垃圾填埋場(chǎng)沼氣發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀及其前景

1、-中國(guó)沼氣發(fā)電技術(shù)開展現(xiàn)狀與前景展望摘要：本文通過對(duì)中國(guó)沼氣利用現(xiàn)狀和沼氣發(fā)電工程市場(chǎng)前景的調(diào)查與分析，描述了沼氣發(fā)電技術(shù)開展現(xiàn)狀及其能源利用市場(chǎng)潛力，對(duì)影響沼氣發(fā)電商品化和市場(chǎng)化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素和主要障礙進(jìn)展了分析評(píng)價(jià)，并提出了一些對(duì)策和措施。關(guān)鍵詞：沼氣 工程 發(fā)電1、引言生物質(zhì)能是來源于太陽能的一種可再生能源，具有資源豐富、含碳量低的特點(diǎn)，加之在其生長(zhǎng)過程中吸收大氣中的C02，因而用新技術(shù)開發(fā)利用生物質(zhì)能不僅有助于減輕溫室效應(yīng)和生態(tài)良性循環(huán)，而且可替代局部石油、煤炭等化石燃料，成為解決能源與環(huán)境問題的重要途徑。隨著對(duì)環(huán)境的日益重視，人們開場(chǎng)利用各種方式來減少工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的破壞。近十幾年

2、來，在各級(jí)政府有關(guān)部門和企業(yè)的幫助協(xié)調(diào)下，用于處理畜禽糞便及各種生產(chǎn)、生活污水的大中型沼氣工程紛紛上馬，至1998年底，我國(guó)已建成大中型沼氣工程742處，年產(chǎn)沼氣量為16393.94萬立方米；垃圾填埋法產(chǎn)生沼氣是處理城市垃圾的主要方式之一，具有簡(jiǎn)單易行和費(fèi)用較低的特點(diǎn)，同時(shí)還可回收能源，正受到世界各國(guó)的普遍歡迎。目前，全世界共建成4817座垃圾填埋場(chǎng)，每年可回收沼氣51.42億立方米。沼氣是一種具有較高熱值的可燃?xì)怏w，與其它燃?xì)庀啾龋淇贡阅茌^好，是一種很好的清潔燃料，傳統(tǒng)上大多利用沼氣進(jìn)展取暖、炊事和照明，隨著沼氣產(chǎn)量的不斷增加，如何更高效地利用沼氣，成為擺在我們面前的一項(xiàng)課題。2、沼氣發(fā)

3、電技術(shù)進(jìn)展?fàn)顩r沼氣燃燒發(fā)電是隨著沼氣綜合利用的不斷開展而出現(xiàn)的一項(xiàng)沼氣利用技術(shù)，它將沼氣用于發(fā)動(dòng)機(jī)上，并裝有綜合發(fā)電裝置，以產(chǎn)生電能和熱能，是有效利用沼氣的一種重要方式。目前用于沼氣發(fā)電的設(shè)備主要有燃機(jī)和汽輪機(jī)。國(guó)外用于沼氣發(fā)電的燃機(jī)主要使用Otto發(fā)動(dòng)機(jī)和Diesel發(fā)動(dòng)機(jī)，其單位重量的功率約為27 kWT。汽輪機(jī)中燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)和蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)均有使用，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是單位重量的功率大，一般為70140kWT；蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)一般為10kWT。國(guó)外沼氣發(fā)電機(jī)組主要用于垃圾填埋場(chǎng)的沼氣處理工藝中。目前，美國(guó)在沼氣發(fā)電領(lǐng)域有許多成熟的技術(shù)和工程，處于世界領(lǐng)先水平。現(xiàn)有61個(gè)填埋場(chǎng)使用燃機(jī)發(fā)電，加上使用汽輪

4、機(jī)發(fā)電的裝機(jī)，總?cè)萘恳堰_(dá)340兆瓦；歐洲用于沼氣發(fā)電的燃機(jī)，較大的單機(jī)容量在0.42兆瓦，填埋沼氣的發(fā)電效率約為1.682kWhm3。我國(guó)開展沼氣發(fā)電領(lǐng)域的研究始于八十年代初，1998年全國(guó)沼氣發(fā)電量為1,055，160kWh。在此期間，先后有一些科研機(jī)構(gòu)進(jìn)展過沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的改裝和提高熱效率方面的研究工作。我國(guó)的沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)主要為兩類，即雙燃料式和全燒式。目前，對(duì)“沼氣一柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的研究開發(fā)工作較多。如：中國(guó)農(nóng)機(jī)研究院與新華燃機(jī)廠共同研制開發(fā)的S1951型雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)：新中動(dòng)力機(jī)廠研制的2027G雙燃料機(jī)等?？萍即髮W(xué)等單位還對(duì)雙燃料機(jī)的調(diào)速、供氣系統(tǒng)以及提高熱效率等方面進(jìn)展過研究。濰坊柴油機(jī)

5、廠研制出功率為120 kW的6160A一3型全燒式沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)，柴油機(jī)廠和農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所共同開發(fā)出60 kW的6135AD(Q)型全燒沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組；此外，還有、等一些機(jī)構(gòu)進(jìn)展過這方面的研究、研制工作?？梢哉f，目前我國(guó)在沼氣發(fā)電方面的研究工作主要集中在燃機(jī)系列上。表1是我國(guó)局部12kW以下沼氣發(fā)電機(jī)組的測(cè)試性能比較。3、沼氣發(fā)電前景廣闊 沼氣發(fā)電工程本身是提供清潔能源，解決環(huán)境問題的工程，它的運(yùn)行不僅解決沼氣工程中的一些主要環(huán)境問題，而且由于其產(chǎn)生大量電能和熱能，又為沼氣的綜合利用找到了廣泛的應(yīng)用前景：1)有助于減少溫室氣體的排放通過沼氣發(fā)電工程可以減少CH4的排放，每減少1屯CH4的排放，

6、相當(dāng)于減少25噸C02的排放，對(duì)緩和溫室效應(yīng)有利。2)有利于變廢為寶，提高沼氣工程的綜合效益我們以沼電在酒廠中的的綜合效益為例：榮縣進(jìn)展了120 kW沼氣發(fā)電的生產(chǎn)和示。用酒糟廢水經(jīng)厭氧消化產(chǎn)生沼氣，發(fā)電效率為1.69 kWhm3，當(dāng)年本錢為0.0465元kWh。沼電能夠根本滿足該廠的生產(chǎn)用電：昌樂酒廠安裝2臺(tái)120 kW的沼氣發(fā)電機(jī)組，170m3酒糟日產(chǎn)沼氣4800m3，發(fā)電8640kwh，全年能源節(jié)約開支29萬元，工程運(yùn)行一年即收回全部本錢。天子嶺填埋場(chǎng)發(fā)電工程在運(yùn)行過程中，在平均電價(jià)為0.438元kWh的條件下，投 資回報(bào)率可達(dá)14.8%。3)可減少對(duì)周圍環(huán)境的污染。由于綜合利用手段單一

7、，很多沼氣工程產(chǎn)生的沼氣大量排入大氣中，不僅嚴(yán)重污染周圍的環(huán)境，也對(duì)工作人員的平安和安康產(chǎn)生了極大的威脅，沼氣發(fā)電則為沼氣找到了一條合理利用的途徑。4)小沼電為農(nóng)村地區(qū)能源利用開辟新途徑我國(guó)農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)還有許多地方嚴(yán)重缺電，如牧區(qū)、海島、偏僻山區(qū)等高壓輸電較為困難，而這些地區(qū)卻有著豐富的生物質(zhì)原料。因地制宜地開展小沼電，猶如建造微型“坑口電站，可取長(zhǎng)補(bǔ)短就地供電。 表1 12kW以下沼氣發(fā)電機(jī)組測(cè)試表研制單位產(chǎn)品型號(hào)功率KW甲烷含量%比氣耗(m3kWh)節(jié)油率%熱效率%省農(nóng)機(jī)所0.8GFZ1.357730.86810023.45省農(nóng)機(jī)所19512.9789.40.3710030.7電機(jī)廠12G

8、FS3212.8578.450.4928131.99電機(jī)廠10GFsl311.1886.50.2486237.89農(nóng)機(jī)所19513.5370.90.32281.38.8武進(jìn)柴油機(jī)廠195-Z13.5271.20.4010035.39燃機(jī)所5GFZ 5.6272.350.68710026.78電機(jī)廠1.2kW1.5277.050.76100294、沼氣發(fā)電商業(yè)化開展的主要障礙80年代是我國(guó)沼氣發(fā)電研究的起始階段，也是較為活潑的時(shí)期。但近十年的開展比較 緩慢。主要存在以下障礙：4.1技術(shù)障礙我國(guó)沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)研究主要集中在燃機(jī)系列上，一般只是對(duì)柴油機(jī)和汽油機(jī)進(jìn)展較淺層次的改裝，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱工性能

9、研究不深，由于產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，在運(yùn)行使用中出現(xiàn)諸多問題，給用戶帶來不便，從而影響其開展進(jìn)程。導(dǎo)致這種情況的根本原因是沒有對(duì)沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)展深入的研究，技術(shù)不過關(guān)，缺乏足夠的生產(chǎn)實(shí)踐。致使發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生熱負(fù)荷高、可靠性差、起動(dòng)困難；另外我國(guó)研制的全燒沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度過高，氣閥易燒壞，使氣缸蓋等成為易損件等諸多技術(shù)問題。4.2市場(chǎng)障礙由于我國(guó)沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)存在許多問題，先前應(yīng)用國(guó)產(chǎn)發(fā)電機(jī)組的沼氣發(fā)電工程有許多長(zhǎng) 期處于停機(jī)狀態(tài)。這就使后來開展的絕大多數(shù)沼氣工程放棄了沼氣發(fā)電方式，轉(zhuǎn)而尋求其他的利用途徑。少數(shù)沼氣發(fā)電工程(如*、等)依靠貸款引進(jìn)購(gòu)置較為成熟的國(guó)外發(fā)電機(jī)組設(shè)備來維持運(yùn)行。我國(guó)生產(chǎn)廠家

10、則由于技術(shù)不夠成熟而造成買方市場(chǎng)的嚴(yán)重匱乏，沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組無法形成規(guī)模化批量生產(chǎn)，使科研生產(chǎn)單位缺乏相關(guān)的研究經(jīng)費(fèi)，沒有對(duì)其作深入研究開發(fā)的積極性，不能提供質(zhì)量過關(guān)的產(chǎn)品，進(jìn)一步阻礙產(chǎn)品的市場(chǎng)化進(jìn)程，對(duì)生產(chǎn)科研單位自身以及沼氣發(fā)電領(lǐng)域的開展都不利。 此外，沼氣發(fā)電市場(chǎng)不規(guī)，沒有相應(yīng)的較為完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也不利于其商業(yè)化開發(fā)和利用。4.3政策障礙缺乏相應(yīng)的鼓勵(lì)政策和限制性政策，不能有效地發(fā)動(dòng)和吸收投資，成為影響其技術(shù)開展的一個(gè)重要原因。由于目前沼氣發(fā)電工程在技術(shù)和市場(chǎng)化方面面臨許多問題，這就需要國(guó)家在這個(gè)領(lǐng)域給予政策方面的扶持。如果國(guó)家給予在稅收、貸款方面的優(yōu)惠政策、投資補(bǔ)貼和產(chǎn)業(yè)保護(hù)措施

11、，以及電力部門在沼氣電力并網(wǎng)方面給予支持和幫助，制定優(yōu)惠的上網(wǎng)電價(jià)，將大大改善沼氣發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)前景，對(duì)其進(jìn)入市場(chǎng)具有很積極的作用。5、促進(jìn)沼氣發(fā)電商業(yè)化開展的建議從以上沼氣發(fā)電商業(yè)化所面臨的主要障礙來看，如果要抑制其障礙，到達(dá)促進(jìn)沼氣發(fā)電技術(shù)商業(yè)化開展的目的，還需要采取一些措施和行動(dòng)。5.1制定開展規(guī)劃對(duì)我國(guó)沼氣利用現(xiàn)狀和市場(chǎng)前景進(jìn)展成分調(diào)查，描述沼氣發(fā)電能源利用市場(chǎng)，確定本工程建立開展領(lǐng)域，并評(píng)價(jià)開展沼氣發(fā)電商品化和市場(chǎng)化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，分析沼氣發(fā)電的技術(shù)開發(fā)和市場(chǎng)潛力，制定相關(guān)工藝開發(fā)利用的規(guī)劃，明確開發(fā)的目標(biāo)。5.2加強(qiáng)技術(shù)保障體系的建立引進(jìn)吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)歷，加強(qiáng)技術(shù)支持和保

12、障體系的建立、扶持和培養(yǎng)，制定國(guó)家級(jí)的沼氣發(fā)電工程技術(shù)規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，逐步建立和完善可持續(xù)的、市場(chǎng)化的推廣沼氣發(fā)電綜合性效勞網(wǎng)絡(luò)。5.3引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，創(chuàng)新投資體系針對(duì)目前我國(guó)沼氣發(fā)電技術(shù)開展資金匱乏的現(xiàn)狀，認(rèn)真總結(jié)分析我國(guó)外現(xiàn)行的資金籌措和運(yùn)行管理經(jīng)歷，學(xué)習(xí)國(guó)外技術(shù)成熟的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)沼氣發(fā)電工程先進(jìn)優(yōu)惠政策以及市場(chǎng)化融資體系建立模式。轉(zhuǎn)變觀念，鼓勵(lì)和發(fā)動(dòng)更多的公司和企業(yè)投入到沼氣發(fā)電技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)行列。5.4研究制定國(guó)家級(jí)的配套政策進(jìn)一步加強(qiáng)同環(huán)保部門、工業(yè)企業(yè)、科研院所和金融機(jī)構(gòu)的合作與協(xié)調(diào)，研究制定鼓勵(lì)性政策，地方性和全國(guó)性相結(jié)合的政策。同時(shí)應(yīng)對(duì)沼氣發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化研究制定配套政策。參考文獻(xiàn)：

13、1同昌等，?我國(guó)沼氣發(fā)電機(jī)的研究和生產(chǎn)概括?，?中國(guó)沼氣?，1992；10(2)：4446。2俊華沼氣發(fā)電機(jī)的使用與維修。中國(guó)沼氣，1990；8(4)：2324。3中國(guó)農(nóng)業(yè)部美國(guó)能源部工程專家組。中國(guó)生物質(zhì)能技術(shù)商業(yè)化策略設(shè)計(jì)：中國(guó)環(huán)境科學(xué)，1999。推動(dòng)中國(guó)城市垃圾填埋氣體收集利用工程進(jìn)展情況報(bào)告"推動(dòng)中國(guó)城市固體垃圾填埋氣體回收利用"工程為我國(guó)政府和聯(lián)合國(guó)開發(fā)方案署聯(lián)合申請(qǐng)全球環(huán)境基金資助的技術(shù)援助工程。該工程的根本容是進(jìn)展三個(gè)城市垃圾填埋氣體回收利用的試點(diǎn)；分析我國(guó)城市垃圾管理根本框架、城市垃圾資源化的技術(shù)前景、制定促進(jìn)我國(guó)城市垃圾填埋氣體回收利用的國(guó)家行動(dòng)方案；加強(qiáng)

14、填埋氣體回收利用的能力建立；通過填埋氣體的回收利用，實(shí)現(xiàn)減排溫室氣體的全球環(huán)境目標(biāo)。國(guó)家環(huán)?？偩譃樵摴こ虉?zhí)行單位。該工程包括五個(gè)局部，即、馬、三個(gè)城市的示工程，我國(guó)垃圾填埋氣體回收利用?國(guó)家行動(dòng)方案?以及聯(lián)合國(guó)垃圾填埋技術(shù)培訓(xùn)中心。三個(gè)示城市因地制宜的選擇了有示意義的填埋氣體利用技術(shù)。其中采用了利用填埋氣體制取汽車燃料的技術(shù)路線，為利用填埋氣體發(fā)電上網(wǎng)，馬為利用填埋氣體燃燒醫(yī)療垃圾。工程總投資1956.5萬美元，其中GEP贈(zèng)款528.5萬美元，三個(gè)示城市所獲得的資助分別為：836萬美元；：80萬美元；馬：37萬美元。工程于1997年啟動(dòng)，預(yù)計(jì)2002年底全部完畢。工程五局部中?國(guó)家行動(dòng)方案?和

15、示工程已成功完成。培訓(xùn)中心也已到達(dá)工程的要求，目前正在進(jìn)展進(jìn)一步的能力建立。和馬示工程預(yù)計(jì)年底可完成。      示工程主體工程分為高壓局部和低壓局部。目前己完成了高壓局部的招標(biāo)工作，由中國(guó)通用機(jī)械工程總公司中標(biāo)，負(fù)責(zé)高壓局部的設(shè)計(jì)和建立?？傇O(shè)計(jì)己完成，需國(guó)外采購(gòu)的設(shè)備也己簽訂了合同，進(jìn)入了現(xiàn)場(chǎng)施工階段。低壓局部非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的采購(gòu)和制造己完成。目前正在準(zhǔn)備進(jìn)展最后一次的低壓局部標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的招標(biāo)工作。      馬市工程由于西氣東輸?shù)瓤陀^原因，改變了工程最初設(shè)計(jì)時(shí)將垃圾填埋氣體并入城市民用管網(wǎng)的方案。目前確定的利用方式為

16、燃燒醫(yī)療垃圾與供應(yīng)工廠鍋爐燃料。工程總投資578萬元人民幣。馬市市容管理局、市環(huán)保局和市衛(wèi)生局己聯(lián)合下發(fā)了?實(shí)行醫(yī)療固體廢棄物集中燃燒處置的通知?o市容局和環(huán)衛(wèi)處正在籌建填埋氣回收利用的運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)'馬市環(huán)佳能源*公司'o正在準(zhǔn)備第一期需國(guó)際采購(gòu)的設(shè)備的招標(biāo)工作?，F(xiàn)場(chǎng)的配套設(shè)施正在施工。      示工程采取了與外資合作的形式。 2001年2月，市計(jì)委批準(zhǔn)工程可研，同月環(huán)發(fā)實(shí)業(yè)公司，水閣垃圾填埋場(chǎng)與澳大利亞布蘭堡集團(tuán)可寧衛(wèi)公司分別簽訂合作協(xié)議。 2001年7月，通過招標(biāo)，工程的沼氣收集系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)和電場(chǎng)建立分別由地質(zhì)勘探、深水供用電工程公司

17、和可寧衛(wèi)公司負(fù)責(zé)建立。全部工程于2002年5月建成，5月5日開機(jī)成功，5月15日投入商業(yè)試運(yùn)營(yíng)。目前發(fā)電容量為125MV，方案總裝機(jī)容量為52MW 。 2002 年7月25日，在市水閣垃圾填埋場(chǎng)舉行了"垃圾填埋氣體收集發(fā)電上網(wǎng)投運(yùn)"揭牌儀式。國(guó)家環(huán)?？偩指本珠L(zhǎng)祝光耀、工程辦主任羅高來；市副市長(zhǎng)周學(xué)柏、市市容局局長(zhǎng)東毛；聯(lián)合國(guó)開發(fā)方案署駐華副代表倪榮國(guó)先生，聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)事務(wù)部少義先生等出席了揭牌儀式，并分別代表有關(guān)方面做了發(fā)言；祝賀市順利完成示工程。示工程的成功實(shí)踐，在加快城市建立和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)開展上進(jìn)展了有益探索；在城市垃圾管理模式上面向市場(chǎng)，在運(yùn)用市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律上進(jìn)展了有

18、益的嘗試，在垃圾無害化、資源化處理上積累了經(jīng)歷，提供了一個(gè)很好的例。工程的成功，不僅對(duì)而且對(duì)我國(guó)其它類似城市將會(huì)產(chǎn)生積極的影響。      ?國(guó)家行動(dòng)方案?主要容包括：我國(guó)城市垃圾填埋氣體資源量估算；興旺國(guó)家城市垃圾填埋處理技術(shù)與管理經(jīng)歷介紹；我國(guó)三個(gè)工程示城市垃圾處理管理體制、政策、技術(shù)、融資障礙現(xiàn)狀分析；促進(jìn)我國(guó)城市垃圾管理體制市場(chǎng)化、垃圾處理資源化的建議等。      ?國(guó)家行動(dòng)方案?主要目的是為城市規(guī)劃和管理者設(shè)計(jì)垃圾填埋場(chǎng)時(shí)，為其充分考慮如何有效利用垃圾填埋氣體和溫室氣體減排提供有價(jià)值的參考；為垃圾填埋氣

19、體的收集利用提供新的評(píng)估體系；為在國(guó)推廣、馬三個(gè)城市示工程的經(jīng)歷；為促進(jìn)我國(guó)城市垃圾處理產(chǎn)業(yè)化、資源化，使我國(guó)城市垃圾管理體制和相關(guān)政策的制定更加適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)開展的要求提供參考。      ?國(guó)家行動(dòng)方案?已經(jīng)過國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局、國(guó)家開展方案委會(huì)、國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易開展委員會(huì)、財(cái)政部、建立部等相關(guān)部委的討論和審議。并決定以新聞發(fā)布會(huì)的形式向社會(huì)公布。      垃圾填埋技術(shù)培訓(xùn)中心已經(jīng)編纂了四本培訓(xùn)教材并成功的舉行了屢次培訓(xùn)活動(dòng)。目前正在進(jìn)展中心的建立，以進(jìn)一步加強(qiáng)中心的培訓(xùn)和宣傳能力，為今后的可持續(xù)開展和工程的后繼開發(fā)

20、活動(dòng)打下根底。 天子嶺垃圾填埋產(chǎn)生沼氣發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)一、選點(diǎn)及其依據(jù)1.自然地理位置省省會(huì)位于中部，幅員面積16596平方公里，以平原、湖泊為主。為一風(fēng)景優(yōu)美的城市，1995年全市綠化面積7737公頃。氣候溫暖濕潤(rùn)，雨量充分，年均氣溫166夏季平均氣溫33.8， 冬季平均氣溫3.6，年日照時(shí)數(shù)1912小時(shí)，年均降雨量1449毫米，屬亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)。2.社會(huì)經(jīng)濟(jì)開展和環(huán)境狀況市轄5個(gè)區(qū)，7個(gè)縣，134個(gè)建制鎮(zhèn)，96個(gè)鄉(xiāng)及4681個(gè)村，共有人口 59796萬，總戶數(shù)182.55萬，其中市區(qū)人口143.52萬，戶數(shù)46.06萬，市區(qū)人口中非農(nóng)業(yè)人口121.38萬，農(nóng)業(yè)人口22.14萬。 經(jīng)濟(jì)以輕

21、工、紡織、電子、旅游、醫(yī)藥為主，近年來經(jīng)濟(jì)開展十分迅速，國(guó)民生產(chǎn)總值增長(zhǎng)率約19。1995年全市國(guó)民生產(chǎn)總值762億元，人均國(guó)民生產(chǎn)總值10838元，財(cái)政收入55.12億元，市區(qū)職工平均年收入 6619元，農(nóng)民人均年純收人3641元，城市用水普及率達(dá)98.9，燃?xì)馄占奥?1.2。近年來，在經(jīng)濟(jì)開展的同時(shí)，其環(huán)境狀況也有了很大的改善，市區(qū)綠化面積逐年增加，大氣中：氧化硫和TSP含量下降，1995年全市廢氣、廢水、粉塵的處置回收率分別為64.7、68 8、84.8，城市生活污水日處理能力達(dá)895萬噸，城市垃圾的收集率在60以上。3.資源量和可獲得性情況隨著城市的不斷開展、人口的逐年增加，省及市的固

22、體生活垃圾的總量也在以約10的年增長(zhǎng)率逐年遞增，到1995年，市區(qū)生活垃圾的口清運(yùn)量為1781噸，年清運(yùn)總量達(dá)65萬噸；而整個(gè)省1995年城鎮(zhèn)生活垃圾清運(yùn)總量已達(dá)490萬噸見表1。表1 省及市生活固體垃圾資源情況1990年 1991年  1992年1993年 1994年 1995年省城鎮(zhèn)生活垃圾清運(yùn)量萬t251288341372443490市區(qū)生活垃圾清運(yùn)量萬t47.6 5154 65省城鎮(zhèn)糞便清運(yùn)量萬t184260228304311241市區(qū)糞便清運(yùn)量萬t27.3 2630 22目前垃圾處理的方法仍以填

23、埋、衛(wèi)生填埋及堆放為主，其中天子嶺垃圾填埋場(chǎng)本要處理市區(qū)的生活垃圾。今后，由于經(jīng)濟(jì)開展、人口增加和城市化進(jìn)程的加速，必然導(dǎo)致生活垃圾總量的進(jìn)一步增加。在市清運(yùn)的混合生活垃圾中，無機(jī)物含量約占69，有機(jī)物含量占31.其中食品類廢棄物占有機(jī)物含量的絕大局部，垃圾的含水率在 20以上見表2。表2 市生活垃圾組成分垃圾成分廚余紙類塑料纖維、草木有機(jī)物計(jì)爐灰、土玻璃金屬無機(jī)物計(jì)含量2531.51.531652269經(jīng)濟(jì)興旺，自然環(huán)境優(yōu)雅，但能源資源等相對(duì)缺乏，缺口靠外省調(diào)運(yùn)，因此，利用垃圾填埋產(chǎn)生的沼氣發(fā)電，既有利于保護(hù)優(yōu)美的自然旅游環(huán)境，又可作為一種補(bǔ)充能源的途徑。4.天子嶺垃圾填埋廠沼氣利用工程根本

24、情況大子嶺垃圾填埋場(chǎng)位于市北部郊區(qū)，垃圾填埋場(chǎng)呈峽谷型，總占地面積16萬平方米。垃圾填埋場(chǎng)于1991年投入運(yùn)行，起始作業(yè)面標(biāo)高54米，現(xiàn)在的填埋作業(yè)面是90米，填埋作業(yè)可持續(xù)到2004年，屆時(shí)作業(yè)面標(biāo)高165米，總填埋能力為600萬立方米，最深處可達(dá)5O米左右。天子嶺填埋場(chǎng)的填埋物設(shè)計(jì)能力為日處理垃圾1288噸，即每年處理47萬噸，而實(shí)際填埋量為設(shè)計(jì)的70。截止到1995年底，已有140萬噸垃圾在大子嶺填埋場(chǎng)填埋。由于運(yùn)輸回收等多種原因，大子嶺的填埋物組分與市混合生活垃圾相比略有不同，有機(jī)物的比例較無機(jī)物略高見表3。表3 天子嶺垃圾填埋物組成成分垃圾成分食品紙類塑料動(dòng)物紡織品有機(jī)物計(jì)爐灰、土玻

25、璃金屬磚瓦瓷器無機(jī)物計(jì)含量46.111.511.540.981.1852.3245.491.40.90.8948.68由于年降雨量較大，因此填埋場(chǎng)垃圾的含水量也較高，一般在40左右，雨季時(shí)可達(dá)5060；瀝濾液的平均發(fā)生量在旱季是每天300400噸，雨季時(shí)為每天700800噸。大子嶺填埋場(chǎng)為省較為光進(jìn)的大型填埋場(chǎng)，主要用于填埋處理及其周圍城鎮(zhèn)的固體垃圾，在收集填埋氣體之前填埋作業(yè)已進(jìn)展約6年，產(chǎn)氣量根本穩(wěn)定并到達(dá)發(fā)電利用的要求，適干作為案例分析和示的對(duì)象。二、系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性1、工藝技術(shù)路線及系統(tǒng)描述1工藝技術(shù)路線案例初步設(shè)計(jì)值如下：填埋氣體流量；20000標(biāo)米3/日能量值低熱值LHV：17.6

26、7兆焦/米3能量值高熱值LHV； 19.65兆焦/米3硫化氫：25微克/升揮發(fā)性有機(jī)物： 950微克/升含水量：飽和電力輸出：1400千瓦凈值垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)出氣體的收集：根據(jù)測(cè)定計(jì)算，天子嶺垃圾填埋物產(chǎn)生氣體的回收率為70左右，每天可回收氣體9657立方米，通過打垂直氣井，每天可回收氣體19131立方米。天子嶺填埋氣體的成分組成為：甲烷占54.4，二氧化碳占34.1，另外還有10的氮?dú)夂?.3的氧氣， 每標(biāo)準(zhǔn)立方米的回收氣體熱值為19500千焦。由于垃圾的含水率比較高 4050%，因此垃圾部的氣體的通透性很差，從商業(yè)利用的角度而言，所打的豎井的井距需限制在50米以，豎井井口的平均溫度在40； 填

27、埋回收氣體力水蒸汽所飽和，因此回收系統(tǒng)還考慮了冷凝水的收集和 向?yàn)r濾液處理系統(tǒng)排放。2填埋氣體收集系統(tǒng)參數(shù)如下：填埋氣體垂直收集井?dāng)?shù)：1015井距：4050米抽氣泵：1000標(biāo)米3/日應(yīng)急火炬：20000標(biāo)米3/日填埋氣體處理：填埋氣體處理系統(tǒng)見圖1，填埋氣體將處理到完全滿足燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的要求，規(guī)格化的處理系統(tǒng)被安裝在國(guó)個(gè)完整的集裝箱，以便于現(xiàn)場(chǎng)安裝和工廠。圖1 填埋氣體處理系統(tǒng)流程圖填埋氣體發(fā)電：填埋氣體收集處理后經(jīng)凈化送入兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)，就地發(fā)電并網(wǎng)。平行運(yùn)行的每臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)參數(shù)如下：機(jī)械輸出：760千瓦Stanford 400V發(fā)電機(jī)：36千瓦發(fā)電機(jī)效率：39.05排放：NO* 500毫

28、克/米3CO 955毫克/米3VOC 150毫克/米3能量輸入：1888干瓦燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等被裝在集裝箱，都有完整的潤(rùn)滑油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、排放消聲器、控制器、開關(guān)屏、用電配電系統(tǒng)、保護(hù)繼電器、通風(fēng)設(shè)備、照明系統(tǒng)等。2.主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)填埋氣體回收利用上程設(shè)計(jì)壽命為20年，日回收氣體19131立方米，氣體熱值19500千焦，發(fā)電輸出電力1400千瓦，工作方式為24小時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間占全年時(shí)問的95。工程設(shè)計(jì)總投資2075萬元，工程年直接經(jīng)濟(jì)效益為510.7萬元。三、投資工程設(shè)計(jì)總投資2075萬元，其中包括1660萬元的設(shè)施建立資金和415萬元的技術(shù)投入；工程占地1250平方米，初始

29、投資見表4。表4 天子嶺垃圾填埋氣體利用工程初始投資表萬元，1995年價(jià)格工程名稱 財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)征地及平整費(fèi)用7.515工程投資  土建工程4545         燃燒火炬5.85.8          發(fā)電機(jī)組及風(fēng)機(jī)931931          自控系統(tǒng)及測(cè)量?jī)x器120120  

30、0;       零部件、配件及工具257257          安裝105105辦公設(shè)備、交通工具30.730.7技術(shù)投入415415其它158158合計(jì)20752082.5四、運(yùn)行費(fèi)用及效益1. 運(yùn)行費(fèi)用工程運(yùn)行費(fèi)用包括人下、動(dòng)力、設(shè)備維修檢測(cè)等。工程運(yùn)行費(fèi)用見表8.5。表5 天子嶺垃圾填埋氣體利用工程運(yùn)行費(fèi)用表萬元，1995年價(jià)格工程名稱財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)動(dòng)力、水費(fèi)等維護(hù)及維修費(fèi)工資、獎(jiǎng)金管理費(fèi)及其它合計(jì)6510530102101301053010

31、2752.效益工程中沼氣口收發(fā)電后直接上網(wǎng)，分峰谷電價(jià)，預(yù)定電價(jià)如下：14 小時(shí)峰值電價(jià)為： 0.63元千瓦時(shí)10小時(shí)非峰值電價(jià)為；0.17元人千瓦時(shí)平均電價(jià)為：0.438元千瓦時(shí)年電力銷售收入為稅前：510.69萬元工程經(jīng)濟(jì)分析電價(jià)按長(zhǎng)期預(yù)測(cè)價(jià)格為；0.80元千瓦時(shí)五、財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)分析1.財(cái)務(wù)及經(jīng)濟(jì)分析垃圾填埋氣體發(fā)電項(xiàng)日在基準(zhǔn)情況下的財(cái)務(wù)和經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果見表8.6。如果考慮通貨膨脹，工程的財(cái)務(wù)部收益率為12.5，屬于微盈利工程；在不考慮通貨膨脹的情況下，則工程的FIRR僅為8.37，低于12的基準(zhǔn)部收益率。2.敏感性分析表8.7為工程財(cái)務(wù)敏感性分析，結(jié)果說明，該項(xiàng)日對(duì)初始投資及運(yùn)行費(fèi)用的變化不是

32、特別敏感，相對(duì)而言，項(xiàng)日對(duì)效益的變化比較敏感，因此，電力銷售情況及電價(jià)的變化將對(duì)工程的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生比較重要的影響。但是應(yīng)當(dāng)看到，在無通貨膨脹的情況下，即使電力銷售收入增加10，工程的部收益率仍低于基準(zhǔn)部收益率。3.各種方案的比較下面進(jìn)一步分析不同投資方式、政府采用減免稅、貸款補(bǔ)貼等優(yōu)惠政策對(duì)工程產(chǎn)生的影響，并對(duì)各種方案進(jìn)展比較。在以下分析中根本方案條件如下：投資：純政府投資或完全利用自有資金，無貸款增值稅率：17增值稅附加率:8所得稅率；33折舊年限:10年不考慮通貨膨脹。1投資來源根本方案純政府投資或完全利用自有資金；無貸款方案衛(wèi)；自有資金50，貸款50 NPV萬元 FIRR貸款利率12，貸款

33、年限10年。2貸款利率以下為不同貸款利率情況下的財(cái)務(wù)分析，投資來源均為自房資金 50，貸款50，貸款年限10年。萬案1:全息貸款12%方案2：低息或貼息貸款6 方案3；低息或貼息貸款3 方案4；無息貸款0，還本不付息 NPV萬元FIRR(3)稅率以下為各種減免稅政策下的財(cái)務(wù)分析結(jié)果，方案5方案9中均為無 貸款的情況。根本方案：純政府投資或完全利用自有資金，無貸款方案5：免所得稅方案6:免增值稅附加 方案7：減增值稅及附加u 方案8：免增值稅及附加方案9：免所得稅、增值稅及附加方案10：免所得稅、增值稅及附加，無息貸款NPV萬元FIRR以上幾種方案分析結(jié)果說明：(1) 由于垃圾填埋氣體回收利用工

34、程的特殊性，在根本方案下，如工程的全部投資完全來源于政府投資或企業(yè)的自有資金，財(cái)務(wù)部收益率。垃圾填埋場(chǎng)氣體的收集與處理本文著重對(duì)垃圾填埋場(chǎng)氣體的收集系統(tǒng)及處理系統(tǒng)進(jìn)展論述，以解決垃圾填埋場(chǎng)在封場(chǎng)后可能發(fā)生的火災(zāi)危險(xiǎn)。1填埋場(chǎng)氣體的產(chǎn)生城市生活垃圾包括居民家庭、道路清掃(包括果皮箱收集)、商業(yè)營(yíng)業(yè)垃圾(包括菜場(chǎng)垃圾)、企事業(yè)單位(包括機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院)、以及露天公共場(chǎng)所等產(chǎn)生的垃圾，亦有一局部工業(yè)垃圾和建筑垃圾混雜其中。因此在投入填埋場(chǎng)的垃圾中，含有相當(dāng)豐富的有機(jī)物質(zhì)。通常，家庭垃圾中，含有馬鈴薯皮、水果皮、食物殘?jiān)⒉巳~、紙、毛皮等有機(jī)物。庭院垃圾中也含有一定數(shù)量的有機(jī)物質(zhì)。垃圾一旦進(jìn)入填埋場(chǎng)

35、，微生物的分解過程就開場(chǎng)了。第一步是好氧分解，消耗填埋場(chǎng)中的氧氣，產(chǎn)生大量的熱。第二步進(jìn)展厭氧分解，產(chǎn)生沼氣，其組成見表1。作為垃圾本身的生物厭氧降解過程，其最終產(chǎn)物主要是CO2和CH4。垃圾被填埋的初期，有機(jī)物分解產(chǎn)生的廢氣主要是CO2，經(jīng)過一段時(shí)間以后，氣體中的甲烷成分逐漸上升，產(chǎn)氣頂峰一般要在垃圾填埋35年之后才出現(xiàn)，而廢氣中CH4含量較高時(shí)會(huì)引起爆炸(空氣中CH4的爆炸極限圍是515 V%。因此，做好填埋場(chǎng)氣體的收集處理是一項(xiàng)很重要的工作。氣體成分和濃度隨填埋年限和垃圾成分的不同而變化。其主要成分隨時(shí)間的變化見表2。表1填埋場(chǎng)氣體成分與濃度氣體名稱分子式濃度氣體名稱分子式濃度氣體名稱分

36、子式濃度甲烷CH4085 V%氧O2031.6 V%苯C6H60.08 V%二氧化碳CO2085 V%氮N2082.5 V%氬Ar0.01 V%一氧化碳CO2.8 V%硫化氫H2S075 V%HEPTAC7H160.45 V%氨NH300.35×10-6ACETACH3CHO150×10-6甲苯C6H5CH30.09 V%氫H203.6 V%ACETOC2H6CO100×10-6表2垃圾處理場(chǎng)廢氣主要成分變化完工時(shí)間(月)0336612121818242430303636424248CH4 V%52129404647514748CO2 V%887465525251

37、465050N2 V%5.23.00.41.00.40.21.30.90.42垃圾填埋場(chǎng)市玉龍坑垃圾填埋場(chǎng)是市區(qū)垃圾處理的最終消納場(chǎng)所，占地面積6.12 公頃，該填埋場(chǎng)建于1980年，投入運(yùn)行時(shí)為裸堆，后經(jīng)擴(kuò)建并增設(shè)了排氣管、排洪溝等設(shè)施，進(jìn)展了垃圾的碾壓和覆土，于1984年正式啟用，成為一個(gè)準(zhǔn)衛(wèi)生填埋場(chǎng)，目前，容量已接近飽和，年底即將封場(chǎng)。該垃圾場(chǎng)位于一個(gè)山谷地帶，四周地勢(shì)較高，產(chǎn)生的沼氣不易很快擴(kuò)散，而且易燃、易爆、有毒的氣體長(zhǎng)期自然排放，不僅存在著嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且還存在著爆炸的危險(xiǎn)。玉龍坑垃圾填埋場(chǎng)由于設(shè)計(jì)沒有安裝排氣管，垃圾填埋后，所產(chǎn)生的氣體自然排出，為了減少其危害程度，1984

38、年增設(shè)了排氣設(shè)施，但由于設(shè)計(jì)不規(guī)，而且垃圾覆土過程中，推土機(jī)將局部導(dǎo)氣管推彎，使導(dǎo)氣管出現(xiàn)傾斜，甚至斷裂的現(xiàn)象，直接影響了填埋場(chǎng)的排氣效果，一旦引起火災(zāi)，就會(huì)引起填埋場(chǎng)沼氣爆炸，后果不堪設(shè)想，因此，對(duì)填埋場(chǎng)封場(chǎng)后排氣制訂切實(shí)可行的方案，對(duì)減少隱患，改善環(huán)境將有著十分重要的意義。填埋場(chǎng)氣體的量及其成分，主要取決于填埋垃圾的種類與數(shù)量，所采用的地面處理方法、填埋深度、填埋場(chǎng)溫度和填埋場(chǎng)實(shí)際使用年限等因素。填埋初期，第一和第二階段(歷時(shí)1年左右)，主要成分是二氧化碳、氮、少量氫、一氧化碳和氧；第三階段(歷時(shí)2年)是甲烷發(fā)酵的不穩(wěn)定期,主要成分是二氧化碳和甲烷，產(chǎn)生量也較少;第四階段為穩(wěn)定的廢氣產(chǎn)生期，主要成分是甲烷和二氧化碳，(歷時(shí)2030年)，一般第1516年為產(chǎn)氣頂峰，本階段屬氣體回收利用期。垃圾場(chǎng)沼氣產(chǎn)生量曲線如圖1(K為產(chǎn)氣率)。圖1垃圾場(chǎng)沼氣產(chǎn)生量曲線表3市市區(qū)歷年垃圾量 t/y年代198419851986198719881989垃圾量 t87 600131 400142 350147 460168 265243 734年代199019911992199319941995垃圾量 t282 420320 000429 000430