垃圾填埋場沼氣發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀及其前景

1、中國沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望摘要：本文通過對中國沼氣利用現(xiàn)狀和沼氣發(fā)電工程市場前景的調(diào)查與分析，描述了沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其能源利用市場潛力，對影響沼氣發(fā)電商品化和市場化的社會經(jīng)濟(jì)因素和主要障礙進(jìn)行了分析評價(jià)，并提出了一些對策和措施。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)，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成為解決能源與環(huán)境問題的重要途徑。隨著對環(huán)境的日益重視，人們開始利用各種方式來減少工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的破壞。近十幾年來

2、，在各級政府有關(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，正受到世界各國的普遍歡迎。目前，全世界共建成4817座垃圾填埋場，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?，其抗爆性能較好，是一種很好的清潔燃料，傳統(tǒng)上大多利用沼氣進(jìn)行取暖、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)電

3、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發(fā)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)備主要有內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)。國外用于沼氣發(fā)電的內(nèi)燃機(jī)主要使用Otto發(fā)動機(jī)和Diesel發(fā)動機(jī)，其單位重量的功率約為27 kWT。汽輪機(jī)中燃?xì)獍l(fā)動機(jī)和蒸汽發(fā)動機(jī)均有使用，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是單位重量的功率大，一般為70140kWT；蒸汽發(fā)動機(jī)一般為10kWT。國外沼氣發(fā)電機(jī)組主要用于垃圾填埋場的沼氣處理工藝中。目前，美國在沼氣發(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)填埋場使用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，加上使用

4、汽輪機(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)電的內(nèi)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。我國開展沼氣發(fā)電領(lǐng)域的研究始于八十年代初，1998年全國沼氣發(fā)電量為1,055，160kWh。在此期間，先后有一些科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行過沼氣發(fā)動機(jī)的改裝和提高熱效率方面的研究工作。我國的沼氣發(fā)動機(jī)主要為兩類，即雙燃料式和全燒式。目前，對“沼氣一柴油”雙燃料發(fā)動機(jī)的研究開發(fā)工作較多。如：中國農(nóng)機(jī)研究院與四川綿陽新華內(nèi)燃機(jī)廠共同研制開發(fā)的S1951型雙燃料發(fā)動機(jī)：上海新中動力機(jī)廠研制的2027G雙燃料機(jī)等。成都科技大學(xué)等單位還對雙燃料機(jī)的調(diào)速、供氣系統(tǒng)以及提高熱效率等

5、方面進(jìn)行過研究。濰坊柴油機(jī)廠研制出功率為120 kW的6160A一3型全燒式沼氣發(fā)動機(jī)，貴州柴油機(jī)廠和四川農(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)動機(jī)發(fā)電機(jī)組；此外，還有重慶、上海、南通等一些機(jī)構(gòu)進(jìn)行過這方面的研究、研制工作。可以說，目前我國在沼氣發(fā)電方面的研究工作主要集中在內(nèi)燃機(jī)系列上。表1是我國部分12kW以下沼氣發(fā)電機(jī)組的測試性能比較。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

6、工程可以減少CH4的排放，每減少1屯CH4的排放，相當(dāng)于減少25噸C02的排放，對緩和溫室效應(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：四川榮縣進(jìn)行了120 kW沼氣發(fā)電的生產(chǎn)和示范。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)年成本為0.0465元kWh。沼電能夠基本滿足該廠的生產(chǎn)用電：山東昌樂酒廠安裝2臺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)行一年即收回全部成本。杭州天子嶺填埋場發(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

7、可達(dá)14.8%。 3)可減少對周圍環(huán)境的污染。由于綜合利用手段單一，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，也對工作人員的安全和健康產(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。因地制宜地發(fā)展小沼電，猶如建造微型“坑口電站”，可取長補(bǔ)短就地供電。 表1 12kW以下沼氣發(fā)電機(jī)組測試表研制單位 產(chǎn)品型號功率（KW）甲烷含量（%）比氣耗(m3kWh)節(jié)油率（%）熱效率（%）四川省農(nóng)機(jī)所0.8GFZ 1.35773

8、 0.868100 23.45四川省農(nóng)機(jī)所195 12.97 89.4 0.37 100 30.7泰安電機(jī)廠12GFS3212.85 78.45 0.492 81 31.99泰安電機(jī)廠10GFsl3 11.18 86.5 0.248 62 37.89南充農(nóng)機(jī)所195 13.53 70.9 0.322 81. 38.8武進(jìn)柴油機(jī)廠195-Z 13.52 71.2 0.40 100 35.39上海內(nèi)燃機(jī)所5GFZ 5.62 72.35 0.687 100 26.78重慶電機(jī)廠1.2kW1.52 77.05 0.76 100294、沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)展的主要障礙80年代是我國沼氣發(fā)電研究的起始階段，也

9、是較為活躍的時(shí)期。但近十年的發(fā)展比較 緩慢。主要存在以下障礙：4.1技術(shù)障礙我國沼氣發(fā)動機(jī)的開發(fā)研究主要集中在內(nèi)燃機(jī)系列上，一般只是對柴油機(jī)和汽油機(jī)進(jìn)行較淺層次的改裝，對發(fā)動機(jī)的熱工性能研究不深，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，從而影響其發(fā)展進(jìn)程。導(dǎo)致這種情況的根本原因是沒有對沼氣發(fā)動機(jī)進(jìn)行深入的研究，技術(shù)不過關(guān)，缺乏足夠的生產(chǎn)實(shí)踐。致使發(fā)動機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生熱負(fù)荷高、可靠性差、起動困難；另外我國研制的全燒沼氣發(fā)動機(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市場障礙由于我國沼氣發(fā)動機(jī)存在許多問題，先前應(yīng)用國產(chǎn)發(fā)電機(jī)組的沼氣發(fā)電工程有許多長

10、期處于停機(jī)狀態(tài)。這就使后來發(fā)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(如天津、杭州等)依靠貸款引進(jìn)購買較為成熟的國外發(fā)電機(jī)組設(shè)備來維持運(yùn)行。我國生產(chǎn)廠家則由于技術(shù)不夠成熟而造成買方市場的嚴(yán)重匱乏，沼氣發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)組無法形成規(guī)?；可a(chǎn)，使科研生產(chǎn)單位缺乏相關(guān)的研究經(jīng)費(fèi)，沒有對其作深入研究開發(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)品的市場化進(jìn)程，對生產(chǎn)科研單位自身以及沼氣發(fā)電領(lǐng)域的發(fā)展都不利。 此外，沼氣發(fā)電市場不規(guī)范，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)的激勵(lì)政策和限制性政策，不能有效地動員和吸收投

11、資，成為影響其技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要原因。由于目前沼氣發(fā)電工程在技術(shù)和市場化方面面臨許多問題，這就需要國家在這個(gè)領(lǐng)域給予政策方面的扶持。如果國家給予在稅收、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，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)性和市場前景，對其進(jìn)入市場具有很積極的作用。5、促進(jìn)沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)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，如果要克服其障礙，達(dá)到促進(jìn)沼氣發(fā)電技術(shù)商業(yè)化發(fā)展的目的，還需要采取一些措施和行動。5.1制定發(fā)展規(guī)劃對我國沼氣利用現(xiàn)狀和市場前景進(jìn)行成分調(diào)查，描述沼氣發(fā)電能源利用市場，確定本項(xiàng)目建設(shè)發(fā)展領(lǐng)域，并評

12、價(jià)發(fā)展沼氣發(fā)電商品化和市場化的社會經(jīng)濟(jì)因素，分析沼氣發(fā)電的技術(shù)開發(fā)和市場潛力，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)保障體系的建設(shè)引進(jìn)吸收國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)技術(shù)支持和保障體系的建設(shè)、扶持和培養(yǎng)，制定國家級的沼氣發(fā)電工程技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，逐步建立和完善可持續(xù)的、市場化的推廣沼氣發(fā)電綜合性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。5.3引入競爭機(jī)制，創(chuàng)新投資體系針對目前我國沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展資金匱乏的現(xiàn)狀，認(rèn)真總結(jié)分析我國外現(xiàn)行的資金籌措和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)國外技術(shù)成熟的商業(yè)化運(yùn)營沼氣發(fā)電工程先進(jìn)優(yōu)惠政策以及市場化融資體系建設(shè)模式。轉(zhuǎn)變觀念，鼓勵(lì)和動員更多的公司和企業(yè)投入到沼氣發(fā)電技術(shù)的競爭行列。5.4研究

13、制定國家級的配套政策進(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)，研究制定激勵(lì)性政策，地方性和全國性相結(jié)合的政策。同時(shí)應(yīng)對沼氣發(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)：1蔣同昌等，我國沼氣發(fā)電機(jī)的研究和生產(chǎn)概括，中國沼氣，1992；10(2)：4446。2孫俊華沼氣發(fā)電機(jī)的使用與維修。中國沼氣，1990；8(4)：2324。3中國農(nóng)業(yè)部美國能源部項(xiàng)目專家組。中國生物質(zhì)能技術(shù)商業(yè)化策略設(shè)計(jì)北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1999。推動中國城市垃圾填埋氣體收集利用項(xiàng)目進(jìn)展情況報(bào)告"推動中國城市固體垃圾填埋氣體回收利用"項(xiàng)目為我國政府和聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署聯(lián)合申

14、請全球環(huán)境基金資助的技術(shù)援助項(xiàng)目。該項(xiàng)目的基本內(nèi)容是進(jìn)行三個(gè)城市垃圾填埋氣體回收利用的試點(diǎn)；分析我國城市垃圾管理基本框架、城市垃圾資源化的技術(shù)前景、制定促進(jìn)我國城市垃圾填埋氣體回收利用的國家行動方案；加強(qiáng)填埋氣體回收利用的能力建設(shè)；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)。國家環(huán)?？偩譃樵擁?xiàng)目執(zhí)行單位。該項(xiàng)目包括五個(gè)部分，即鞍山、馬鞍山、南京三個(gè)城市的示范項(xiàng)目，我國垃圾填埋氣體回收利用國家行動方案以及鞍山聯(lián)合國垃圾填埋技術(shù)培訓(xùn)中心。三個(gè)示范城市因地制宜的選擇了有示范意義的填埋氣體利用技術(shù)。其中鞍山采用了利用填埋氣體制取汽車燃料的技術(shù)路線，南京為利用填埋氣體發(fā)電上網(wǎng)，馬鞍山為利用填

15、埋氣體焚燒醫(yī)療垃圾。項(xiàng)目總投資1956.5萬美元，其中GEP贈款528.5萬美元，三個(gè)示范城市所獲得的資助分別為：鞍山：836萬美元；南京：80萬美元；馬鞍山：37萬美元。項(xiàng)目于1997年啟動，預(yù)計(jì)2002年底全部結(jié)束。項(xiàng)目五部分中國家行動方案和南京示范項(xiàng)目已成功完成。鞍山培訓(xùn)中心也已達(dá)到項(xiàng)目的要求，目前正在進(jìn)行進(jìn)一步的能力建設(shè)。鞍山和馬鞍山示范項(xiàng)目預(yù)計(jì)年底可完成。      鞍山示范項(xiàng)目主體工程分為高壓部分和低壓部分。目前己完成了高壓部分的招標(biāo)工作，由中國通用機(jī)械工程總公司中標(biāo)，負(fù)責(zé)高壓部分的設(shè)計(jì)和建設(shè)?？傇O(shè)計(jì)己完成，需國外采購的設(shè)備也己簽訂了合同，進(jìn)

16、入了現(xiàn)場施工階段。低壓部分非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的采購和制造己完成。目前正在準(zhǔn)備進(jìn)行最后一次的低壓部分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的招標(biāo)工作。      馬鞍山市項(xiàng)目由于西氣東輸?shù)瓤陀^原因，改變了項(xiàng)目最初設(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焚燒醫(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。馬鞍山市市容管理局、市環(huán)保局和市衛(wèi)生局己聯(lián)合下發(fā)了實(shí)行醫(yī)療固體廢棄物集中焚燒處置的通知o市容局和環(huán)衛(wèi)處正在籌建填埋氣回收利用的運(yùn)營機(jī)構(gòu)'馬鞍山市環(huán)佳能源有限責(zé)任公司'o正在準(zhǔn)備第一期需國際采購的設(shè)備的招標(biāo)工作。現(xiàn)場的配套設(shè)施正在施工。  

17、    南京示范項(xiàng)目采取了與外資合作的形式。 2001年2月，南京市計(jì)委批準(zhǔn)項(xiàng)目可研，同月南京環(huán)發(fā)實(shí)業(yè)公司，南京水閣垃圾填埋場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)，項(xiàng)目的沼氣收集系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)和電場建設(shè)分別由江蘇地質(zhì)勘探設(shè)計(jì)院、江蘇深水供用電工程公司和可寧衛(wèi)公司負(fù)責(zé)建設(shè)。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。目前發(fā)電容量為125MV，計(jì)劃總裝機(jī)容量為52MW 。 2002 年7月25日，在南京市水閣垃圾填埋場舉行了"垃圾填埋氣體收集發(fā)電上網(wǎng)投運(yùn)"揭牌儀式。國家環(huán)?？偩指本?/p>

18、長祝光耀、項(xiàng)目辦主任羅高來；南京市副市長周學(xué)柏、南京市市容局局長張東毛；聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署駐華副代表倪榮國先生，聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)社會事務(wù)部李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；祝賀南京市順利完成示范項(xiàng)目。南京示范項(xiàng)目的成功實(shí)踐，在加快城市建設(shè)和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展上進(jìn)行了有益探索；在城市垃圾管理模式上面向市場，在運(yùn)用市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律上進(jìn)行了有益的嘗試，在垃圾無害化、資源化處理上積累了經(jīng)驗(yàn)，提供了一個(gè)很好的范例。項(xiàng)目的成功，不僅對南京而且對我國其它類似城市將會產(chǎn)生積極的影響。      國家行動方案主要內(nèi)容包括：我國城市垃圾填埋氣體資源量估算；發(fā)達(dá)國家城

19、市垃圾填埋處理技術(shù)與管理經(jīng)驗(yàn)介紹；我國三個(gè)項(xiàng)目示范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)我國城市垃圾管理體制市場化、垃圾處理資源化的建議等。      國家行動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；為垃圾填埋氣體的收集利用提供新的評估體系；為在國內(nèi)推廣南京、鞍山、馬鞍山三個(gè)城市示范項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)；為促進(jìn)我國城市垃圾處理產(chǎn)業(yè)化、資源化，使我國城市垃圾管理體制和相關(guān)政策的制定更加適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求提供參考。      國家

20、行動方案已經(jīng)過國家環(huán)境保護(hù)總局、國家發(fā)展計(jì)劃委會、國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易發(fā)展委員會、財(cái)政部、建設(shè)部等相關(guān)部委的討論和審議。并決定以新聞發(fā)布會的形式向社會公布。      鞍山垃圾填埋技術(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多次培訓(xùn)活動。目前正在進(jìn)行中心網(wǎng)站的建設(shè)，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)發(fā)展和項(xiàng)目的后繼開發(fā)活動打下基礎(chǔ)。 杭州天子嶺垃圾填埋產(chǎn)生沼氣發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)一、選點(diǎn)及其依據(jù) 1.自然地理位置浙江省省會杭州位于浙江中部，幅員面積16596平方公里，以平原、湖泊為主。杭州為一風(fēng)景優(yōu)美的城市，1995年全市綠化面積7737公頃。杭州

21、氣候溫暖濕潤，雨量充沛，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，屬亞熱帶濕潤氣候區(qū)。2.社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境狀況杭州市轄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。 杭州經(jīng)濟(jì)以輕工、紡織、電子、旅游、醫(yī)藥為主，近年來經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分迅速，國民生產(chǎn)總值增長率約19。1995年全市國民生產(chǎn)總值762億元，人均國民生產(chǎn)總值10838元，財(cái)政收入55.12億元，市區(qū)職工平均年收入 6

22、619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，杭州在經(jīng)濟(jì)發(fā)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發(fā)展、人口的逐年增加，浙江省及杭州市的固體生活垃圾的總量也在以約10的年增長率逐年遞增，到1995年，杭州市區(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)浙江省1995年城鎮(zhèn)生活垃圾清運(yùn)總量已達(dá)490萬噸（見

23、表1）。表1 浙江省及杭州市生活固體垃圾資源情況1990年 1991年  1992年1993年 1994年 1995年浙江省城鎮(zhèn)生活垃圾清運(yùn)量（萬t）251288341372443490杭州市區(qū)生活垃圾清運(yùn)量（萬t）47.6 5154 65浙江省城鎮(zhèn)糞便清運(yùn)量（萬t）184260228304311241杭州市區(qū)糞便清運(yùn)量（萬t）27.3 2630 22目前垃圾處理的方法仍以填埋、衛(wèi)生填埋及堆放為主，其中杭州天子嶺垃圾填埋場本要處理杭州市區(qū)的生活垃圾。今后，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增加和城市化進(jìn)程的加速，必然導(dǎo)致

24、生活垃圾總量的進(jìn)一步增加。在杭州市清運(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)物含量的絕大部分，垃圾的含水率在 20以上（見表2）。表2 杭州市生活垃圾組成分（）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杭州經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，自然環(huán)境優(yōu)雅，但能源資源等相對缺乏，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)杭州優(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基本情況杭州大子嶺垃圾填埋場位于杭州市北部郊區(qū)，垃圾填埋場呈峽谷型，總占地面積16萬平方米。垃圾填埋場于

25、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填埋。由于運(yùn)輸回收等多種原因，大子嶺的填埋物組分與杭州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物紡織品有機(jī)物計(jì)爐灰、土玻璃金屬磚瓦瓷器無機(jī)物計(jì)含量46.111.511.540.981.1852.324

26、5.491.40.90.8948.68由于杭州年降雨量較大，因此填埋場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。大子嶺填埋場為浙江省較為光進(jìn)的大型填埋場，主要用于填埋處理杭州及其周圍城鎮(zhèn)的固體垃圾，在收集填埋氣體之前填埋作業(yè)已進(jìn)行約6年，產(chǎn)氣量基本穩(wěn)定并達(dá)到發(fā)電利用的要求，適干作為案例分析和示范的對象。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）：17.67兆焦/米3 能量值（高熱值LHV）； 19.65兆焦/

27、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）垃圾填埋場產(chǎn)出氣體的收集：根據(jù)測定計(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%），因此垃圾內(nèi)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米以內(nèi)，豎井井口的平均溫度在40； 填埋回收氣體力水蒸汽所飽和，因此

28、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)動機(jī)的要求，規(guī)格化的處理系統(tǒng)被安裝在國個(gè)完整的集裝箱內(nèi)，以便于現(xiàn)場安裝和工廠。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)凈化送入兩臺燃?xì)廨啓C(jī)，就地發(fā)電并網(wǎng)。平行運(yùn)行的每臺燃?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：NOX 500毫克/米3 C

29、O 955毫克/米3 VOC 150毫克/米3 能量輸入：1888干瓦燃?xì)獍l(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)等被裝在集裝箱內(nèi)，都有完整的潤滑油系統(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，項(xiàng)目年直接經(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)施建設(shè)資金和415萬元的技術(shù)投入；工程占地1250平方米，初始投資

30、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）項(xiàng)目名稱 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          焚燒火炬5.85.8          發(fā)電機(jī)組及風(fēng)機(jī)931931          自控系統(tǒng)及測量儀器120120  

31、60;       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、動力、設(shè)備維修檢測等。項(xiàng)目運(yùn)行費(fèi)用見表8.5。表5 天子嶺垃圾填埋氣體利用項(xiàng)目運(yùn)行費(fèi)用表（萬元，1995年價(jià)格）項(xiàng)目名稱財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)動力、水費(fèi)等維護(hù)及維修費(fèi)工資、獎金管理費(fèi)及其它合計(jì)6510530102101301053

32、0102752.效益項(xiàng)目中沼氣口收發(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）：510.69萬元項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)分析電價(jià)（按長期預(yù)測價(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，項(xiàng)目的財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為12.5，屬于微盈利項(xiàng)目；在不考慮通貨膨脹的情況下，則項(xiàng)目的FIRR僅為8.37，低于12的基準(zhǔn)內(nèi)部收益率。2.敏感性分析表8.7為項(xiàng)目財(cái)務(wù)敏感性分析，結(jié)果表明，該項(xiàng)日對初始投資

33、及運(yùn)行費(fèi)用的變化不是特別敏感，相對而言，項(xiàng)日對效益的變化比較敏感，因此，電力銷售情況及電價(jià)的變化將對項(xiàng)目的經(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，項(xiàng)目的內(nèi)部收益率仍低于基準(zhǔn)內(nèi)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)惠政策對項(xiàng)目產(chǎn)生的影響，并對各種方案進(jìn)行比較。在以下分析中基本方案條件如下：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）投資來源基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（

34、萬元） FIRR（）貸款利率12，貸款年限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?；痉桨福杭冋顿Y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

35、元）FIRR（）以上幾種方案分析結(jié)果表明：(1) 由于垃圾填埋氣體回收利用項(xiàng)目的特殊性，在基本方案下，如項(xiàng)目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)內(nèi)部收益率。垃圾填埋場氣體的收集與處理本文著重對垃圾填埋場氣體的收集系統(tǒng)及處理系統(tǒng)進(jìn)行論述，以解決垃圾填埋場在封場后可能發(fā)生的火災(zāi)危險(xiǎn)。1 填埋場氣體的產(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)營業(yè)垃圾(包括菜場垃圾)、企事業(yè)單位(包括機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院)、以及露天公共場所等產(chǎn)生的垃圾，亦有一部分工業(yè)垃圾和建筑垃圾混雜其中。因此在投入填埋場的垃圾中，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)?/p>

36、、菜葉、紙張、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，微生物的分解過程就開始了。第一步是好氧分解，消耗填埋場中的氧氣，產(chǎn)生大量的熱。第二步進(jìn)行厭氧分解，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)氣高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)會引起爆炸(空氣中CH4的爆炸極限范圍是515 V%。因此，做好填埋場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

37、的變化見表2。表1填埋場內(nèi)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垃圾處理場廢氣主要成分變化完工時(shí)間(月)0336612121818242430303636424

38、248CH4 V%52129404647514748CO2 V%887465525251465050N2 V%5.23.00.41.00.40.21.30.90.42 深圳垃圾填埋場 深圳市玉龍坑垃圾填埋場是市區(qū)垃圾處理的最終消納場所，占地面積6.12 公頃，該填埋場建于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)行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，目前，容量已接近飽和，年底即將封場。該垃圾場位于一個(gè)山谷地帶，四周地勢較高，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

39、龍坑垃圾填埋場由于設(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年增設(shè)了排氣設(shè)施，但由于設(shè)計(jì)不規(guī)范，而且垃圾覆土過程中，推土機(jī)將部分導(dǎo)氣管推彎，使導(dǎo)氣管出現(xiàn)傾斜，甚至斷裂的現(xiàn)象，直接影響了填埋場的排氣效果，一旦引起火災(zāi)，就會引起填埋場沼氣爆炸，后果不堪設(shè)想，因此，對填埋場封場后排氣制訂切實(shí)可行的方案，對減少隱患，改善環(huán)境將有著十分重要的意義。填埋場氣體的量及其成分，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、填埋場溫度和填埋場實(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)氣高峰，本階段屬氣體回收利用期。垃圾場沼氣產(chǎn)生量曲線如圖1(K為產(chǎn)氣率)。圖1垃圾場沼氣產(chǎn)生量曲線表3深圳市市區(qū)歷年垃圾量 t/y年代198419851986198719881989垃圾量 t87 600131 400142 350147 460168 265243 734年代199019911992199319941995