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1、摘要随着丰富的物质生活而来的是不可忽视的垃圾问题，如何处理堆积如山的垃圾已成为世界各国或者说是整个人类迫在眉睫的问题。同时资源又无时无刻不在影响人类的生产生活，尤其是在这个资源短缺的时代，人们自然而然的将垃圾与资源联系到一起，希望变废为宝。因此各个国家加紧了垃圾的治理，目前在世界范围内已经卓有成效，国内外广泛采用的农村生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧等。如今世界上有一半的人居住在农村，在中国的这一比例达到70%左右。农村大都在较偏僻的地域，像河流上游，森林，高原等原始、脆弱的生态系统，这些生态系统又影响着城市生态系统。因此农村的垃圾治理与城市的垃圾治理同等重要，这不仅有利于绿色新
2、型农村的建设，更重要的是这很大成度上维持了生态平衡，实现了可持续发展。关键词：农村垃圾；沼气发电；垃圾焚烧发电；无害化处理；AbstractWith a rich material life is not be ignored in the waste problem, how to handle the mountains of rubbish has become the world, or the entire human looming problem. At the same time resources and ever-present impact on human produc
3、tion and life, especially in the shortage of time, people naturally will waste and resources associated with the reuse hope. So each country to the management of the garbage and is currently in the world scope has been fruitful, widely used home and abroad of rural life garbage disposal ways mainly
4、have the sanitary landfill, high temperature compost and burning, etc. Now half the world people lived in rural areas in China, the proportion of around 70%. Mostly in the remote rural areas, like a river, forest, plateau, primitive, fragile ecosystem, and the ecological system also influenced the u
5、rban ecological system. So rural waste management and the city waste management equally important, it is not only beneficial to the construction of the new countryside green, more important is this very much into degrees at the ecological balance, and realize the sustainable development.Keywords：Rur
6、al junk; Methane power; Garbage burned power; Free-pollution disposal;重试抱歉，系统响应超时，请稍后再试 支持中英、中日在线互译 支持网页翻译，在输入框输入网页地址即可 提供一键清空、复制功能、支持双语对照查看，使您体验更加流畅支持中英、中日在线互译 支持网页翻译，在输入框输入网页地址即可 提供一键清空、复制功能、支持双语对照查看，使您体验更加流畅目 录摘 要IAbstract.II1 绪论11.1课题研究背景.11.2论文研究目的及意义.11.3论文的主要研究内容.22目前农村垃圾的处理方式及存在问题32.1农村垃圾的分类
7、32.2 农村垃圾处理现状42.3农村垃圾处理存在问题.43农村垃圾应用于沼气发电技术63.1沼气发电的发展历程63.2农村沼气发电和供热的意义63.3沼气发电技术概述73.4农村沼气发电的应用93.5沼气发电在国内的应用状况及前景114 垃圾焚烧发电技术.144.1垃圾焚烧发电技术简介.144.2焚烧炉系统分析164.3烟气净化技术204.4商业化垃圾电站投资及效益分析.224.5我国应用垃圾焚烧发电实例234.6垃圾焚烧发电技术应用前景展望245结语.28参考文献29致 谢311绪论1.1课题研究背景随着经济的不断发展和农民收入的不断增加农民消费方式发生了重大变化，工业产品在农民的生活中日
8、益增多，生活垃圾成分和含量也在趋向城市化。与此同时，农村生活垃圾的产生量也逐年增加。据调查，农村平均每天每人生活垃圾量为0.8千克，全国农村一年的生活垃圾量接近3亿吨。农村生活垃圾的构成主要受农民生活水平、能源结构以及季节变化的影响。农民村民居住分散，绝大部分农村地区没有专门的垃圾收集、运输、填埋及处理系统。农村生活垃圾几乎都是在田间村头、道路两旁等随地丢弃。长此以往，道路两旁成了没有覆土的垃圾填埋场，自然低洼地成了天然垃圾箱。全国农村一年的生活垃圾量中，约1亿吨的垃圾被随意堆放。不仅侵占了大量土地，而且成为苍蝇、蚊虫等病原体滋生的场所。同时，垃圾在天然堆放过程中会产生甲烷等可燃气体，遇明火或
9、自燃易引起火灾、垃圾爆炸等事故。 城市垃圾下乡，加重农村生态环境压力一些小城市由于资金和技术的局限，常常把城市垃圾向郊区、农村等地“输送”。这不仅影响了农村整体的村容村貌，而且严重污染了地下水、土壤，给当地村民的身体健康带来了影响。正是城市垃圾排放进农村而且排放的不合理，这就造成农村生活垃圾处理的难度与日俱增。使本来就缺乏保护的农村生态环境日趋恶化，无形中影响着农民生产和生活的方方面面。 1.2课题研究的目的及意义1.2.1目的由于环境污染、资源短缺越来越严重，世界各国已经日益重视保护人类生存的环境，全人类一致呼吁“拯救地球”，世界各大中城市、乡村几乎都不同程度地受到垃圾困扰，垃圾问题已刻不容
10、缓，不得不解决。我国改革开放后，农民可以自主经营土地，农民的生产积极性大幅度提高，生产力得到了进一步解放；各种有利于农村发展的措施相继实施，几年下来村民的腰包逐渐的鼓了起来，电视机、洗衣机等家用电器开始进入寻常百姓家。产业废物迅速增加，逐渐取代生活废弃物。虽然农民在日常生活中产生的生活废弃物中厨余物的比重在逐渐减少，但由于村民生活水平的提高，村民对厨余物的重视程度明显降低，循环利用率在逐渐下降，厨余物的危害在逐渐增加。这一时期的垃圾有数量大、种类复杂的特点。村庄垃圾开始影响村民正常的生产和生活，破坏美丽的村庄自然环境，村庄垃圾问题在某些地方引起了村民的重视。但农村垃圾归宿自然也随着产业垃圾的迅
11、速增加而逐渐的瓦解，农村需要寻找新的垃圾处理方式来解决日益突出的村庄垃圾问题。1.2.2意义提高环境保护意识，节约资源和能源，减少垃圾的产生量，回收可再利用的垃圾，以无害化、资源化、减量化为处理目标创造出可观的经济效益和社会效益。1.3论文的主要研究内容（1）目前农村垃圾的处理方式及存在问题。（2）农村垃圾沼气发电技术。（3）垃圾焚烧发电技术。2目前农村垃圾的处理方式及存在问题2.1农村垃圾的分类我们将农村生活垃圾分为：堆沤、焚烧、喂食、入池和可回收五大类。2.1.1堆沤类包括蔬菜兜叶、煤灰、瓜果皮、扫地灰，时间为30天左右。2.1.2焚烧类小件无回收价值的纸张、干果壳、烟头、烟盒、一次性筷子
12、及其他木制品。焚烧后的灰烬将进入堆沤池。2.1.3喂食类剩饭剩菜、食品残渣、动物内脏。2.1.4入池类发臭的鸡、鸭、鱼等动物内脏、动物尸体（较大的动物尸体可切断塞入沼气池入料口）。2.1.5可回收类废纸系列：报纸、书本纸、外包装用纸、办公用纸、广告用纸、纸盒、纸盒、作业本、草稿纸、花炮筒、一次性纸杯、卫生纸等可生产纸浆的即可。塑料系列：各种塑料袋、牙刷、杯子、饮料瓶、矿泉水瓶、洗发水瓶、洗洁精瓶、稍厚一点的塑料包装系列、牙膏袋、一次性塑料餐盒等。金属系列：铁皮、罐头盒、易拉罐等。玻璃系列：酒瓶、农药瓶、玻璃瓶和玻璃片、镜子、罐头瓶、啤酒瓶、墨水瓶等各种玻璃。橡胶系列：皮鞋、胶鞋、棉鞋底等橡胶鞋
13、及单车、摩托车、汽车胎等。衣料系列：废弃衣服、毛巾、书包、布鞋等。纤维系列：各种纤维袋、纸罐带子、包装袋。无回收价值有污染系列：打碎的瓷器，废电池，废灯泡、灯管。2.2农村垃圾处理现状2.2.1池塘、洼地、沟渠成为天然的垃圾填埋场我在走访中发现，如果村内有一定数量的池塘、洼地和沟渠，往往它们的走位变堆放着一堆堆的垃圾。甚至在池塘的水面上还漂浮着一些塑料、纸片、树叶等。经过走访得知，这些垃圾是村民每天从家里清扫出来的生活垃圾，垃圾在堆放地日积月累就成了一个个“小山包”，可是即便在这种情况下，垃圾还是没有得到及时的处理。结果是，池塘、洼地和沟渠都受到了不同程度的污染。2.2.2村舍前后树荫下垃圾随
14、处可见在农村，村民一般会在房前屋后栽种一些树木，可没想到的是，这些本来代表“净的绿树却成了垃圾场。只要细看，就会发现，树下往往会堆放着许多垃圾，如塑料袋，纸屑，果壳等。当有风的时候，这些垃圾就会”随风起舞”2.2.3垃圾随农家肥进入农田虽然近年来农民生活水平提高了，农村的机械化作业在逐渐增多。但传统的耕作方式并没有完全被现代化的生产方式所取代，还有部分村民家里养着者耕牛，同时农户家里一般也会养一些鸡、鸭、鹅等禽畜。受传统生产、生活方式的影响村民不会轻易将禽畜的粪便丢弃，而是沿袭传统的习惯用禽畜的粪便来沤农家肥。一些村民在处理家庭垃圾的时候，为了方便，便会直接将垃圾丢弃在院子里的沤肥池里，当农家
15、肥被运往农田的时候，塑料等垃圾便随之一起进入农田。2.3农村垃圾处理存在问题2.3.1农村垃圾治理资金不足农村的经济发展原本就远远落后于城市，人均收入除去温饱已所剩无几，无法向城市一样缴纳垃圾费，且政府仅有的收入都用来基础建设，无暇顾及垃圾的治理。农村现代化进程的推进，农民生活水平的提高，大量化学品、工业品进入农村家庭成为生活必需品。这些物品在使用过程中和使用后产生大量废弃物，增加了农村生活垃圾的复杂性，加大了处理难度，成为破坏农村原生态环境的重要原因。 2.3.2农村交通运输不便我国许多农村离即便是最近的有垃圾处理的城镇也需要长途跋涉，根本无法将垃圾进行运输，导致垃圾就在本地丢弃。2.3.3
16、农村素质教育相对落后当前，我国农村人口文化水平偏低，缺乏环境意识。农民将可分解与不可分解、可回收与不可回收、有害与无害生活垃圾混为一体随意丢弃。另外，我国是一个多民族国家，各民族文化和心理层次不尽相同。这些历史和社会因素在一定程度上直接或间接造成了农村生活垃圾处理难度增大。如今农村加紧城市化步伐，只顾经济建设，而忽略了精神建设，所以无法意识到垃圾的危害性，资源化意识淡薄，将其随意丢弃，无法回收，导致一系列环境问题：河流被污染，土地肥力下降，植被减少，生物多样性减少，荒漠化这些环境问题又蔓延到城市，加剧了城市的治理负担。2.3.4相关管理体制不适应，法律法规不健全 在实际工作中，行政管理部门的执
17、法范围更多地或完全集中在市区、卫星城镇和中心镇，对农村生活垃圾的执法管理处于一种近乎真空的状态。缺少专门针对农村这一特殊环境和区域的生活垃圾治理的相关法律法规，给依法管理带来了困难。我国大部分农村地区缺乏来自财政和管理支持，公共环境卫生设施严重不足。有卫生设施的地区也由于重规划、轻运行，致使环境卫生设施形同虚设，流于形式，不能真正发挥其作用。 3农村垃圾应用于沼气发电技术3.1沼气发电的发展历程沼气发电始于20 世纪70 年代初期。当时，国外为了合理、高效地利用在治理有机废弃污染物中产生的沼气，普遍使用往复式沼气发电机组进行沼气发电。使用的沼气发电机大都是属于火花点火式气体燃料发动机，并对发动
18、机产生的排气余热和冷水余热加以充分利用，可使发电工程的综合热效率高达80%以上。通常每100 万吨的家庭或工业废物就足以产生充足的甲烷作为燃料供一台一兆瓦的发电机运转1040 年。在我国20 世纪70 年代沼气发电开始受到国家的重视，成为一个重要的课题被提出来。到80年代中期我国已有上海内燃机研究所、广州能源所、四川省农机院、南充地区农机所、武进柴油机厂、泰安电机厂等十几家科研院所、厂家对此进行了研究和试验。在我国，沼气机、沼气发电机组已形成系列化产品。目前国内从8 千瓦到5000 千瓦各级容量的沼气发电机组均已先后鉴定和投产，主要产品有全部使用个沼气的单燃料发动机及部分使用沼气的双燃料沼气-
19、柴油发动机。3.2 农村沼气发电和供热的意义在农村搞沼气发电和供热是大力发展农村经济、促进可再生资源利用和农村能源建设，切实改善农村生态环境，增加农民收入，提高农民生活水平，实现农村经济的可持续增长，加快农村小康社会建设步伐的一条实实在在的道路。在畜牧场和农场搞能源开发，方便自己用电用热，为畜牧场和农场办的加工厂提供电源和热源。 多余的电和热可出售。开拓了一条发展经济，增加收入的新途径。禽畜粪经发酵罐的厌氧发酵处理，消除了病菌，虫卵和杂草种子，有利于农作物的健康生长，从而减少了对农药的需求。禽畜粪在发酵池经搅拌发酵，流动性能提高,施放肥料时均匀，农作物容易吸收。经厌氧发酵过的肥料具有较好的碳/
20、氮比率， 肥料效率得到提高。由于禽畜粪被收集来发电和供热，不再随便流失，保护了地下水源的卫生清洁。畜粪中的脂肪酸经发酵分解，臭气减少，改善了人们生活居住的卫生环境条件。作为发酵原料的能源作物可利用荒地种植，沼气发电装置可在荒地上建造，食品加工业废料，如酒糟，饭店剩菜剩饭等有机物质来利用来发酵，产生沼气，变废为宝，荒地和废料得到充分利用。农村沼气发电站的建设和运行，创造了大量的劳动就业岗位。禽畜粪经厌氧发酵，分解了有机物质,甲烷,一氧化氮和二氧化碳的排出得到有效控制，减少了大气污染。因为使用沼气发电，减少了对石油和煤炭等化石能源的依赖和其造成的环境污染。由于利用禽畜粪来发电和供热，电和热除供给人
21、们生活使用外，还用于农作物的生产和加工，促进了农业的发展。农业的发展又为畜牧业的发展创造了良好的条件，畜牧业的发展又提供了发电和供热所需要的畜粪生物质能，从而创造了一个良性的生态循环。3.3沼气发电系统概述沼气是有机物质在一定温度、湿度、酸碱度和厌氧条件下，经各种微生物发酵及分解作用而产生的一种以甲烷为主要成分的混合可燃气体。沼气发电的工作原理就是通过垂直植入垃圾堆体里若干根抽气井，不间断将沼气抽出，经过收集管网送至发电机机组，再经过冷却脱硫脱水、过滤净化等处理后，产生的纯沼气在发电机组里燃烧后发电，再并入电网。图3.3为沼气发电工艺流程图。图3.3沼气发电工艺流程图3.3.1沼气的主要成分沼
22、气的主要成分是甲烷。沼气由5080甲烷(CH4)、2040二氧化碳(CO2)、05氮气(N2)、小于1的氢气(H2)、小于0.4的氧气(O2)与0.13硫化氢(H2S)等气体组成。由于含有少量硫化氢，所以略带臭味。其特性与天然气相似。空气中如含有8.620.8（按体积计）的沼气时，就会形成爆炸性的混合气体。3.3.2沼气发酵基本工艺流程一个完整的大中型沼气发酵工程，无论其规模大小，都包括了如下的工艺流程：原料（废水）的收集、预处理、消化器（沼气池）、出料后处理和沼气的净化与储存、沼气发电及上网等。3.3.3沼气发酵工艺的基本条件（1）适宜的发酵温度。沼气池的温度条件分为：常温发酵 (也称为低温
23、发酵)1030，在这个温度条件下，产气率可为0.150.3m3/m3.d。中温发酵 3045，在这个温度条件下，池容产气率可达1m3/m3.d左右。高温发酵45 6O，在这个温度条件下，池容产气率可达22.5m3/m3.d左右。沼气发酵最经济的温度条件是35，即中温发酵。（2）适宜的发酵液浓度。发酵液的浓度范围是230% 。浓度愈高产气愈多。发酵液浓度在20%以上称为干发酵。（3）发酵原料中适宜的碳、氮比例(C : N)。沼气发酵微生物对碳元素需要量最多，其次是氮元素，我们把微生物对碳元素和氮元素的需要量的比值，叫做碳氮比，用C : N来表示。目前一般采用C : N=25 : 1。但并不十分严
24、格，20 : 1、25 : 1、30 : 1都可正常发酵。（4）适宜的酸碱度（pH值）。沼气发酵适宜的酸碱度为pH=6.57.5。pH值影响酶的活性，所以影响发酵速率。（5）足够量的菌种。沼气发酵中菌种数量多少，质量好坏直接影响着沼气的产量和质量。一般要求达到发酵料液总量的1030%，才能保证正常启动和旺盛产气。3.3.4沼气发热量每立方米纯甲烷的发热最为34000焦耳，每立方米沼气的发热量约为2080023600焦耳。即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。依据每立方米废水产沼气量的不同，可以划分为三类：第一类是每立方米废弃物产沼气10立方米以上，主要包括酒精、白酒
25、、淀粉、味精、柠檬酸、造纸、机械浆；第二类为每立方米废弃物产沼气510立方米，包括酶制剂、制药、纤维板、植物油等；第三类为每立方米废弃物产沼气小于5立方米，包括制糖、啤酒、果汁、屠宰、糖醛等。3.4农村沼气发电的应用3.4.1沼气发电的形式沼气发电的型式，按沼气机所用燃料分，有单燃机(即电火花点火式)和双燃机(即液体燃料引燃式)两种。单燃机是用沼气单一燃料，要有一个点火系统，不需高压喷油系统，采用煤气机或汽油机最简单，在空气进口处加上一个沼气空气混合器即可，完全用沼气代替煤气或汽油作燃料，便能正常运行。如果用柴油机改装，则不用高压喷油系统，加上一个点火系统和一个沼气空气混合器便成，其效率比前两
26、者高。双燃机是用沼气和柴油两种燃料，以沼气为主，少量柴油用来引燃。这种机主要是利用柴油机压燃的特点，一般用柴油机改装，只在空气进口处，加上沼气空气混合器即成，不用作其他改装。单燃机和双燃机各有其优缺点。双燃机改装非常简单，使用亦很方便，但需要一定柴油用量。沼气不足时，可以单烧柴油。我们进行过测定，农村使用的双燃机，对照纯烧柴油，其节油率达80%左右。这种机用手扶拖拉机头来改装很方便，还可以发挥一机多能的作用，白天照常耕田或运输，晚上用来发电。由于这种机的柴油用量，可随沼气的多少而进行调节，故在生产应用中不受沼气充足与否的影响。总而言之，这种机的改装简单容易，使用方便，投资小，效益大，很利于在农
27、村推广。单燃机的改装，虽然要外加点火系统，但可省去价格较贵的喷油系统。由分电器、点火线圈、火花塞和蓄电池组成，它不用柴油，只烧沼气，在沼气充足的条件下，固定使用这种机是合适的。如果保留高压喷油系统，在油泵齿轮轴外端接出分电器和点火线圈，火花塞和喷油嘴可以互换，用火花塞可单烧沼气，换回喷油嘴又可单烧柴油。另外，我们也可以在气缸盖上喷油嘴附近，选一位置另钻一孔专用来装火花塞，再按上面改装方法，保留高压喷油系统同时加装点火系统。这样既可以进行单烧，也可以进行双燃。从发酵池的结构型式分，有水压式沼气池和气袋式沼气池两种。水压式沼气池即是现在常见的家庭用沼气池，它有一个水压箱，沼气贮存在发酵池内，有一定
28、压力，伴随用气过程，气压会发生变化。利用沼气有压力，作普通燃料直接引向沼气炉燃烧，很方便而且效果好。但是作为内燃机燃料则不理想，在非进气过程，因为沼气有压力使得气缸吸入的混合气浓度不稳定，以至发生爆炸，同时会有少量沼气从进气口逸出污染空气。由于沼气贮存于发酵池内且有压力，发酵池结构要求较高，建池费用相应较大。气袋式沼气池没有水压箱，沼气贮存于塑料薄膜制的气袋内，产气贮气系统都不变地处于低压，因而不致有混合气浓度不稳定和逸出沼气造成了污染浪费等现象，池内液面高度保持不变，池的受力和防渗要求不高，所以建池费用较低。综上分析可见，沼气发电用气袋式沼气池为有利。3.4.4气袋式沼气发电站的建设气袋式沼
29、气发电站大致可分为发酵产气、贮气输气和发电三个部分。发酵产气部分主要是发酵池。贮气输气部分由气袋、输气管道、气阀和安全装置等组成，气袋可用塑料薄膜焊制，容易制造且费用低。易腐蚀的金属气阀，可用塑料管制成U形水封式气阀代替。发电部分包括沼气机、发电机和配电盘，沼气机的改装上面已作了介绍，这里不再赘述了。 农村小型沼气电站宜规划村和组两级，以村为主。在目前情况下，村发电68千瓦，组发电1215千瓦，对发酵原料来源、投资和用途等均较合适。乡镇有大型猪场或鸡场，原料来源丰富的，可办大型沼气电站。 办一个小型沼气电站，应首先考虑发酵原料来源和作什么用途两个因素。然后决定建多大容量的发酵池，配几个千瓦的发
30、电机组。通常村用电来开动粉碎机、切菜机或打浆机以及抽水、照明等，按目前水平，装机7千瓦，一天发电35度左右，基本能够满足用电需要。按1m3沼气(甲烷含量为60%左右)发1.5度计，一天需沼气约23.3m3，在正常投料和注意管理的情况下，我国南方农村沼气的产气率一般可维持0.2m3/m3池上，在发酵原料来源充足的条件下，建池100120m3，便可得到一天所需的沼气量。一个村集体养猪(以平均4050kg计)60头，水牛5头，上集体厕所的100人，加上少量青草和禾草，便足以生产所需的沼气量。组的企业用电较多，要注意按原料来源的多少来安排建池，以免基建投资大，效益小。 沼气池的结构，以圆柱形、锅形底、
31、拱形顶盖为优，施工容易，比较牢固，所占土地面积、所用材料和费用均较小。土质差、水位高的地方，则建球形池较有利。按总容积分建23个池并联使用比单建一个池为好。一个池的容积大约50m3为合适，这样施工较易，清池和出料等可以错开进行，不致完全停气而中断使用。3.5沼气发电在国内的应用状况及前景3.5.1沼气发电在国内应用现状沼气作为农村生活燃料已为人们所接受，沼气作为发动机燃料，直接驱动加工作业机具和发电机以代替石油，沼气发电在我国20 世纪70 年代就开始受到国家的重视，国内对此进行了长足的研究。目前国内已建成了好几座大型沼气发电工程。例如，浙江省最大的酒精生产厂长征化工厂，建成了设计容量为100
32、0 千瓦的沼气发电站，发动机由天然气发动机改装而成，单机最大功率达450 千瓦，既解决了酒槽液的处理问题，又生产了高质量的能源；江苏泗洪酒厂距洪泽湖15 公里，毗邻淮海水系，该厂引进澳大利亚的废水处理技术，建成了1500 千瓦的沼气发电及热利用系统，使环境保护与节能相结合；安徽毫州市酒精厂系古井贡酒厂配套企业，现年产食用酒精1.5 万吨，称为毫州市骨干企业，为改善淮河水系水质污染现状，1992 年，安徽省计委批准本企业污水治理工程及沼气发电工程立项。该项目总投资300 万元，其中沼气发酵工程投资200万元，沼气发电工程100 万元。沼气工程现日处理酒槽液400 立方米，已于1994 年9月投入
33、运行。该厂沼气发电项目，每年可创效益114.8 万元，其中直接经济效益94.8 万元，三年半就可回收全部投资；国内许多大城市，如南京市，杭州市、深圳市都已建成垃圾处理厂沼气发电工程，这些 工程的建立将大大改善城市居住环境，减轻城市污染，由废弃物产生的电能又缓解了城市的电力紧张问题。沼气发电装置比其他热动力设备或发电装置的热效率都高。国外最先进的沼气发动机组加上余热利用以后的综合热效率最高可达88%，再加上沼气燃料电池的研制和应用，沼气高效、无污染的发电利用方式必将在国内、国际得到广泛利用。因此，沼气发电不仅对于大型酒精厂、垃圾填满厂、大型牲畜养殖场意义重大，在解决废物处理问题、美化环境的同时能
34、产生高质量的能源，创作出巨大的经济效益和社会效益，而沼气发电对我国农村地区来说同样具有巨大的现实意义。农村地区，沼气原料充足，而农村缺点现象在我国又非常普遍。如果利用农业生产废弃物、牲畜粪便来发酵产沼气，则沼气发电产生的电可以通过电缆送到每家每户，提前实现全部家用设备电气化，既方便又干净，用不完的电还可以并入大电网中，这是最科学、合理、高效应用沼气能源的途径。由此可见，沼气发电对于缓解我国农村电力紧张状况同样具有重要的作用。3.5.2前景分析沼气发电产业将成为朝阳产业沼气发电是一个系统工程，它包括沼气生产、沼气净化与储存、沼气发电及上网等多项单元技术的优化组合，也涉及到国家对沼气发电的扶持政策
35、和技术法规等。剖析国内已有的沼气发电工程，借鉴发达国家的沼气发电经验，以及国家对可再生能源的政策导向，笔者认为我国沼气发电产业在未来的若干年后会有突破性进展，其依据是：（1）国家相关政策的出台将打通包括沼气发电在内的绿色电力上网的瓶颈当一个国家经济实力达到一定程度后，就会把目光更多地投向环保，会更关注可持续发展问题，就会把资金投向这一领域，出台相关的政策来确保可持续发展战略目标的实现。（2）国内已生产出性价比更好的沼气发电机组系列产品，为沼气发电提供有力的设备支持。目前成熟的国产沼气发电机组的功率规格，主要集中在24600kW 这个区段。从沼气工程的产气量来看，有不少沼气工程适宜配建500kW
36、 以上的沼气发电机组。从沼气发电机组的性价来看，在有可以利用的动力原机的情况下，单机功率越大，越利于提高燃料发电效率，越利于降低发电机组单位功率成本，从而获得较理想的性价比。同样，从沼气工程的产气量以及从用电负荷性质来看，20kW 以下的发电机组也大有市场。例如一个万头猪场沼气工程，日产沼气80 立方米，显然不适合发电上网，只适宜内部用电。其沼电用途一般为驱动沼气工程污水泵和猪场通风机、照明等，因此宜配备10kW 左右的发电机组。类似的沼气工程很多，可见，小功率沼气发电机组需求量也不少。鉴于沼气发电广阔的发展前景，国内数家有实力的研究院所和大型企业进行了强强合作，针对市场需求开发出不同规格的沼
37、气发电机组系列产品。在大机组方面，胜利油田胜利动力机械集团已全面开发出了全烧沼气内燃机的沼气发电机组，并在污水处理、柠檬酸、酒精等行业应用成功。值得一提的是，国内新一轮开发出来的沼气发电机组，已不是过去简单改装内燃机的发电机组。新的发电机组在性能方面已缩小了与国外先进机组技术指标的差距。可以说，在发电设备方面，已可为沼气发电的实施提供有力支持。（3）资金支持和专业化生产会吸引更多的投资主体大中型沼气工程属于环保性质的项目，受益的是全社会。要在投资分摊上，以“谁污染、谁治理”原则为主，辅之以“谁受益、谁分摊”的原则，由政府、地方和企业共同投资。对于初始投资，国家将给予一定支持，如：国家或行业将制
38、定出一系列的优惠政策，减免工程税费，减轻企业负担；要广辟资金渠道，帮助建设方获得各类贷款；鼓励社会各界以各种形式投资开发沼气资源化利用项目，以优惠政策调动各投资主体的积极性。此外，以国家、地方和企业共同投资的方式，重点扶持一些专用设备生产企业（沼气生产装置、沼气净化设备、沼气发电机组等），对其进行必要的技术改造；扩大生产规模，提高产品种类和产品质量；建立质量保障体系（售后服务、人员培训、质量监督与检测等）和物业化管理模式。4垃圾焚烧发电技术4.1垃圾焚烧发电技术简介农村生活垃圾在组分和性质上与城市生活垃圾相似，只是在组成的比例上有一定的区别。农村生活垃圾有机物含量多，水分大，同时参杂化肥、农药
39、等与农业生产有关的废弃物。但随着农民生活水平的提高，农村生活垃圾的组成正趋近于城市生活垃圾。农村生活垃圾中，废塑料等可燃成分较多，具有很高的热值，采用科学合理的焚烧方法是完全可行的。焚烧处理是一种深度氧化的化学过程，在高温火焰的作用下，生活垃圾经过烘干、引燃、焚烧被转化为残渣和CO2、SO2等气体，可以经济有效地实现垃圾减量化和无害化。焚烧后的灰渣可以作为农家肥使用，同时可以将产生的热量用于发电和供暖。 生活垃圾由环卫部门收集后用垃圾车运至电厂的垃圾库在垃圾库中经简单的粉碎磁选后用行车抓斗将垃圾抓入输送皮带然后经输送皮带进入除氧间垃圾进料斗给料机将斗内垃圾送入炉膛焚烧经过干燥燃烧燃烬三个阶段充
40、分燃烧燃烬的炉渣排入渣池冷却后运往厂外填埋垃圾燃烧后产生的大量高温烟气进入余热锅炉换热过热蒸气进入汽轮发电机组发电。图4.1为垃圾焚烧发电的主要工艺流程。垃圾进入炉内与空气混合后充分燃烧因垃圾中有机物的裂解需在高温下并有足够的停留时间才能完成因此焚烧炉内设计温度和烟气停留时间分别保持在850和35s使垃圾中有害成分二恶英等能在炉膛内充分裂解焚烧而不至于产生新的有害物质为避免垃圾库内臭气的无组织排放给周围环境带来不良影响国内垃圾焚烧电厂目前均采用焚烧炉的一次风机从垃圾库抽气送入炉膛焚烧这样可使垃圾库内保持负压避免臭气外排另外垃圾库内的垃圾渗滤液中含有很多有害物质为防止外排引起二次污染均送入炉内焚
41、烧处理。图4.1垃圾焚烧发电主要工艺流程4.1.1垃圾焚烧发电的社会效益和经济效益传统的垃圾处理方式存在以下缺陷：侵占大量的土地资源；造成长期严重污染；蚊蝇滋生，作业环境恶劣；危害居民身体健康，甚至造成伤亡事故；而垃圾焚烧发电减容效果好，可使垃圾体积减少到原来的1/10；无二次污染。高温焚烧配以先进的烟气处理设施能使垃圾处理实现无害化，彻底消灭致病原体；处理过程最终剩余的灰渣稳定性好，不再分解，缓变；产生的热量可以进行供热和发电，达到能源回收的目的。（1）垃圾焚化处理解决了垃圾出路，改善了农村卫生环境，减少了垃圾处理的土地占用问题，还能变废为宝，为生活和工业提供电力。（2）垃圾发电厂的主要经济
42、效益有两部分，一是电力销售效益(包含部分回收废金属销售收益)，二是垃圾处理费收益。垃圾处理费是政府为处理农村垃圾支付的费用。据我国南方某省份测算，采用掩埋处理或其他无害处理方式，垃圾处理费用约为180元吨。这部分垃圾处理费用由政府按垃圾实际的处理量支付垃圾电厂。这样，垃圾发电厂的燃料不但不需支付燃料成本，反而得到政府支付的垃圾处理费。在此基础上进行测算，垃圾电厂的投资效益可以与常规火力发电厂相比。在国外，垃圾电厂的投资者即以上述两项投资收益来经营电厂。在我国，由于人工便宜和电力紧缺，根据测算，当不计投资成本时，依靠售电收入足以支持电厂的运行和维修费用尚有盈利，比国外更为优越。这样，政府部门以公
43、益事业建造垃圾电厂以后，就相当于既无负担而又有效地解决了垃圾问题。4.2焚烧炉系统分析按焚烧原理不同，全世界又主要分为炉排炉焚烧、流化床焚烧、CAO气化焚烧炉技术、热解法。4.2.1机械炉排焚烧炉工作原理：垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排（炉排分为干燥区、燃烧区、燃尽区），由于炉排之间的交错运动，将垃圾向下方推动，使垃圾依次通过炉排上的各个区域（垃圾由一个区进入到另一区时，起到一个大翻身的作用），直至燃尽排出炉膛。燃烧空气从炉排下部进入并与垃圾混合；高温烟气通过锅炉的受热面产生热蒸汽，同时烟气也得到冷却，最后烟气经烟气处理装置处理后排出。特点：炉排的材质要求和加工精度要求高，要求炉排与炉排之间
44、的接触面相当光滑、排与排之间的间隙相当小。另外机械结构复杂，损坏率高，维护量大。应用实例：1986年，深圳市全套引进了三菱重工业公司两套日处理能力为150t/d垃圾焚烧炉，并于同年11月正式投产，成为当时我国第一座现代化的垃圾焚烧发电厂。但是，从整体运行的效果来看，国产的炉排炉焚烧装置主要存在两个问题：一是机械运动问题。炉排炉的运动需要液压或机械装置来推动，目前，在这项技术上还存在很多问题，比如液压杆容易断裂；推动方向存在偏差，导致焚烧炉两侧护板很快就被磨穿；垃圾进料和炉渣出口的设计问题等等。二是对炉排炉的运行操作。国外已经有100多年的炉排炉焚烧垃圾的历史，我国这项技术才刚起步，还需要不断地
45、进行丰富和完善。4.2.2循环流化床焚烧炉工作原理：炉体是由多孔分布板组成，在炉膛内加入大量的石英砂，将石英砂加热到600以上，并在炉底鼓入200以上的热风，使热砂沸腾起来，再投入垃圾。垃圾同热砂一起沸腾，垃圾很快被干燥、着火、燃烧。未燃尽的垃圾比重较轻，继续沸腾燃烧，燃尽的垃圾比重较大，落到炉底，经过水冷后，用分选设备将粗渣、细渣送到厂外，少量的中等炉渣和石英砂通过提升设备送回到炉中继续使用。特点：流化床燃烧充分，炉内燃烧控制较好，但烟气中灰尘量大，操作复杂，运行费用较高，对燃料粒度均匀性要求较高，需大功率的破碎装置，石英砂对设备磨损严重，设备维护量大。应用实例：典型代表是日本任原公司，目前
46、单台日处理量已达390t/d。但它的价格仍然很高。作为燃烧技术本身，循环流化床技术无疑是一种非常先进的焚烧技术，在应用到垃圾焚烧领域，还需要解决很多问题，如垃圾的预处理、一二次风的选择、进料和出渣等问题。4.2.3回转式焚烧炉工作原理：回转式焚烧炉是用冷却水管或耐火材料沿炉体排列，炉体水平放置并略为倾斜。通过炉身的不停运转，使炉体内的垃圾充分燃烧，同时向炉体倾斜的方向移动，直至燃尽并排出炉体。特点：设备利用率高，灰渣中含碳量低，过剩空气量低，有害气体排放量低。但燃烧不易控制，垃圾热值低时燃烧困难。下表4-1对炉排炉、回转炉、循环流化床锅炉主要技术指标进行了对比。表4-1炉排炉、回转炉、循环流化床锅炉技术指标对比比较项目炉排炉回转炉循环流化床锅炉技术成熟性最成熟较成熟成熟垃圾质量要求较低较低较高，需要预处理在线运行台数较少较少多国产化率以引进为主以引进为主高水分适应性一般较好高单炉处理能力1
