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    背景與現狀

    能源是非常廣泛的一個范疇。當前社會，無論是全球氣候變暖還是發展可再生能源的話題，都是人類在積極探索如何實現地球的可持續發展。當前我們大量采用的是不可持續的礦物能源，如煤、天然氣、石油等。如何開發可再生能源，即可持續發展能源，是當前備受關注的熱點問題。今天我報告的主題——廢棄物實際上就是是典型的可持續發展能源。因為在人類的生活過程當中、在社會活動當中產生了大量的、各種各樣的廢氣物。除了大量的工業廢棄物還有生活垃圾、農業廢棄物等等。

    據統計，中國約有600多個城市，一年會產生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移到城郊。農村的廢棄物也是一個大問題，我國每年農作物秸稈中，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，而且焚燒秸稈的煙霧也對大氣環境造成了嚴重污染。此外，污水處理設施的建設一直存在“重水輕泥”的思想，污泥大多進行簡單的堆放或填埋，對環境造成二次污染，也侵占大量土地。

   中國的很多城市是垃圾包圍著城市，這是一個可怕的景象。這樣無序的排放會產生大量的污染，造成土壤、水、大氣的污染，而開放式燃燒產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代清潔燃燒技術，當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、能源化利用過程當中，其實有很多交叉學科的問題，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，開始關注我們國內的廢棄物燃燒發展。當時中國還沒有自己的垃圾發電廠，唯一的垃圾發電廠位于深圳，是引進德國的技術，設備價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雜，且地域差異大。

    現在經過大家的努力，目前中國的垃圾約有10%是可用于燃燒發電。從能源的角度來講，相當于200多萬噸的標煤。所以，在解決垃圾環境問題的同時進行能源化利用，對于解決當前全球的清潔污染問題是非常積極有益的。

    基于這一考慮，盡管過去幾年發展得比較慢，但是從2005年開始，我們垃圾能源化的進程大大的提高。2011年3月份，溫總理專門主持國務院常務會議，推動垃圾燃燒發電的問題。

    我們挑戰在哪里？我覺得非常困惑的一點，一方面從管理專家的角度來講，希望垃圾分類處理，但是就中國當前現狀還很難做到。所以，面對如此復雜的中國垃圾國外的設備在中國大部分都水土不服，不能完全適應我們的需求。

    城市生活垃圾異重流化床焚燒技術及推廣

   為什么選用流化床焚燒中國垃圾？因為其具有如下特點：（1）燃燒適應性強，適用于低熱值、高水分、熱值波動大的燃料焚燒；（2）爐內混合強烈，爐膛內溫度場均勻，有利于控制污染物排放；（3）爐內燃燒強度和傳熱強度高，單位面積處理量大，投資省；（4）焚燒爐構造簡單，爐內沒有現在運動部分，使用壽命長；（5）啟停方便、操作方面、運行穩定；（6）我國采用流化床技術處理低熱值燃料技術方面在國際上處于領先的低位。
                 
                   

    目前為止，以浙大的循環流化床為主導的技術應用在國內很多地方，占據國內最大的市場占有率，超過1/3的垃圾處理是采用的這一流化床的技術。而且事實證明它是非常好的。
             
    浙江大學自1990年初開始這一技術的研發及應用，開發了異重循環流化床垃圾焚燒技術，研究了新型流化床中顆粒擴散模型，提出了新型流化床布風方式；緩解了過熱器高溫腐蝕問題，蒸汽溫度可達450℃以上，提高了發電效果；通過控制燃燒溫度降低了CL向HCL的轉化，高濃度的飛灰吹掃，非常規的過熱器布置方式。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，單臺實際處理量可達600噸/天。系統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律，使污染物排放優于國際標準。研發了完整的生活垃循環流化床焚燒發電集成技術體系及裝備。

    當前，已投運垃圾焚燒發電廠24座，焚燒鍋爐61臺，垃圾處理量達22050噸/天，發電機組477兆瓦。

    新一代盡零排放可燃固體廢棄物高效能源化技術

   這一技術解決了中國的問題，解決了這么難燒的廢棄物實現低污染的排放問題，排放標準實際上已達到歐盟的標準。但是我們還是想把目標定得高一點，比如說定到0.01，這個概念是排放氣體擴散以后，它的本體的濃度對大氣沒有明顯的影響。
         
                   
 
    2011年，浙江大學牽頭承擔了國家重點基礎研究發展計劃（973）項目——可燃固體廢棄物能源化高效清潔利用機理研究。我們組織了10家單位，把能源、環境劃分為不同的背景，在這個課題里做了很好的系統的整合。如果我們把原來做的循環流化床技術作為第一代技術的話，希望經過幾年的工作我們能引進新的技術，包括氣化、燃燒等方案，針對不同的廢棄物進行分解。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物，就是所謂的熱轉化產物的高質化。提高整體的能源化利用水平，我們想把這個工作進一步做得細一點。
          
                     

    我們希望在未來廢棄物的利用過程當中，實現全過程的控制。從源頭控物開始，垃圾進來我們要給它配物，針對不同的垃圾組分加一點添加物，有的是催化劑。中間的控制過程當中也可以實現高效的轉化。對于未完全轉化的成分在尾部實現控制，用一些催化方劑、活性炭技術、等離子技術等進一步轉化。

   （以上內容根據嚴建華教授于2011中國自動化大會上所做報告整理）

   嚴建華

    博士、教授、博士生導師。現為教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授、浙江大學副教務長、研究生院常務副院長，兼任浙江大學能源工程設計院院長、能源工程系主任、浙江省科協常委、浙江大學熱能工程研究所“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實驗室學術委員。任中國工程熱物理學會理事、中國電機工程學會潔凈發電專委會副主任委員、浙江省節能協會副理事長、浙江省資源綜合利用協會副理事長等職。入選國家百千萬人才工程、原國家教委跨世紀人才、獲國務院政府特殊津貼和浙江省有突出貢獻的中青年專家稱號。    

    摘自《自動化博覽》2012年第一期