背景與現狀

    能源是非常廣泛的一個(gè)范疇。當前社會(huì )，無(wú)論是全球氣候變暖還是發(fā)展可再生能源的話(huà)題，都是人類(lèi)在積極探索如何實(shí)現地球的可持續發(fā)展。當前我們大量采用的是不可持續的礦物能源，如煤、天然氣、石油等。如何開(kāi)發(fā)可再生能源，即可持續發(fā)展能源，是當前備受關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。今天我報告的主題——廢棄物實(shí)際上就是是典型的可持續發(fā)展能源。因為在人類(lèi)的生活過(guò)程當中、在社會(huì )活動(dòng)當中產(chǎn)生了大量的、各種各樣的廢氣物。除了大量的工業(yè)廢棄物還有生活垃圾、農業(yè)廢棄物等等。

    據統計，中國約有600多個(gè)城市，一年會(huì )產(chǎn)生1.5億多噸生活垃圾。這些垃圾到哪里去了呢？目前主要是從城市轉移到城郊。農村的廢棄物也是一個(gè)大問(wèn)題，我國每年農作物秸稈中，大約50%直接在柴灶上燃燒，還有40%左右秸稈被就地隨意燃燒，不但造成了資源的極大浪費，而且焚燒秸稈的煙霧也對大氣環(huán)境造成了嚴重污染。此外，污水處理設施的建設一直存在“重水輕泥”的思想，污泥大多進(jìn)行簡(jiǎn)單的堆放或填埋，對環(huán)境造成二次污染，也侵占大量土地。

   中國的很多城市是垃圾包圍著(zhù)城市，這是一個(gè)可怕的景象。這樣無(wú)序的排放會(huì )產(chǎn)生大量的污染，造成土壤、水、大氣的污染，而開(kāi)放式燃燒產(chǎn)生大量的二惡英污染物，對人類(lèi)的健康有很大的影響。而要解決這些問(wèn)題就需要現代清潔燃燒技術(shù)，當前中央政府非常重視這一問(wèn)題。在垃圾以及廢棄物的無(wú)害化、能源化利用過(guò)程當中，其實(shí)有很多交叉學(xué)科的問(wèn)題，這其中也有一些沒(méi)有完全解決的問(wèn)題需要我們思考。

    我1991年從加拿大回來(lái)，開(kāi)始投身廢棄物燃燒的研究工作，開(kāi)始關(guān)注我們國內的廢棄物燃燒發(fā)展。當時(shí)中國還沒(méi)有自己的垃圾發(fā)電廠(chǎng)，唯一的垃圾發(fā)電廠(chǎng)位于深圳，是引進(jìn)德國的技術(shù)，設備價(jià)格昂貴且不適于中國國情，難于推廣。原因在于國外的垃圾處理水平較高，其可燃物也高。而中國的垃圾紛繁復雜，且地域差異大。

    現在經(jīng)過(guò)大家的努力，目前中國的垃圾約有10%是可用于燃燒發(fā)電。從能源的角度來(lái)講，相當于200多萬(wàn)噸的標煤。所以，在解決垃圾環(huán)境問(wèn)題的同時(shí)進(jìn)行能源化利用，對于解決當前全球的清潔污染問(wèn)題是非常積極有益的。

    基于這一考慮，盡管過(guò)去幾年發(fā)展得比較慢，但是從2005年開(kāi)始，我們垃圾能源化的進(jìn)程大大的提高。2011年3月份，溫總理專(zhuān)門(mén)主持國務(wù)院常務(wù)會(huì )議，推動(dòng)垃圾燃燒發(fā)電的問(wèn)題。

    我們挑戰在哪里？我覺(jué)得非常困惑的一點(diǎn)，一方面從管理專(zhuān)家的角度來(lái)講，希望垃圾分類(lèi)處理，但是就中國當前現狀還很難做到。所以，面對如此復雜的中國垃圾國外的設備在中國大部分都水土不服，不能完全適應我們的需求。

    城市生活垃圾異重流化床焚燒技術(shù)及推廣

   為什么選用流化床焚燒中國垃圾？因為其具有如下特點(diǎn)：（1）燃燒適應性強，適用于低熱值、高水分、熱值波動(dòng)大的燃料焚燒；（2）爐內混合強烈，爐膛內溫度場(chǎng)均勻，有利于控制污染物排放；（3）爐內燃燒強度和傳熱強度高，單位面積處理量大，投資??；（4）焚燒爐構造簡(jiǎn)單，爐內沒(méi)有現在運動(dòng)部分，使用壽命長(cháng)；（5）啟停方便、操作方面、運行穩定；（6）我國采用流化床技術(shù)處理低熱值燃料技術(shù)方面在國際上處于領(lǐng)先的低位。
                 
                   

    目前為止，以浙大的循環(huán)流化床為主導的技術(shù)應用在國內很多地方，占據國內最大的市場(chǎng)占有率，超過(guò)1/3的垃圾處理是采用的這一流化床的技術(shù)。而且事實(shí)證明它是非常好的。
             
    浙江大學(xué)自1990年初開(kāi)始這一技術(shù)的研發(fā)及應用，開(kāi)發(fā)了異重循環(huán)流化床垃圾焚燒技術(shù)，研究了新型流化床中顆粒擴散模型，提出了新型流化床布風(fēng)方式；緩解了過(guò)熱器高溫腐蝕問(wèn)題，蒸汽溫度可達450℃以上，提高了發(fā)電效果；通過(guò)控制燃燒溫度降低了CL向HCL的轉化，高濃度的飛灰吹掃，非常規的過(guò)熱器布置方式。研制了單臺垃圾處理量為150、200、250、300、350、400、500噸/天的各種焚燒鍋爐，單臺實(shí)際處理量可達600噸/天。系統地研究和初步探明了中國生活垃圾焚燒過(guò)程中多種污染物生成與控制規律，使污染物排放優(yōu)于國際標準。研發(fā)了完整的生活垃循環(huán)流化床焚燒發(fā)電集成技術(shù)體系及裝備。

    當前，已投運垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)24座，焚燒鍋爐61臺，垃圾處理量達22050噸/天，發(fā)電機組477兆瓦。

    新一代盡零排放可燃固體廢棄物高效能源化技術(shù)

   這一技術(shù)解決了中國的問(wèn)題，解決了這么難燒的廢棄物實(shí)現低污染的排放問(wèn)題，排放標準實(shí)際上已達到歐盟的標準。但是我們還是想把目標定得高一點(diǎn)，比如說(shuō)定到0.01，這個(gè)概念是排放氣體擴散以后，它的本體的濃度對大氣沒(méi)有明顯的影響。
         
                   
 
    2011年，浙江大學(xué)牽頭承擔了國家重點(diǎn)基礎研究發(fā)展計劃（973）項目——可燃固體廢棄物能源化高效清潔利用機理研究。我們組織了10家單位，把能源、環(huán)境劃分為不同的背景，在這個(gè)課題里做了很好的系統的整合。如果我們把原來(lái)做的循環(huán)流化床技術(shù)作為第一代技術(shù)的話(huà)，希望經(jīng)過(guò)幾年的工作我們能引進(jìn)新的技術(shù)，包括氣化、燃燒等方案，針對不同的廢棄物進(jìn)行分解。有一些我們可分類(lèi)收集里面的高分子廢料，來(lái)代替緊缺的石油資源，有一些可以氣化來(lái)代替氣化產(chǎn)物，就是所謂的熱轉化產(chǎn)物的高質(zhì)化。提高整體的能源化利用水平，我們想把這個(gè)工作進(jìn)一步做得細一點(diǎn)。
          
                     

    我們希望在未來(lái)廢棄物的利用過(guò)程當中，實(shí)現全過(guò)程的控制。從源頭控物開(kāi)始，垃圾進(jìn)來(lái)我們要給它配物，針對不同的垃圾組分加一點(diǎn)添加物，有的是催化劑。中間的控制過(guò)程當中也可以實(shí)現高效的轉化。對于未完全轉化的成分在尾部實(shí)現控制，用一些催化方劑、活性炭技術(shù)、等離子技術(shù)等進(jìn)一步轉化。

   （以上內容根據嚴建華教授于2011中國自動(dòng)化大會(huì )上所做報告整理）

   嚴建華

    博士、教授、博士生導師?，F為教育部“長(cháng)江學(xué)者獎勵計劃”特聘教授、浙江大學(xué)副教務(wù)長(cháng)、研究生院常務(wù)副院長(cháng)，兼任浙江大學(xué)能源工程設計院院長(cháng)、能源工程系主任、浙江省科協(xié)常委、浙江大學(xué)熱能工程研究所“廢棄物資源化清潔利用”研究室主任、能源清潔利用國家重點(diǎn)實(shí)驗室學(xué)術(shù)委員。任中國工程熱物理學(xué)會(huì )理事、中國電機工程學(xué)會(huì )潔凈發(fā)電專(zhuān)委會(huì )副主任委員、浙江省節能協(xié)會(huì )副理事長(cháng)、浙江省資源綜合利用協(xié)會(huì )副理事長(cháng)等職。入選國家百千萬(wàn)人才工程、原國家教委跨世紀人才、獲國務(wù)院政府特殊津貼和浙江省有突出貢獻的中青年專(zhuān)家稱(chēng)號。    

    摘自《自動(dòng)化博覽》2012年第一期