变废为宝!这座发电厂每天要“吞”掉1200吨垃圾

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  出品| 网易新闻

  作者| 须臾千秋,清华大学土木工程博士

  经过一个月的预热,从昨天开始,《上海市生活垃圾管理条例》正式实施,上海进入了生活垃圾分类强制时代。而且,上海只是一个开始,在2020年底,中国有46个城市将作为先行先试的重点城市,基本建成垃圾分类处理系统。

  城市里每天都会产生大量的生活垃圾,城市的规模越大,人口数量越多,产生的垃圾也越多,如何安全环保地处理城市垃圾,不仅困扰着中国,同样也困扰着非洲国家,比如埃塞俄比亚。

  埃塞俄比亚是东非最发达的国家,它的经济年均增长率超过10%,首都亚的斯亚贝巴已经是一座人口400万的大都会,甚至已经通了轻轨,客运量突破了一亿人次。


  (繁忙的亚的斯亚贝巴城市轻轨)

  面对数百万人口产生的巨量生活垃圾,怎么办才好?埃塞俄比亚的做法是,建一座垃圾发电厂,让垃圾“变废为宝”。至于发电厂的工程建设,当然是交给“基建狂魔”中国了。

  (一)垃圾堆积如山,稍有不慎便会塌方或自燃

  如今的东非,就如同上世纪80年代的中国,社会迅速发展,城市迅速扩张,每天都有高楼大厦拔地而起。不过,城市规模大了起来之后,大城市病也逐渐开始困扰非洲人,这当中最为紧迫的,就是城市垃圾的处理。

  乡村中由于人口少,垃圾量少,可以处理垃圾的场地较多,因此垃圾的处理通常不成问题。可是人口稠密的城市每天都要产生大量的垃圾,而这里寸土寸金可供垃圾处理的场地又很少,随着城市的迅速扩张,曾经的垃圾填埋场难免被包裹在城市中,对居民的生活造成十分恶劣的影响。


  (科舍垃圾填埋场)

  一直以来,亚的斯亚贝巴市西南郊有一座规模巨大的垃圾山——科舍垃圾填埋场,50多年来,亚的斯亚贝巴的生活垃圾绝大多数都倾倒在这里,久而久之形成了丘陵一样的垃圾山,远远望去,足有30多米高。

  这里是埃塞俄比亚最大的垃圾填埋场,许多居民就住在垃圾山四周,小巷里散落着拾荒者捡来的各种玻璃瓶和麻袋,数百名拾荒者以捡垃圾为生,整个区域都飘浮着一股恶臭。

  每到旱季,由于垃圾长期发酵变质,垃圾山时常发生自燃,产生有毒烟气,危害人的健康,2017年3月11日,这座垃圾山甚至发生了塌方,造成了48人死亡。


  (科舍垃圾填埋场塌方事故)

  简单填埋垃圾不仅占用大量土地,还会滋生病菌,污染地下水,甚至有造成瘟疫的风险,这在中国就一直是一个危害城市健康的大问题。

  因此,人们迫切地需要一种新的垃圾无害化处理方式。而解决垃圾问题的最有效手段,就是建造垃圾焚烧发电厂。

  (二)用垃圾焚烧供电,真正的“变废为宝”

  城市垃圾中含有大量的有机物,这些东西本身会滋生病菌,污染环境,但它们同时也蕴含能量,如果用于燃烧,就可以变废为宝,为城市供应电力。焚烧最后所剩的残渣体积只有垃圾原重的20%,而且无毒无害,处理起来十分简单。

  “十三五”期间,中国国内大量投资建设了垃圾发电厂,至今已经建成了200多座,在垃圾发电领域积累了丰富的技术和经验,国产化水平不断提升。从最开始的完全依靠外国经验,到现在已经有了自己的技术和标准,可以“走出去”了。

  2014年9月,埃塞俄比亚政府决定投资一亿美元,建设莱比垃圾发电厂,由中国公司承建。这是一座日处理1280吨生活垃圾的发电厂,可以将目前亚的斯亚贝巴全城环卫系统收集到的垃圾全部消化。


  (莱比垃圾电厂)

  这座垃圾发电厂有两台25兆瓦的汽轮发电机,总装机容量为50兆瓦,相当于一座中型火力发电厂的水平,可以有效缓解亚的斯亚贝巴的城市用电压力,可以说是真正意义上的“变废为宝”。

  整座发电厂采用炉排焚烧的技术,垃圾发电的整个过程全密封,封闭式的垃圾车将垃圾倒进数万立方米的垃圾仓内,经过几天的发酵后,吊车将垃圾放进锅炉内燃烧,产生的蒸汽带动汽轮机组发电。

  在焚烧垃圾时,炉内温度达到850至950℃(垃圾焚烧会产生二噁英,二噁英的产生温度在360℃-820℃之间,因此必须保持焚烧炉内温度大于850℃并控制烟气在炉内停留2秒以上,才可以使二噁英得到完全的分解),经过焚烧以及烟气处理设备,垃圾中的有害物质被彻底消灭,从而达到无害化处理的目的。最终剩下的无害灰渣还可以作为建筑材料。

  更重要的是,整座电厂采用的都是中国标准和技术,全部设备均来自中国。

  (三)垃圾电站的技术含量,远比一般电厂高得多

  垃圾发电厂能够变废为宝,看似是一个绝妙的主意,但实施起来却远没有理论那么简单。

  首先,垃圾毕竟不是优质燃煤,2公斤的垃圾燃烧所产生的能量仅仅相当于1公斤标准煤。

  同时,垃圾还有很高的含水率,因此焚烧起来难度很大,燃烧效率也远低于普通燃煤。

  而且,垃圾燃烧产生的大量高温炉渣会带走热量,进一步降低燃烧效率。

  此外,垃圾的组分复杂,其中还含有许多塑料成分,如果燃烧不充分就进行排放,会产生有毒有害气体和粉尘,尤其是二噁英,剧毒无比,毒性是氰化物的130倍,砒霜的900倍。如果焚烧垃圾以排放二噁英为代价,那危害比不焚烧还要大。


  因此,垃圾焚烧发电厂的结构远比一般发电厂复杂。除了焚烧垃圾发电的焚烧炉外,还有复杂的余热锅炉和烟气净化系统。

  其中,余热锅炉是利用垃圾灰渣、废气和废液中温度不够高、难以直接用来发电的余热集中起来,用于原料的预加热和其它需热功能中。有了它,垃圾焚烧的发电效率就能够大大提高,排出的烟气和灰渣的温度可以大幅下降。


  (余热锅炉的结构)

  然而,更低的烟气排出温度会造成排气管道内低温结露腐蚀,废气中的酸性物质附着在锅炉中,会使得锅炉材料迅速老化,甚至发生穿孔,最终得不偿失。要解决这一问题,就需要极为丰富的工程设计和材料应用经验。

  垃圾电厂的烟气净化系统也与燃煤电厂不可同日而语。垃圾燃烧产生的废气成分远比燃煤更加复杂,除了对脱硫、脱硝的处理能力要求更高外,有害烟尘也需要进行静电处理。要想将这些有害物质完全去除,让排放的尾气达到很高的技术标准,同样需要极高的技术水平和稳定性。

  为了解决垃圾热值低,燃烧不稳定的问题,工程还采用了循环流化床锅炉,它将垃圾固体颗粒悬浮在半空中,从而使垃圾颗粒的燃烧类似于流体,进而提高燃烧效率。


  (循环流化床锅炉原理示意图)

  (四)最高标准的施工,是怎样的存在?

  埃塞俄比亚是个内陆国家,国内没有出海口,物资材料要通过吉布提港口转运,从吉布提到施工现场还有800公里的路程。

  在莱比垃圾发电厂修建时,中国投资建设的亚吉铁路还没有通车,物资的运输极其不便,每次物资设备要经过两次清关才能到达建设者的手中。

  由于埃塞俄比亚要求物资设备的海运须由本国的船舶运输,而埃塞俄比亚只有7、8条跑海运的船舶,如此一来,合同中的45天一班的物资到货期,现实中90天一班也不一定能够得到保证。

  对此,项目部一方面加强物资管理的策划,另一方面也对施工进度提出了灵活的安排,根据设备到货、图纸提供的情况,在保证安全的情况下打破工种限制,推动项目施工进度,避免窝工。

  与此同时,项目部对国内物资的监装工作也提出严格的要求,项目部采购的同一批次构件,厂家须按合同要求集港发运,这极大地提高了运输效率。

  整个施工期间,项目部的物流供应一直保持畅通,满足了现场的施工要求和职工生活需求。

  另外,由于垃圾发电厂就在垃圾填埋场附近,施工环境极其恶劣,因此,工人们不得不忍受高温戴着过滤面具工作。

  由于当地基础设施落后,还经常发生断水断电的问题,但即便如此,项目部仍然保质保量地完成了施工。来自丹麦的监理部门由于信不过中国技术,将焊接口千里迢迢带回到丹麦国内进行无损检测,检测结果仍然合格。中国建造的品质得到了全世界的认可。

  这座电厂的烟气排放可以达到欧盟2000标准,废水排放则达到Ⅲ类水的标准。莱比发电厂的高品质引发了非洲政商两界的极大兴趣。目前,已经有十多名非洲市长来到这里参观,并希望能在自己的城市进行推广。


  (埃塞俄比亚总统穆拉图·特肖梅出席竣工投产仪式并讲话)

  结语

  2017年9月,莱比垃圾发电厂投产运行,它是埃塞俄比亚第一座,也是非洲第一座垃圾发电厂。

  埃塞俄比亚电力公司对中国制造的莱比发电厂中的经验和技术非常认可,未来,这一项目将在非洲形成示范效应,为非洲的城市化发展提供一种更加健康的新对策,为2050年非洲预计达到十亿的城镇人口带来更加干净的生活空间。

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  编辑| 史文慧

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