2004年欧洲通过垃圾焚烧发电供热,为2880万户居民提供27TW•h电量(如比利时、葡萄牙和奥地利);为800万户居民提供63TW•h热量(如丹麦和爱尔兰),相当于节约燃料74亿L石油(5000万桶)或3060万t裸煤,节约二氧化碳当量2000万~3000万t。
4.3能源政策目标
EU-27在1995年由垃圾焚烧产生的能源为8181kt煤,到2005年比1995年增长了80%,达到14742kt煤,其中,2005年50%的垃圾能源来自法国、荷兰和德国。
法国2005年可再生能源为24.15Mt煤,占能源结构的5.9%,计划到2010年增长至10%,其中,可再生能源发电占全国电量的21%,在2005年基础上增加6.6Mt煤,可再生能源供热达到50%,在2005年基础上增加7.65Mt煤。能源强度从2005年至2010年每年下降2%,到2015年,每年下降2.5%。
欧盟2005年可再生能源为168Mt煤,占能源结构的6.38%,计划到2010年增长至12%,增加148.5Mt煤。其中,可再生能源发电提高至22.1%,加快可再生能源供热的开展步伐。能源强度到2020年减少20%。通过可再生能源利用,减少二氧化碳排放20%。
5欧洲垃圾焚烧发展趋势
欧洲各国人均垃圾焚烧量基本呈逐年递增的趋势。EU-27人均垃圾焚烧量从1995年的65kg/(a•人)到2006年为98kg/(a•人),除了比利时和卢森堡,其他各国平均增长50%。人均垃圾焚烧量最高的是丹麦。据统计,2006年丹麦人均垃圾焚烧量已达1.17kg/(人•d)。英国和法国经过焚烧厂重建后,垃圾焚烧量再次出现递增趋势。
德国是欧洲各国中较早开发垃圾焚烧发电技术的国家,也是焚烧垃圾量最大的国家。2004年,德国焚烧厂年处理能力为13.88Mt,到2010年预计达到18.2Mt,年增长5.2%。德国2005—2010年垃圾焚烧厂的数量和处理量见表3。
表3 2005—2010年德国垃圾焚烧厂变化趋势
欧洲其他国家也相继制定了垃圾焚烧发展规划。荷兰2004年焚烧厂年处理能力为5.36Mt,到2010年预计达到8.1Mt,增长幅度高达51%。瑞典到2010年预计达到5.1Mt,比2003年增长54.5%,挪威到2016年预计达到1.9Mt,比2003年增长1倍。
6案例分析
6.1荷兰阿姆斯特丹AEB垃圾焚烧热电厂
1917年第1代阿姆斯特丹垃圾焚烧厂投入运行,年处理垃圾量约150000t,垃圾焚烧产生的蒸汽接入邻近的发电厂用于发电,当时烟气未经任何处理直接排放。1969年该厂被当时较现代化的第2代垃圾焚烧发电厂Noord所代替,对烟气粉尘进行捕集回收,从那以后垃圾产生量巨增,年处理垃圾量约500000t。1993年阿姆斯特丹垃圾焚烧厂Noord关闭,第3代垃圾焚烧厂(Afval Energie Bedrijf,AEB)投入运行,年处理垃圾量为840000t。该厂增加了烟气净化系统,保证各项排放均在当时严格的污染物排放指标之内。该厂是当时世界7大焚烧厂之一,更是世界最先进的垃圾焚烧厂。2004年AEB投资4亿欧元,在第3代垃圾焚烧厂的基础上新增2条焚烧线(第4代),于2007年投入运行,新增530000t/a的处理量,污染物排放值比排放标准限值低20%。炉渣等全部回收利用,回收利用率高达99%,发电效率达30%,年减排二氧化碳470000t。至此,AEB成为世界最大、最高效的垃圾焚烧热电厂。主要技术参数:垃圾处理量140万t/a;垃圾中生物质含量48%(持续提供能源的保障);无需辅助燃料(100%垃圾);垃圾坑深度30m;炉排形式为马丁水平炉排;炉膛温度1000~1200℃;垃圾在炉膛内停留时间1h;焚烧炉安装容量4×30t/h+2×33.6t/h;热容量4×73MW+2×93.3MW;蒸汽输出量4×77t/h+2×102t/h;过热蒸汽温度440~480℃;过热蒸汽压力12.5~13.0MPa;全厂雇员300人。
AEB垃圾焚烧热电厂位于荷兰阿姆斯特丹西部港口中心城区,承担处理阿姆斯特丹市以及27个邻近市产生的所有生活垃圾、工业垃圾和商业垃圾,主要通过600辆垃圾车和2辆500m长的铁路货运车运输垃圾,为减少路面负荷,AEB正在研究采用水路方式运输。
荷兰对于垃圾分类宣传力度高,执行效果好,入炉垃圾热值较高,垃圾发电量可达850kW•h/t,年发电量1TW•h,不仅满足阿姆斯特丹市3/4的居民用电,而且覆盖了阿姆斯特丹市的交通、地铁、路灯、标志性建筑等,如大剧院、市政厅和Botanical公园。发电剩余热量接入区域供热系统,2008年供热量为300TJ,2009年又新增4万户居民接入该供热系统。
AEB开发了多项技术,从炉渣和烟气中回收各种有用物质。烟气净化过程中,可以回收用于生产石膏板和砖等建筑材料的硫、硫磺和用于解冻路面的氯化钙;从炉渣中回收的非铁金属包括铝、不锈钢、锌、铅、铜、银和金,其中每年从垃圾中回收的银,相当于荷兰市场上在售总量的10%。目前,AEB仍致力于研发从炉渣和烟气中回收更多的有用物质。