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    背景與現(xiàn)狀

    能源是非常廣泛的一個(gè)范疇。當(dāng)前社會(huì)，無(wú)論是全球氣候變暖還是發(fā)展可再生能源的話題，都是人類在積極探索如何實(shí)現(xiàn)地球的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前我們大量采用的是不可持續(xù)的礦物能源，如煤、天然氣、石油等。如何開發(fā)可再生能源，即可持續(xù)發(fā)展能源，是當(dāng)前備受關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。今天我報(bào)告的主題——廢棄物實(shí)際上就是是典型的可持續(xù)發(fā)展能源。因?yàn)樵谌祟惖纳钸^(guò)程當(dāng)中、在社會(huì)活動(dòng)當(dāng)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(nóng)業(yè)廢棄物等等。

    據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)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(zhuǎn)移到城郊。農(nóng)村的廢棄物也是一個(gè)大問(wèn)題，我國(guó)每年農(nóng)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(fèi)，而且焚燒秸稈的煙霧也對(duì)大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。此外，污水處理設(shè)施的建設(shè)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(duì)環(huán)境造成二次污染，也侵占大量土地。

   中國(guó)的很多城市是垃圾包圍著城市，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，而開放式燃燒產(chǎn)生大量的二惡英污染物，對(duì)人類的健康有很大的影響。而要解決這些問(wèn)題就需要現(xiàn)代清潔燃燒技術(shù)，當(dāng)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(dāng)中，其實(shí)有很多交叉學(xué)科的問(wèn)題，這其中也有一些沒有完全解決的問(wèn)題需要我們思考。

    我1991年從加拿大回來(lái)，開始投身廢棄物燃燒的研究工作，開始關(guān)注我們國(guó)內(nèi)的廢棄物燃燒發(fā)展。當(dāng)時(shí)中國(guó)還沒有自己的垃圾發(fā)電廠，唯一的垃圾發(fā)電廠位于深圳，是引進(jìn)德國(guó)的技術(shù)，設(shè)備價(jià)格昂貴且不適于中國(guó)國(guó)情，難于推廣。原因在于國(guó)外的垃圾處理水平較高，其可燃物也高。而中國(guó)的垃圾紛繁復(fù)雜，且地域差異大。

    現(xiàn)在經(jīng)過(guò)大家的努力，目前中國(guó)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(dāng)于200多萬(wàn)噸的標(biāo)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(duì)于解決當(dāng)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，溫總理專門主持國(guó)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(zhàn)在哪里？我覺得非常困惑的一點(diǎn)，一方面從管理專家的角度來(lái)講，希望垃圾分類處理，但是就中國(guó)當(dāng)前現(xiàn)狀還很難做到。所以，面對(duì)如此復(fù)雜的中國(guó)垃圾國(guó)外的設(shè)備在中國(guó)大部分都水土不服，不能完全適應(yīng)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(guó)垃圾？因?yàn)槠渚哂腥缦绿攸c(diǎn)：（1）燃燒適應(yīng)性強(qiáng)，適用于低熱值、高水分、熱值波動(dòng)大的燃料焚燒；（2）爐內(nèi)混合強(qiáng)烈，爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)均勻，有利于控制污染物排放；（3）爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度和傳熱強(qiáng)度高，單位面積處理量大，投資省；（4）焚燒爐構(gòu)造簡(jiǎn)單，爐內(nèi)沒有現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)部分，使用壽命長(zhǎng)；（5）啟停方便、操作方面、運(yùn)行穩(wěn)定；（6）我國(guó)采用流化床技術(shù)處理低熱值燃料技術(shù)方面在國(guó)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(dǎo)的技術(shù)應(yīng)用在國(guó)內(nèi)很多地方，占據(jù)國(guó)內(nèi)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年初開始這一技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用，開發(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(kuò)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(dá)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(zhuǎn)化，高濃度的飛灰吹掃，非常規(guī)的過(guò)熱器布置方式。研制了單臺(tái)垃圾處理量為150、200、250、300、350、400、500噸/天的各種焚燒鍋爐，單臺(tái)實(shí)際處理量可達(dá)600噸/天。系統(tǒng)地研究和初步探明了中國(guó)生活垃圾焚燒過(guò)程中多種污染物生成與控制規(guī)律，使污染物排放優(yōu)于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。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(dāng)前，已投運(yùn)垃圾焚燒發(fā)電廠24座，焚燒鍋爐61臺(tái)，垃圾處理量達(dá)22050噸/天，發(fā)電機(jī)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(guó)的問(wèn)題，解決了這么難燒的廢棄物實(shí)現(xiàn)低污染的排放問(wèn)題，排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上已達(dá)到歐盟的標(biāo)準(zhǔn)。但是我們還是想把目標(biāo)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(kuò)散以后，它的本體的濃度對(duì)大氣沒有明顯的影響。
         
                   
 
    2011年，浙江大學(xué)牽頭承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）項(xiàng)目——可燃固體廢棄物能源化高效清潔利用機(jī)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(tǒng)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，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(duì)不同的廢棄物進(jìn)行分解。有一些我們可分類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(zhuǎn)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(xì)一點(diǎn)。
          
                     

    我們希望在未來(lái)廢棄物的利用過(guò)程當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的控制。從源頭控物開始，垃圾進(jìn)來(lái)我們要給它配物，針對(duì)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(dāng)中也可以實(shí)現(xiàn)高效的轉(zhuǎn)化。對(duì)于未完全轉(zhuǎn)化的成分在尾部實(shí)現(xiàn)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(zhuǎn)化。

   （以上內(nèi)容根據(jù)嚴(yán)建華教授于2011中國(guó)自動(dòng)化大會(huì)上所做報(bào)告整理）

   嚴(yán)建華

    博士、教授、博士生導(dǎo)師。現(xiàn)為教育部“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授、浙江大學(xué)副教務(wù)長(zhǎng)、研究生院常務(wù)副院長(zhǎng)，兼任浙江大學(xué)能源工程設(shè)計(jì)院院長(zhǎng)、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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員。任中國(guó)工程熱物理學(xué)會(huì)理事、中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)潔凈發(fā)電專委會(huì)副主任委員、浙江省節(jié)能協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)、浙江省資源綜合利用協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)等職。入選國(guó)家百千萬(wàn)人才工程、原國(guó)家教委跨世紀(jì)人才、獲國(guó)務(wù)院政府特殊津貼和浙江省有突出貢獻(xiàn)的中青年專家稱號(hào)。    

    摘自《自動(dòng)化博覽》2012年第一期