世界垃圾危机 能否成为中国垃圾发电装备制造业的机遇?

来源:观察者网

作者:镭射

6月28日,上海老港再生能源利用中心二期(以下简称“老港二期”)宣布正式启用。该项目配置8条750吨/日的机械炉排炉焚烧线和3台50兆瓦凝汽式汽轮发电机组。全部马力开足后,日均处理垃圾量可达6000吨。届时,老港一、二期工程总焚烧处理生活垃圾将达300万吨/年,约占上海市居民年产生垃圾总量的1/3,成为全球规模最大的垃圾焚烧厂。

看到这条新闻,让我想起观察者网前段时间的另一则报道——《这座韩国最大垃圾山,已经烧了3个月》:

韩国庆尚北道义成郡,2月的一个早晨,6名工人穿着脏兮兮的工作服,戴着防毒面具,爬上一座15米高的垃圾山,试图浇灭火焰。但是,他们浇灭一处,另一处又烧了起来。

而这场垃圾山大火,已经烧了3个月,还看不到结束的迹象。

据美国有线电视新闻网(CNN)当地时间3月3日报道,义成郡的这座垃圾山是韩国最大的垃圾堆,从去年12月就开始燃烧,熊熊的火焰凸显出人口稠密的韩国的垃圾危机。自从2018年1月1日中国禁止“洋垃圾”进入国内以来,韩国对中国的塑料垃圾出口下降了90%以上。

韩国政府表示,今年计划从这座燃烧的山上清除2.1万吨垃圾,但剩下的14.9万吨将如何处理尚不清楚。垃圾发电厂老板李元贞(Lee Won-jeong,音译)说,他希望在这个地方建一个焚烧厂,但是他承认,要把所有的垃圾都烧掉需要5年的时间。

类似的情况并不只是出现在韩国。长期以来,中国一直是目前全球最大“固体废物”进口国,据报道,仅2016年一年,中国就进口了730万吨塑料垃圾,耗资37亿美元(50亿新元),占世界进口垃圾总量的56%。在这种情况下,很长时间以来,全球许多国家都将其垃圾和废渣出口到中国,作为解决自身垃圾问题的主要方式。但随着中国政府的一纸“禁废令”——从2018年1月1日起,禁止从国外进口塑料垃圾以及其他20多种可回收材料,中国被许多国家当做“全球最大垃圾场”的时代彻底结束。

中国的禁废令给世界废料回收行业造成的冲击,堪称是“灾难”级的。用北美第一大生活垃圾回收商休斯敦废物处理公司总裁吉姆·菲什的话说:“这几乎就像一夜之间关闭了阀门。”还在禁令生效之前,美国可回收废品的价格就开始一路走低。2017年10月,美国废纸的价格暴跌35%至40%。

日本的日子也不好过。据报道,2018年1到3月间,日本对华废旧瓦楞纸出口量同比减少4成,废纸批发商从回收业者等手中采购废旧瓦楞纸的价格下降了17%。另外,因为中国不再接收进口废物,运输废弃物的日本海运公司遭受的打击也很大。日本海事中心的统计显示,2018年2月,日本对华集装箱运输量同比减少36%,原因在于按品类来看最多的“木材纸浆、废纸、纸类”运输量减少一半。从美国对华运输量来看,纸类等也大幅减少。

失去中国这一最大买家,美国、澳大利亚、日本等“洋垃圾”输出国的垃圾回收公司开始努力寻找替代者,特别是转向对马来西亚和印度尼西亚等东南亚国家出口。可没有哪个国家能够像中国市场那样吸纳如此大量的可回收垃圾。这些国家的承受能力完全不够。

在这种情况下,越来越多的国家开始像韩国那样,受到在本国国内堆积成山的垃圾的困扰。据澳洲新闻网(news.com.au)2009年4月20日报道,由于之前有中国帮忙处理垃圾,因此澳大利亚只有几十个(a few dozen)垃圾处理站。而当中国禁止进口“洋垃圾”以后,澳大利亚的垃圾处理设施却难以处理现有的体量。澳大利亚最大的塑料制造公司Plastic Forests创始人大卫·霍奇(David Hodge)表示:“一直没有人来建造任何(处理垃圾的)基础设施,澳大利亚政府在这方面几乎毫无作为,(因为中国开始禁止垃圾进口)垃圾处理问题已经迫在眉睫。”

不过,正如人们所常说的:机遇往往是和问题并存的。中国停止进口洋垃圾带来的“垃圾危机”,也可以成为垃圾处理行业的一次发展机遇。正如德国联邦环境保护局的哈格纳所说:“从环保的角度来看,对中国的出口条件恶化是件好事,因为可以因此促进德国的垃圾分拣和废物再利用。”“如果垃圾焚烧的需求上升,价格就会被抬高,从而使废品回收更具有竞争力。”而在这方面,中国已经积累了丰富的经验,完全可以将“中国方案”推荐给世界。

传统的垃圾处理方式有三种,即沤肥、填埋和焚烧。和沤肥相比,填埋和焚烧可以兼顾发电,经济效益显著,因此我国近年来在这两个领域投入大量人力物力进行开发,获得了丰硕的成果。在今天世界“垃圾成灾”的情况下,世界垃圾发电相关行业,完全可能成为中国装备制造业出口的一个新领域。

生活垃圾堆积或填埋后,经过微生物分解,会产生以甲烷和二氧化碳为主的混合气体,二者最终各占55%和45%。这种气体是可燃的,其热值大于相当于天然气的一半。前面提到的韩国庆尚北道义成郡的垃圾山大火,就是因为这个原因而导致的。但如果能够对垃圾填埋场进行合理规划,就可以有效的利用垃圾填埋气体进行发电,从而达到变废为宝的目的。

2010年,“垃圾填埋场填埋气综合利用技术示范”项目由科技部、中国科学院和北京市科委联合组织并资助,由中国科学院工程热物理研究所承担完成。项目通过研究,提出了填埋气焚烧、发电的技术方案和设计依据,并实现了4000立方米/小时填埋气焚烧火炬和500kW填埋气发电机组这两项重要设备的国产化。项目获得了北京市科学技术进步奖。该项目的成功,为我国后来大规模开展垃圾填埋气发电奠定了基础。

2012年10月10日,由上海齐耀动力技术有限公司EPC工程总包的当时亚洲最大垃圾填埋气发电项目——上海老港垃圾填埋气发电项目正式并网。老港生活垃圾填埋场由四期工程组成,占地面积达6.5平方千米,日处理生活垃圾接近1万吨,占上海全市垃圾产出量的50%以上,是目前亚洲最大的生活垃圾填埋场之一。

上海老港四期位于上海市南汇区老港镇东侧的东海滩涂边,占地面积3.36平方公里,垃圾填埋气发电项目基于四期填埋场,由7×1409kW垃圾填埋气体内燃发电机组+5100立方米/小时沼气预处理装置组成,项目设计生产能力为日处理城市生活垃圾4900吨,年利用填埋气8100万立方米,相当于3.78万吨标准煤;年输送电力1.1亿千瓦时,年均二氧化碳减排量约66万吨。该项目实现满负荷生产后,能提供约10万户居民的日常用电。由此可见,由中国“出口”垃圾填埋场+垃圾填埋气发电的整体解决方案,完全可行。

垃圾发电的另一个方式是焚烧。与堆肥、填埋等方式相比,焚烧是最具减量化、无害化和资源化优势的垃圾处理方式,因此它也成为了我国城市垃圾处理方式的首选。我国的生活垃圾焚烧厂建设从80年代开始起步,“十五”期间开始进入快速发展阶段,根据发改委印发的《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》,垃圾焚烧在全国城镇生活垃圾处理方式中所占比例将由2015年的31%提高至2020年的54%。在这种情况下,一些国内装备制造企业开始进入这一领域,实现了垃圾焚烧设备的国产化。

一般说来,目前主流的焚烧炉的型式可分为机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转窑焚烧炉这三类。其中,回转窑燃烧炉主要用于工业固体废弃物的焚烧,用于焚烧生活垃圾的主要是机械炉排焚烧炉和流化床焚烧炉。

机械炉排炉属于垃圾层燃焚烧炉,以炉排块构成炉床,炉排分为干燥区、燃烧区、燃尽区,靠炉排间的相对运动使垃圾不断翻动、搅拌并推向前进,垃圾依次通过炉排上的各个区域,直至完全燃尽排出。正常运行时,炉温维持在850℃~950℃,一般情况下,燃烧发出的热量可以维持炉温,垃圾热值偏低的情况下,需要喷入燃料油作为辅助燃料。使用机械炉排炉,垃圾无需预先处理,且单台炉的处理量大,垃圾在焚烧炉内分布均匀,燃烧充分,这是机械炉排炉的最大优点。

与机械炉排炉不同,流化床焚烧炉采用流态化技术进行垃圾焚烧。通常在炉内设置石英砂作为热载体,亦称之为床料。在焚烧垃圾前,先将炉内的热载体加热至600℃以上,使之呈沸腾状流动,垃圾经破碎后投入炉内,流态化的垃圾与热载体充分混合,垃圾水分蒸发,温度升高后开始燃烧。流化床焚烧炉由于有热载体的存在,燃烧稳定、对垃圾变化适应性好、燃烧热效率高,这是它的最大优点。但其缺点也很明显:因为流化床焚烧炉采用流态化燃烧方式,垃圾是经过破碎后与热载体混合燃烧,因此它对进炉垃圾粒度有要求,对垃圾入炉之前的预处理要求比较高。

机械炉排炉的综合性能最好。该炉型进料口宽,无需对垃圾分选和破碎,垃圾焚烧充分,运行稳定,而且烟气净化系统进口粉尘浓度低,可以降低烟气净化系统和飞灰处理费用,非常适合我国和广大发展中国家垃圾分类收集规范化程度低,入炉垃圾成分复杂、含水率较高且热值不稳定的特点,是最适合我国和广大发展中国家城市生活垃圾焚烧发电项目的焚烧炉型。

2018年9月3日,由中国电力工程有限公司(简称中国电工)承建的埃塞俄比亚莱比垃圾发电厂正式竣工投产。莱比垃圾发电厂是非洲第一座垃圾发电厂,也是中埃在环保领域合作的第一个项目。

莱比垃圾发电厂位于埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴市西南郊的科舍垃圾填埋场。50多年来,亚的斯亚贝巴绝大多数的生活垃圾都倾倒在这里,久而久之形成了足有30多米高的垃圾山。这不仅占用大量土地,而且污染地下水及周围环境,不利于生态环境的改善和资源的综合利用。为解决这一问题,埃塞俄比亚政府决定投入1亿美元,兴建莱比垃圾发电厂。

项目于2014年9月开工,2018年9月3日正式投产。项目由2×600吨/日机械炉排焚烧炉+2×25MW汽轮发电机组成,整座电厂采用的都是中国标准和技术,全部设备均来自中国企业。特别是作为核心设备的两台600吨/日机械炉排焚烧炉,是重庆三峰环境产业集团有限公司的产品。这一成功案例证明,中国相关清洁能源企业完全具备“走出去”的能力。希望中国企业能够抓住机会,为“中国制造”闯出一片新的天地。

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