格昂貴，投資太大，一般中小城市難以承受。采用國內(nèi)的技術和設備，投資小，很適合我國的國情。一般來說，在一個城市是新建一座垃圾焚燒發(fā)電廠，還是利用現(xiàn)有的熱電廠進行改造，應進行可靠的分析和研究。筆者認為，利用現(xiàn)有的小熱電廠進行改造將比新建一座更有利，分析如下：
王云翠等：開發(fā)垃圾發(fā)電技術實現(xiàn)熱電持續(xù)發(fā)展
熱電技術2000年第1期(總第65期)
a新建一座垃圾發(fā)電廠，在整體布局和結構上可能合理些，但投資較大，如新建一座日處理垃圾300～500噸中型垃圾發(fā)電廠，要建3×35t/h鍋爐+2×6MW汽輪發(fā)電機組，需投資1.4～1.5億元。投資大，產(chǎn)出低，項目經(jīng)濟效益低下。
b熱電廠在現(xiàn)有的基礎上進行改造，可以利用原有的生活辦公設施及生產(chǎn)廠區(qū)和配套設備，節(jié)省投資，見效快。同時，進行改造也可以有兩個方案；一是在熱電廠廠地允許的情況下，建新的垃圾焚燒爐和發(fā)電機組，那樣機組分布較合理，但在目前電力需求趨于飽和的情況下，新機組發(fā)電并網(wǎng)比較困難；原有的鍋爐進行改造，配套熱電廠現(xiàn)有的機組，比較容易操作，可以節(jié)省大量的投資，實施容易，能起到事半功倍的效果。
臨沂熱電廠位于臨沂市西南部的工業(yè)區(qū)內(nèi)?，F(xiàn)有3×35t/h鏈條鍋爐+1×75t/h循環(huán)流化床鍋爐和1×C6+1×B6+1×C12中溫中壓汽輪發(fā)電機組。供熱主管線長20余公里，主要為50余家工業(yè)生產(chǎn)用戶和機關賓館居民采暖供熱?，F(xiàn)有的兩臺35t/h鏈條爐需要燃用優(yōu)質(zhì)煙煤，雖經(jīng)幾次改造，但是效果不大。鍋爐效率低，經(jīng)測試鍋爐熱效率為78%，面臨著被淘汰的可能。如果把鏈條爐改造成流化床垃圾焚燒爐，可以解決臨沂市的垃圾處理問題，同時提高鍋爐的熱效率，適應時代的發(fā)展，對我廠經(jīng)濟效益將有很大的改觀。因此，我們選擇了利用原有鍋爐進行改造的方案。
4鍋爐改造方案
4.1鍋爐本體改造
鍋爐改造維持原爐膛中上部及尾部煙道不變，將爐膛下部爐排及渣斗拆除，使爐下部改為流化床密相燃燒區(qū)，密相區(qū)內(nèi)布置傾斜埋管。埋管采用加裝鰭片和噴涂方式防止磨損。爐體水冷壁內(nèi)側(cè)敷有耐火層，防止磨損。鍋爐本體外部的汽水管道系統(tǒng)不變。增加了流化風室及布風板、風帽，阻力大大增加，原有風機壓頭不能滿足要求，所以選用高壓頭送風機。引風機也需改型。在爐膛出口設置分離器和返料器，經(jīng)分離器分離下的顆粒可實現(xiàn)爐內(nèi)循環(huán)，增加其停留時間，這樣大大提高燃燒效率，且尾部受熱面的磨損程序大大減輕。
4.2垃圾處理系統(tǒng)
生活垃圾由汽車運至廠內(nèi)垃圾儲存?zhèn)}，在廠內(nèi)渣場位置建一座半地下的全密封的垃圾庫。
與現(xiàn)在的輸煤棧橋并行建一條密封的耐腐蝕的垃圾輸送皮帶。垃圾儲存?zhèn)}內(nèi)設有破碎機，單梁吊車。并設有電磁去鐵器、污水泵等。垃圾運至庫內(nèi)，經(jīng)垃圾爐前處理系統(tǒng)送入爐內(nèi)。預處理系統(tǒng)一方面可打碎特大垃圾及塑料袋、木板、玻璃瓶、磚塊石塊等雜物，同時也可使垃圾均勻入爐，破碎后的垃圾用吊車抓到輸送帶上，送到爐前，經(jīng)往復式給料機送入爐內(nèi)。
采用吸風管將垃圾坑內(nèi)散發(fā)的臭氣吸至爐內(nèi)，進行燃燒脫臭，不讓垃圾臭氣彌散。垃圾中的污水收集在坑底廢液池內(nèi)，然后經(jīng)泵噴射至爐內(nèi)流化床段上方焚燒，使其充分裂解，減少污染。
4.3焚燒系統(tǒng)
因垃圾焚燒爐是鏈條爐改造的，用石英砂或爐渣作床料。每小時燃燒垃圾6～9噸。垃圾進入焚燒爐后，與熾熱的床料混合焚燒，由于流化床良好的橫向混合特性，可確保床內(nèi)焚燒能保持穩(wěn)定運行。焚燒爐內(nèi)設計溫度和煙氣停留時間分別為850℃和3秒左右，并保持強烈混合，使有害成分在爐膛內(nèi)充分裂解和破壞。高溫煙氣從爐膛出口至過熱器、省煤器、空氣預熱器、煙氣處理裝置和電除塵器，最后經(jīng)煙囪排入大氣。
由于垃圾熱值受來源、氣候、季節(jié)等因素的影響很大，為達到高效低污染焚燒的目的，用煤充當輔助燃料。
點火采用床下自動點火系統(tǒng)，經(jīng)預燃室進入風室，關入爐膛。
整個除灰系統(tǒng)處于干式密封狀態(tài)，因此避免了廠區(qū)內(nèi)粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。
4.4熱工控制系統(tǒng)
焚燒爐采集了較全面的運行參數(shù)，供垃圾焚燒爐運行調(diào)節(jié)、操作與檢測，主要參數(shù)有各主要部分的溫度顯示與記錄，各主要部分的壓力顯示，主要管路的流量，爐膛含氧量。另外控制系統(tǒng)除含有常規(guī)溫度、壓力、流量、遠控、報警等功能外，還配套垃圾預處理及焚燒爐內(nèi)重要部位的實時工業(yè)電視監(jiān)視?？紤]到垃圾的臟臭等特殊性，絕大多數(shù)的調(diào)節(jié)手段均集中于主控室內(nèi)，使運行人員工作強度降低，提高了工作效率。
4.5鍋爐廠用電系統(tǒng)
本期工程廠用電采用380伏電壓，利用原有的廠用電系統(tǒng)。本期工程不再增加低壓廠用變壓器。
4.6環(huán)保措施
垃圾流化床鍋爐是城市解決環(huán)保問題的重要設施，對保護環(huán)境、減少污染起到了很大的作用。垃圾處理實現(xiàn)了減量化、資源化、無害化，解決了困擾城市發(fā)展的一大難題，保護了人民身心健康，美化了城市環(huán)境，提高了人民的生活質(zhì)量。垃圾流化床鍋爐本身亦采取了一系列措施來解決產(chǎn)生的污染問題。
4.6.1建立全密封的垃圾庫。將垃圾存放在垃圾庫中，并用吸風管將垃圾坑內(nèi)散發(fā)的惡氣送入爐內(nèi)做二次風，運行燃燒脫臭；垃圾底部設有一廢液池，收集污水，當達到一定量后，把污水噴射到爐內(nèi)流化床段上方焚燒，使用充分分解，減少污染。
4.6.2垃圾在垃圾庫中經(jīng)簡單破碎后，經(jīng)一條全密封的皮帶送入爐內(nèi)。爐內(nèi)設計溫度為850℃左右，煙氣停留時間為3秒左右，爐內(nèi)床料并保持充分混合，使有害成分在爐膛內(nèi)充分裂解、破壞、焚燒。
4.6.3采取較全面的防止二次污染的措施，對焚燒時產(chǎn)生的有害的物質(zhì)進行了處理，可將NOX、SO2及HCl等氣體控制在國家標準之下。為進一步凈化尾氣，在尾部安裝了脫除有害氣體的煙氣處理裝置。爐渣呈干態(tài)排出，無渣坑廢水，亦不需處理重金屬污水的設備。
當處理含硫或含氯高的垃圾時，基于流化床燃燒方式的優(yōu)點，采用爐內(nèi)加石灰石可脫除SO2和HCl。
4.6.4由焚燒爐尾部排出的飛灰經(jīng)過電除塵器，飛灰濃度低于國家標準，排出煙囪。整個系統(tǒng)處于干式密閉狀況，因此避免了廠區(qū)內(nèi)的粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。
5垃圾焚燒發(fā)電項目的經(jīng)濟性分析
熱電廠現(xiàn)有的三臺35t/h鏈條爐改造為流化床垃圾焚燒爐后，日處理垃圾能達到600噸，配置一臺C12MW的汽輪發(fā)電機組，原熱力系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)不變，新建垃圾處理系統(tǒng)。項目經(jīng)濟性分析如下：
整個改造工程需要投資4800萬元左右；
銷售收入按設備的容量計算，銷售電、汽年收入約5360萬元；
年運行費用約4100萬元；
年銷售稅金及附加費約350萬元；
年獲利潤約900萬元(包括所得稅)；
項目投資回收期約5.5年；
總投資利率約18.8%；
總投資利稅率約26.2%；
該項目在財務上是可行的。
垃圾焚燒發(fā)電供熱項目是一項社會公益事業(yè)，主要體現(xiàn)了社會效益。同時熱電廠通過技術改造，設備更新?lián)Q代，取得了一定的經(jīng)濟效益，找到了新的經(jīng)濟增長點，實現(xiàn)了熱電廠的可持續(xù)發(fā)展。
6結束語
6.1結論
6.1.1城市生活垃圾焚燒發(fā)電供熱屬一項新興的產(chǎn)業(yè)，它解決了城市垃圾造成的污染。與填埋、堆肥相比節(jié)省了大量土地，減少了二次污染，同時充分利用了再生能源，達到了對垃圾處理的減容化、無害化、資源化的目的，社會效益顯著。
6.1.2城市生活垃圾焚燒技術已日漸成熟，已實現(xiàn)了垃圾焚燒爐設備全部國產(chǎn)化，并有示范工程，而且已顯示出它的可靠性、穩(wěn)定性。我國的垃圾焚燒發(fā)電供熱事業(yè)已初露端倪，并已納入產(chǎn)業(yè)化軌道，其發(fā)展勢頭迅猛。據(jù)有關部門資料介紹，北京、天津、武漢、長沙、南京、溫州、汕頭、珠海、中山等城市都有發(fā)展規(guī)劃。至2000年，全國將建有大中型垃圾發(fā)電廠3～5座，小型工廠10～15座，至2010年，各地將建有各類垃圾能源工廠150～200座。我省已有荷澤、平度、棗莊等市垃圾發(fā)電廠已立項及設備訂貨。
6.1.3熱電廠的原有鍋爐設備特別是35t/h鏈條爐效率低，要求煤種好，需要進行更新改造。改為垃圾焚燒鍋爐后，技術水平高，是一條優(yōu)化組合資產(chǎn)，節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟效益的開拓之路。
6.2建議
城市生活垃圾焚燒發(fā)電供熱工程是一個社會公益和環(huán)保事業(yè)，它體現(xiàn)出巨大的社會環(huán)保效益，并且又是一個投資高，技術密集型的企業(yè)。就其性質(zhì)來講，它屬于綜合利用高新技術產(chǎn)業(yè)項目。它的發(fā)展需得到各級政府及有關行業(yè)的支持配合，國家應加大力度，研究落實扶持政策，促進該項目順利運行。它應該享受有關的優(yōu)惠政策。
6.2.1按照國家有關規(guī)定，該項目銀行應優(yōu)先安排基本建設貸款，并給予一定比例的財政貼息。
6.2.2垃圾發(fā)電的電量應全部上網(wǎng)，電力主管部門不安排該項目機組作調(diào)峰運行。
6.2.3垃圾發(fā)電供熱機組的并網(wǎng)運行電價、供熱熱價在還款期內(nèi)應實行“生產(chǎn)成本+本付息+合理利潤”的定價原則。
6.2.4該項目企業(yè)所得稅、增值稅要按照資源綜合利用企業(yè)和高新技術企業(yè)的規(guī)定執(zhí)行。
