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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，無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^程當(dāng)中、在社會活動當(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)，中國約有600多個(gè)城市，一年會產(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)大問題，我國每年農(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)行簡單的堆放或填埋，對環(huán)境造成二次污染，也侵占大量土地。

   中國的很多城市是垃圾包圍著城市，這是一個(gè)可怕的景象。這樣無序的排放會產(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，對人類的健康有很大的影響。而要解決這些問題就需要現(xiàn)代清潔燃燒技術(shù)，當(dāng)前中央政府非常重視這一問題。在垃圾以及廢棄物的無害化、能源化利用過程當(dāng)中，其實(shí)有很多交叉學(xué)科的問題，這其中也有一些沒有完全解決的問題需要我們思考。

    我1991年從加拿大回來，開始投身廢棄物燃燒的研究工作，開始關(guān)注我們國內(nèi)的廢棄物燃燒發(fā)展。當(dāng)時(shí)中國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)德國的技術(shù)，設(shè)備價(jià)格昂貴且不適于中國國情，難于推廣。原因在于國外的垃圾處理水平較高，其可燃物也高。而中國的垃圾紛繁復(fù)雜，且地域差異大。

    現(xiàn)在經(jīng)過大家的努力，目前中國的垃圾約有10%是可用于燃燒發(fā)電。從能源的角度來講，相當(dāng)于200多萬噸的標(biāo)煤。所以，在解決垃圾環(huán)境問題的同時(shí)進(jìn)行能源化利用，對于解決當(dāng)前全球的清潔污染問題是非常積極有益的。

    基于這一考慮，盡管過去幾年發(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，溫總理專門主持國務(wù)院常務(wù)會議，推動垃圾燃燒發(fā)電的問題。

    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講，希望垃圾分類處理，但是就中國當(dāng)前現(xiàn)狀還很難做到。所以，面對如此復(fù)雜的中國垃圾國外的設(shè)備在中國大部分都水土不服，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、熱值波動大的燃料焚燒；（2）爐內(nèi)混合強(qiáng)烈，爐膛內(nèi)溫度場均勻，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)造簡單，爐內(nèi)沒有現(xiàn)在運(yùn)動部分，使用壽命長；（5）啟停方便、操作方面、運(yùn)行穩(wěn)定；（6）我國采用流化床技術(shù)處理低熱值燃料技術(shù)方面在國際上處于領(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)用在國內(nèi)很多地方，占據(jù)國內(nèi)最大的市場占有率，超過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；緩解了過熱器高溫腐蝕問題，蒸汽溫度可達(dá)450℃以上，提高了發(fā)電效果；通過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)的過熱器布置方式。研制了單臺垃圾處理量為150、200、250、300、350、400、500噸/天的各種焚燒鍋爐，單臺實(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生活垃圾焚燒過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，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)解決了中國的問題，解決了這么難燒的廢棄物實(shí)現(xiàn)低污染的排放問題，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，它的本體的濃度對大氣沒有明顯的影響。
         
                   
 
    2011年，浙江大學(xué)牽頭承擔(dān)了國家重點(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，來代替緊缺的石油資源，有一些可以氣化來代替氣化產(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)。
          
                     

    我們希望在未來廢棄物的利用過程當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)全過程的控制。從源頭控物開始，垃圾進(jìn)來我們要給它配物，針對不同的垃圾組分加一點(diǎn)添加物，有的是催化劑。中間的控制過程當(dāng)中也可以實(shí)現(xiàn)高效的轉(zhuǎn)化。對于未完全轉(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中國自動化大會上所做報(bào)告整理）

   嚴(yán)建華

    博士、教授、博士生導(dǎo)師。現(xiàn)為教育部“長江學(xué)者獎勵計(jì)劃”特聘教授、浙江大學(xué)副教務(wù)長、研究生院常務(wù)副院長，兼任浙江大學(xué)能源工程設(shè)計(jì)院院長、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、能源清潔利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員。任中國工程熱物理學(xué)會理事、中國電機(jī)工程學(xué)會潔凈發(fā)電專委會副主任委員、浙江省節(jié)能協(xié)會副理事長、浙江省資源綜合利用協(xié)會副理事長等職。入選國家百千萬人才工程、原國家教委跨世紀(jì)人才、獲國務(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。    

    摘自《自動化博覽》2012年第一期