岑可法：生活垃圾發(fā)電——變廢為寶，勢(shì)在必行
“我國(guó)人口眾多，地大物‘薄’。”中國(guó)工程院院士岑可法一語(yǔ)道破我國(guó)的基本國(guó)情。
情況的確不容樂(lè)觀。眾所周知，我國(guó)人均資源不足，但對(duì)能源的需求卻不斷增加。2007年，我國(guó)人均發(fā)電量只相當(dāng)于美國(guó)的1/5、日本的1/3，未來(lái)缺口十分巨大。因此，在節(jié)能減排的大背景下，如何獲取更多的電力能源，就成為我國(guó)能源供應(yīng)中的重中之重。
30多年來(lái)，岑可法及浙江大學(xué)熱能工程研究所的研究人員在煤炭、垃圾、生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)上不斷探索，走出了一條完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)學(xué)研之路，使多元化能源清潔、高效地“燃燒”出了綠色電力。
煤炭發(fā)電——分級(jí)利用，多級(jí)聯(lián)產(chǎn)
“以發(fā)電為主、分級(jí)利用、多級(jí)聯(lián)產(chǎn)的自主技術(shù)，將是清潔、高效利用煤炭資源，擺脫國(guó)外技術(shù)壟斷的重要出路。”岑可法強(qiáng)調(diào)。
據(jù)介紹，我國(guó)煤多油少，未來(lái)發(fā)電仍將以煤炭為主。因此，煤電的節(jié)能減排一直是我國(guó)能源改革的重中之重。
在煤炭發(fā)電的概念中，燃燒是核心。其可分為直接燃燒和煤轉(zhuǎn)化清潔燃料燃燒兩個(gè)方向，超超臨界煤燃燒技術(shù)和IGCC（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)）無(wú)疑是目前這兩個(gè)方向上的“寵兒”。
2007年11月，華能玉環(huán)電廠建成投產(chǎn)4臺(tái)100萬(wàn)千瓦超超臨界機(jī)組，其熱效率達(dá)到45%，高于全國(guó)平均水平10個(gè)百分點(diǎn)。而IGCC的核心理念則是把直接燃煤發(fā)電轉(zhuǎn)變?yōu)闅饣l(fā)電，并與CCS（CO2捕集與封存）項(xiàng)目結(jié)合起來(lái)。2009年7月6日，我國(guó)首座IGCC由華能集團(tuán)在天津開(kāi)工建設(shè)。
岑可法表示，這兩項(xiàng)技術(shù)有較好的發(fā)展前景。而IGCC發(fā)電技術(shù)既提高了煤炭利用效率，又具有極好的環(huán)保性能。
然而，IGCC技術(shù)沒(méi)有完全國(guó)產(chǎn)化，每千瓦需要上萬(wàn)元人民幣；由于要實(shí)現(xiàn)CO2回收，其整體效率大為降低；并且IGCC電廠只能新建，不能解決現(xiàn)有電廠的節(jié)能減排。
“中國(guó)的煤質(zhì)不容易實(shí)現(xiàn)百分之百氣化。所以，我們的思路是在發(fā)電前把煤中易于裂解和氣化的部分先提取出來(lái)，用做化工產(chǎn)品或油品，余下的半焦用來(lái)發(fā)電，剩下的灰渣則根據(jù)其成分提取高附加值產(chǎn)品，如V2O5、Al2O3、鈾、鎵等，或者制備水泥，實(shí)現(xiàn)零排放。”岑可法說(shuō)。
據(jù)介紹，這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煤的分級(jí)利用、多級(jí)聯(lián)產(chǎn)，提升了煤炭的利用價(jià)值，達(dá)到了節(jié)能減排、資源綜合利用的目的。另外，它擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，將有可能用較低的代價(jià)來(lái)改造我國(guó)7億千瓦的老火電廠。
目前,一臺(tái)12MW的煤分級(jí)利用熱電氣焦油多聯(lián)產(chǎn)裝置已經(jīng)在安徽淮南礦業(yè)集團(tuán)進(jìn)行示范，該裝置每小時(shí)耗煤10噸，可產(chǎn)中熱值煤氣1000Nm3/h，加工燃料油的焦油1t/h，發(fā)電12MW，灰渣被綜合利用，污染物排放低。
“無(wú)論哪種技術(shù)，都值得嘗試，看看誰(shuí)更適合國(guó)情？傊瑩碛凶灾髦R(shí)產(chǎn)權(quán)的清潔、高效煤炭發(fā)電技術(shù)，是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要推動(dòng)力。”岑可法表示。
生活垃圾發(fā)電——變廢為寶，勢(shì)在必行
“廢棄物只是放錯(cuò)了位置的資源。”岑可法對(duì)《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者再次強(qiáng)調(diào)了這一觀點(diǎn)。然而，垃圾不是放錯(cuò)了“位置”，而是快要無(wú)“位置”可放了。
現(xiàn)在一方面是垃圾圍城，另一方面電能缺口巨大，全國(guó)上下正在積極倡導(dǎo)節(jié)能減排。
發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)土地資源較缺乏的地方，生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)是解決該難題的最佳途徑之一。
岑可法告訴記者，雖然城鎮(zhèn)生活垃圾是一種低品位的能源，但僅2007年全年的城市垃圾產(chǎn)量所含的能量就相當(dāng)于2000多萬(wàn)噸的標(biāo)準(zhǔn)煤。我國(guó)目前每6噸生活垃圾就蘊(yùn)涵1噸標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值，隨著社會(huì)的發(fā)展，垃圾熱值還將進(jìn)一步提高。
據(jù)了解，在日本、歐洲、美國(guó)東海岸等土地資源稀缺的地區(qū)，垃圾焚燒電廠已占相當(dāng)比例。甚至許多廠址都建在市中心，如位于塞納河邊、外觀酷似輪船的法國(guó)魯昂市垃圾發(fā)電廠等。
我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)也頗有建樹(shù)。浙江大學(xué)經(jīng)過(guò)多年研究開(kāi)發(fā)的異重流化床垃圾焚燒集成技術(shù)，被國(guó)際廢棄物處置協(xié)會(huì)主席——美國(guó)工程院院士、哥倫比亞大學(xué)教授Themelis譽(yù)為當(dāng)今世界五大主流焚燒技術(shù)之一。
1999年，杭州錦江集團(tuán)和浙江大學(xué)承擔(dān)了國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目，投資2億多元開(kāi)工建設(shè)日處理垃圾量800噸的杭州喬司垃圾發(fā)電廠，于2002年6月建成并成功運(yùn)行，每天發(fā)電量近40萬(wàn)千瓦時(shí)。此外，目前全國(guó)最大的垃圾焚燒電廠之一——廣東東莞垃圾焚燒發(fā)電廠也同樣采用了該套技術(shù)。
據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2008年底，該項(xiàng)技術(shù)已成功應(yīng)用到15座垃圾焚燒發(fā)電廠的39臺(tái)焚燒鍋爐上。城市生活垃圾處理量為12250噸/天，發(fā)電裝機(jī)容量270MW，約占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額的1/4。
談及原因，岑可法表示，我國(guó)垃圾分類(lèi)差、水分大，采用進(jìn)口技術(shù)的焚燒爐往往“水土不服”，而浙江大學(xué)自主研發(fā)的焚燒技術(shù)根據(jù)我國(guó)垃圾特點(diǎn)設(shè)計(jì)，很好地解決了上述問(wèn)題。并且，同等規(guī)模的國(guó)產(chǎn)化設(shè)備，投資比進(jìn)口技術(shù)設(shè)備至少要少一半。
此外，對(duì)于公眾所關(guān)心的垃圾焚燒中二惡英污染問(wèn)題，岑可法很有信心。他強(qiáng)調(diào)，經(jīng)比利時(shí)權(quán)威實(shí)驗(yàn)室等測(cè)定，該技術(shù)的二惡英排放濃度甚至低于每立方米0.1納克毒性當(dāng)量的歐盟標(biāo)準(zhǔn)。
“垃圾焚燒發(fā)電既實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，解決了城市環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)也拓展了多元化獲得綠色電力能源的方式。”岑可法說(shuō)。
生物質(zhì)發(fā)電——綠色低碳，多元補(bǔ)充
“我國(guó)電力能源需求巨大，生物質(zhì)能源可以再生，是人類(lèi)未來(lái)獲得電能的重要方向之一。”岑可法表示。
記者了解到，生物質(zhì)所含能量約為標(biāo)煤的一半，1噸生物質(zhì)大約發(fā)電1000千瓦時(shí)，同時(shí)氮氧化物、硫氧化物排放濃度遠(yuǎn)低于400mg/Nm3的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，生物質(zhì)資源利用可實(shí)現(xiàn)CO2零排放。據(jù)測(cè)算，一臺(tái)1.2萬(wàn)千瓦機(jī)組每年可實(shí)現(xiàn)減排CO27.6萬(wàn)噸。
以我國(guó)第一家生物質(zhì)發(fā)電廠——單縣生物發(fā)電廠為例，截至2009年6月1日，該廠兩年半累計(jì)發(fā)電5.3億千瓦時(shí)，消耗秸稈71.3萬(wàn)噸，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約20.2萬(wàn)噸，減少CO2排放約42萬(wàn)噸。
同時(shí)，國(guó)家明確的政策支持也徹底解決了生物質(zhì)電廠的盈利問(wèn)題。今年7月23日，國(guó)家發(fā)改委將全國(guó)農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)統(tǒng)一調(diào)高到0.75元每千瓦時(shí)，反響強(qiáng)烈。
“這些利好將推動(dòng)生物質(zhì)發(fā)電的快速發(fā)展，因此開(kāi)發(fā)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)就顯得格外重要。”岑可法說(shuō)。
我國(guó)之前使用較多的進(jìn)口設(shè)備采用爐排燃燒技術(shù)，爐膛溫度高，可達(dá)1000℃以上，生物質(zhì)所含的鉀、鈉等堿土金屬在高溫下容易造成鍋爐沉積、結(jié)渣，阻礙傳熱、誘發(fā)高溫腐蝕。
而浙江大學(xué)研發(fā)的燃用生物質(zhì)新型的循環(huán)流化床發(fā)電技術(shù)，屬于低溫燃燒，很好地解決了上述問(wèn)題。并且該技術(shù)燃料適應(yīng)性較強(qiáng)，符合我國(guó)生物質(zhì)資源多樣化的現(xiàn)狀。
據(jù)介紹，該技術(shù)已成功應(yīng)用于江蘇宿遷生物質(zhì)發(fā)電廠。穩(wěn)定運(yùn)行3年來(lái)，效果良好，并通過(guò)燃料收購(gòu)為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民每年每戶增加收入5000元左右。
而同樣利用該技術(shù)投產(chǎn)的還有湖南理昂澧縣生物質(zhì)發(fā)電廠等，這些機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性、熱效率均有了較大進(jìn)步；今年3月份開(kāi)工的廣東粵電湛江生物質(zhì)發(fā)電廠更是實(shí)現(xiàn)規(guī)劃總裝機(jī)容量4×5萬(wàn)千瓦的規(guī)模，位居我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目單機(jī)容量及總裝機(jī)容量首位。
雖然在技術(shù)上取得了重大突破，但岑可法還是有些憂慮。
他表示，政府需要對(duì)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目統(tǒng)籌規(guī)劃。生物質(zhì)燃料供應(yīng)具有區(qū)域性，遠(yuǎn)距離輸送生物質(zhì)原料會(huì)使成本過(guò)高。因此決不能在同一地區(qū)重復(fù)建設(shè)生物質(zhì)燃燒發(fā)電項(xiàng)目。
“此外，生物質(zhì)既是能源更是資源。我們正在研發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生物質(zhì)能源的分級(jí)、多元化利用，不僅實(shí)現(xiàn)節(jié)能，還將同時(shí)滿足農(nóng)村地區(qū)用電、生活用氣、農(nóng)業(yè)機(jī)械用油及肥料生產(chǎn)的需要。”岑可法最后強(qiáng)調(diào)。
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