垃圾填埋場沼氣發電前景探討

余柄志:垃圾填埋場沼氣發電前景探討

1. 垃圾填埋場沼氣概述

垃圾填埋場沼氣(LFG)主要是由沼氣、二氧化碳和硫化氫等氣體組成。LFG是一種易燃、易爆、有毒、有害的混合氣體,能危害人體健康、破壞環境並加劇溫室效應[1]。

2. 國內外垃圾填埋場沼氣與回收利用現狀

目前,全世界建成利用垃圾填埋場沼氣發電的發電站超過800座。美國伊利諾斯州的垃圾填埋氣發電廠,填埋180萬噸垃圾,其發電能力相當於每年用2.8萬桶石油的發電量;荷蘭1991年已頒布城市垃圾填埋氣發電計劃,並投資8000多萬美元,建造了幾座大型填埋氣發電廠[2]。沼氣發電在國內的發展速度近幾年很快,目前已建成沼氣發電的工程很多,北京、山東、天津、浙江、江蘇、上海、廣東等地先後都相續建成了沼氣發電工程,獲得了很好的經濟效益和社會效益。

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表1 全國填埋場沼氣發電項目統計(部分)

3. 填埋沼氣發電效益分析

3.1 經濟效益

填埋場發電量的5%~10%為內部使用,其餘可以上網售賣,全國的平均上網賣價約為0.50元/kWh。中國2006年的城市垃圾,甲烷潛在產量為299.3 萬噸,體積41.86 億m3,潛在發電量為128億kwh[3]。並且,BOT模式會使經濟效益更好。如安徽某垃圾填埋氣發電暨CDM項目,裝機容量2.88Mw,預計年發電量2067萬kw·h,年減排量摺合CO2 當量10萬噸,併網發電年收益1240.2萬元,CDM交易年收益546.6萬元[4]。

表2 國內大型項目投資成本分析

3.2 環境與社會效益

垃圾填埋氣體發電本身是解決環境污染的有效途徑,不存在對環境的二次污染問題。在沼氣被集中收走後,還可增加垃圾場20%的填埋庫容量,延長垃圾填埋庫使用壽命,間接改善周邊環境。從更深層次來講,利用垃圾填埋沼氣發電,作為一種新型的、綠色的電力來源,可使城市垃圾化害為利、變廢為寶,走垃圾資源化道路,促進循環經濟的發展,符合我國現階段國情。

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回收沼氣發電可以顯著消除事故隱患,改善空氣質量,減少附近居民的投訴以及醫療的支出。而且沼氣發電還可以為社會提供工作崗位。

4. 行業分析

以廣州市大田山垃圾填埋場為例。其屬於山腳型垃圾填埋場,總佔160萬hm2,總填埋能力達到900萬m3,並於2004年正式封場。目前填埋沼氣的平均收集效率為70%左右,每立方米平均可發電1.6kWh,平均發電效率為37%。大田山填埋沼氣發電實際運行情況是兩台燃氣發電機正常運作,年運行時數為8400h,年耗填埋氣量為1058萬m3,年發電量為1614萬kWh,則每立方米沼氣可以發電1.53kWh,發電效率為31%[5]。

主要經濟效益分析指標:

前期投資:350萬美元

平均發電功率:2×1000kW

年運行時數:8400h

運行壽命周期:約18年

內燃機是沼氣發電的最理想設備,在沼氣發電領域,主要是顏巴赫國外品牌[6]。顏巴赫由於在國內沼氣發電領域的較早進入,以及機組的穩定性和較強適應性,在沼氣發電領域有較大的影響力。而國產機組在性能方面仍然顯得有點力不從心。

表3 顏巴赫在中國區域市場覆蓋範圍(部分)

5. 國家政策分析

國家行動方案》的發布使今後中國的城市垃圾將進行填埋處理,並將垃圾填埋產生的氣體收集起來發電。清潔發展機制項目運行管理辦法。2005年10月12日起施行的《清潔發展機制項目運行管理辦法》規定:在中國開展清潔發展機制項目的重點領域是以提高能源效率、開發利用新能源和可再生能源以及回收利用甲烷和煤層氣為主等。

6. 結論

利用垃圾填埋沼氣發電不僅節約資源還改善了人們居住的環境。隨著填埋場填埋氣發電技術的日益成熟,在國家和政策的引導下和強有力支持下,填埋氣發電在國內有著廣泛的應用前景,也一定會是主流的發展趨勢。

參考文獻

[1] Attal A,Akunna J,Camacho P,et al. Anaerobic digestion ofmunicipal wastes in landfill[J].Water SciTech,1992,(25):243-253.

[2] 曹偉華,王艷明. 垃圾填埋場填埋氣發電技術應用[J]. 市政技術,2007:42-43.

[3] 鄭祥,楊勇. 中國城市垃圾填埋場沼氣發電潛力分析. 環境保護,2009,(4):19-22.

[4] 黃希. 垃圾填埋場沼氣市場發展前景淺析.有色冶金設計與研究,2009.

[5] 劉炳娟,牛立宏. 清潔發展機制(CDM)與垃圾填埋氣回收發電[J].艦船防化,2007(6):45-47.

[6] 萬峰. 奧地利GE顏巴赫內燃機發電機組在填埋場中的應用. 中國電機工程學會分散式能源熱電冷聯產研討會,2003.

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