梁永煌，魏 濤，張宗飛，夏 吳

（中國五環(huán)工程有限公司，武漢 430223）

我國城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的工程解決方案

梁永煌，魏 濤，張宗飛，夏 吳

（中國五環(huán)工程有限公司，武漢 430223）

概述了我國城市能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其對城市環(huán)境的影響；分析了我國能源產(chǎn)業(yè)政策和我國城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的發(fā)展趨勢；提出了當(dāng)前我國城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的兩種主要工程解決方案：潔凈煤綜合利用工程技術(shù)方案和城市垃圾氣化循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)方案；分析和展望了我國城市能源結(jié)構(gòu)工程技術(shù)方案的發(fā)展趨勢。

城市能源結(jié)構(gòu)；潔凈煤技術(shù)；垃圾氣化技術(shù)；工程解決方案

城市能源結(jié)構(gòu)是指城市中生產(chǎn)和消費(fèi)的能源構(gòu)成，即固體、液體、燃?xì)?、電力及其它新能源的?gòu)成比例。城市能源結(jié)構(gòu)的合理與否，直接影響著城市的環(huán)境質(zhì)量和人民的生活質(zhì)量。

當(dāng)前，煤炭在我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占據(jù)著絕對的主導(dǎo)地位，而煤炭燃燒利用過程中會(huì)排放大量的污染物，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，也是我國城市霧霾產(chǎn)生的一個(gè)主要原因。因此，進(jìn)行合理的城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化，探索能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的共贏發(fā)展，是當(dāng)前我國城市發(fā)展的重要議題。減少煤炭在一次性能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重，采用潔凈煤技術(shù)，促進(jìn)煤炭的清潔高效利用，同時(shí)加強(qiáng)新能源開發(fā)，探索解決我國目前城市垃圾處理困境，實(shí)現(xiàn)城市垃圾氣化循環(huán)經(jīng)濟(jì)利用的有效途徑，提高可再生能源的消費(fèi)比重，解決日益嚴(yán)重的城市環(huán)境污染問題，是當(dāng)前我國城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的一個(gè)重要發(fā)展方向。

1 城市能源結(jié)構(gòu)及城市環(huán)境影響

能源是支撐人類文明進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展不可或缺的基本條件。能源工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)?！鞍踩⒏咝?、低碳”集中體現(xiàn)了現(xiàn)代能源技術(shù)和能源工業(yè)的特點(diǎn)，也是搶占未來能源技術(shù)制高點(diǎn)的主要方向。

城市能源結(jié)構(gòu)不同，城市能源消費(fèi)過程中所產(chǎn)生和排放的污染物將不一樣，對城市環(huán)境的影響也將大不相同。因此，城市環(huán)境與城市能源結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。以清潔燃料為主的城市能源結(jié)構(gòu)，對城市環(huán)境的影響相對較小，相反，若以煤炭等化石燃料為主的城市能源結(jié)構(gòu)，將會(huì)對城市環(huán)境產(chǎn)生較大影響。

1.1 我國城市能源結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀及特點(diǎn)

長期以來，煤炭是我國的主體能源和重要的工業(yè)原料，在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占比重大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年煤炭消費(fèi)占我國一次能源消費(fèi)總量的比重達(dá)到了67.5%，石油占比17.79%，天然氣占比5.1%，可再生能源占比1.5%。我國能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在一定程度上反映了我國城市能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，但由于我國地域遼闊，能源區(qū)域分配不均，我國城市能源結(jié)構(gòu)因城市所處地理位置不同，而呈現(xiàn)區(qū)域性差異特點(diǎn)，特別是對于我國大中城市而言，大部分大中城市均非產(chǎn)煤地區(qū)，同時(shí)考慮能源利用對環(huán)境的影響，我國大中城市的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)更趨向于多元化。以深圳為例，深圳的一次能源儲(chǔ)量嚴(yán)重匱乏，煤、油、氣全靠外運(yùn)。在深圳一次能源消費(fèi)中，石油消費(fèi)占到50%左右，煤炭消費(fèi)不到10%，其他能源消費(fèi)包括天然氣、核能、太陽能、生物質(zhì)能等新能源約占40%，與目前我國能源結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主形成了鮮明的對比，體現(xiàn)了我國城市能源結(jié)構(gòu)多元化的特點(diǎn)。

1.2 城市能源結(jié)構(gòu)與城市環(huán)境的關(guān)系

我國富煤、缺油、少氣的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了煤炭在我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的重要地位，其在我國城市的能源結(jié)構(gòu)中也占據(jù)著主導(dǎo)地位。由于煤炭燃燒時(shí)會(huì)排放大量的污染物，對城市環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重的影響。有專家學(xué)者認(rèn)為：“中國的城市化、產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)化的大擴(kuò)張和高生產(chǎn)強(qiáng)度造成能源消費(fèi)在有限面積上的過于集中、能源結(jié)構(gòu)不夠清潔和環(huán)境治理效率低等因素造成了當(dāng)前日益嚴(yán)重的霧霾天氣”。由此可見，我國近幾年嚴(yán)重的霧霾天氣，是我國城市能源結(jié)構(gòu)對城市環(huán)境影響的一種表現(xiàn)形式，也是我國城市環(huán)境污染的一個(gè)鮮活實(shí)例。

2 我國能源產(chǎn)業(yè)政策及城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整

2.1 我國能源產(chǎn)業(yè)政策及其發(fā)展方向

《我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十二五規(guī)劃綱要》明確提出“十二五”時(shí)期將積極優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，合理控制能源消費(fèi)總量，推動(dòng)能源生產(chǎn)和利用方式變革。因此，未來我國能源發(fā)展必將從偏重保障供給為主，向科學(xué)調(diào)控能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量轉(zhuǎn)變；從資源依賴型的發(fā)展模式，向科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型的發(fā)展模式轉(zhuǎn)變；從嚴(yán)重依賴煤炭資源，向綠色、多元、低碳化能源發(fā)展轉(zhuǎn)變；從各種能源品種獨(dú)立發(fā)展，向多種能源互補(bǔ)與系統(tǒng)的融合協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變；從生態(tài)環(huán)境保護(hù)滯后于能源發(fā)展，向生態(tài)環(huán)境保護(hù)和能源協(xié)調(diào)發(fā)展轉(zhuǎn)變；從過度依賴國內(nèi)能源供應(yīng)，向立足國內(nèi)和加強(qiáng)國際合作轉(zhuǎn)變。該規(guī)劃綱要提出：到2015年，我國非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到11.4%，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比2010年降低16%，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2010年降低17%。

國家能源局2011年發(fā)布了《國家能源科技“十二五”規(guī)劃（2011-2015）》，該規(guī)劃分析了我國能源科技發(fā)展形勢，提出了我國能源發(fā)展目標(biāo)為：圍繞由能源大國向能源強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的總體目標(biāo)，為能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃實(shí)施和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐。通過重大能源技術(shù)研發(fā)、裝備研制、示范工程實(shí)施以及技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)，形成較為完善的能源科技創(chuàng)新體系，突破能源發(fā)展的技術(shù)瓶頸，提高能源生產(chǎn)和利用效率，在能源勘探與開采、加工與轉(zhuǎn)化、發(fā)電與輸配電以及新能源領(lǐng)域所需要的關(guān)鍵技術(shù)與裝備上實(shí)現(xiàn)自主化，部分技術(shù)和裝備達(dá)到國際先進(jìn)水平，提升國際競爭力。此外，國家能源局明確提出，2014年我國非化石能源消費(fèi)比重將提高到10.7%，天然氣消費(fèi)比重提高到6.5%，煤炭消費(fèi)比重降低到65%以下。

與此同時(shí)，國務(wù)院新聞辦于2012年10月發(fā)布了《中國的能源政策（2012）》白皮書，提出我國能源政策的基本內(nèi)容是堅(jiān)持“節(jié)約優(yōu)先、立足國內(nèi)、多元發(fā)展、保護(hù)環(huán)境、科技創(chuàng)新、深化改革、國際合作、改善民生”的能源發(fā)展方針，推進(jìn)能源生產(chǎn)和利用方式變革，構(gòu)建安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系，努力以能源的可持續(xù)發(fā)展支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。白皮書同時(shí)提出，大力發(fā)展新能源和可再生能源，是推進(jìn)能源多元清潔發(fā)展、培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要戰(zhàn)略舉措，也是保護(hù)生態(tài)環(huán)境、應(yīng)對氣候變化、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。到“十二五”末，我國非化石能源消費(fèi)占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到11.4%，非化石能源發(fā)電裝機(jī)比重達(dá)到30%。白皮書指出，中國能源必須走科技含量高、資源消耗低、環(huán)境污染少、經(jīng)濟(jì)效益好、安全有保障的發(fā)展道路，全面實(shí)現(xiàn)節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展和安全發(fā)展。中國將堅(jiān)定地推進(jìn)能源領(lǐng)域改革，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和總體規(guī)劃，加快構(gòu)建有利于能源科學(xué)發(fā)展的體制機(jī)制，改善能源發(fā)展環(huán)境，推進(jìn)能源生產(chǎn)和利用方式變革，保障國家能源安全。

綜上所述，我國能源發(fā)展方向?qū)⒁怨?jié)能減排、清潔利用、環(huán)保低碳、原子經(jīng)濟(jì)為主，走可持續(xù)發(fā)展的能源發(fā)展道路。

2.2 我國城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整

大量使用煤炭等化石燃料，是我國城市環(huán)境問題產(chǎn)生的主要根源。其中，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)、傳統(tǒng)用煤技術(shù)造成的污染物大量排放，是我國城市環(huán)境污染的主要原因。因此，解決城市環(huán)境問題需要從調(diào)整城市能源結(jié)構(gòu)入手。

由于中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)與世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)相比存在較大的調(diào)整空間，因此針對城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，可以從以下兩方面著手：一是減少煤炭、燃油等化石燃料作為城市一次能源直接消費(fèi)的比重，促進(jìn)煤炭和燃油清潔高效利用；二是加強(qiáng)新能源的研發(fā)應(yīng)用，提高可再生性能源的消費(fèi)比重。

以深圳為例，深圳市作為我國改革開放的窗口，在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化方面走在了全國的前列。根據(jù)《深圳市低碳發(fā)展中長期規(guī)劃（2011-2020年）》《深圳新能源產(chǎn)業(yè)振興發(fā)展規(guī)劃（2009-2015年）》和《深圳市節(jié)能“十二五”規(guī)劃》，深圳將加大天然氣、核能、太陽能、生物質(zhì)能和風(fēng)能等清潔能源的利用，提高清潔能源比例。根據(jù)該規(guī)劃，深圳市2015年將非化石能源占一次能源消費(fèi)比重降到15%，2020年低于15%，而清潔能源消費(fèi)比重2015年將提高到50%，2020年提高到60%。以天然氣為例，2013年深圳天然氣消費(fèi)比重約為8%，到2015年將提高到14%，2020年提高到20%。深圳當(dāng)前大力發(fā)展高效清潔能源，實(shí)施以引進(jìn)天然氣為主的石油替代戰(zhàn)略，拓展天然氣資源供應(yīng)渠道，目前正加快推進(jìn)西氣東輸二線翁深支干線項(xiàng)目、深圳LNG項(xiàng)目、城市天然氣高壓輸配管網(wǎng)等前期建設(shè)工作。通過能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化，深圳的核電、水電、燃?xì)庠谀茉聪M(fèi)所占比重逐年提升，對深圳環(huán)境質(zhì)量的改善提供了重要支撐。城市能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，將有助于深圳率先建成低碳城市，成為我國首個(gè)“國家低碳生態(tài)示范市”。

從深圳的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整過程及其取得的顯著成效，可以推知我國城市能源結(jié)構(gòu)發(fā)展將向著降低煤炭、石油等化石燃料的消費(fèi)比例，采用清潔高效的利用方式，同時(shí)大力提高清潔能源的使用比例等方向加快發(fā)展。

3 我國城市能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整工程解決方案

3.1 潔凈煤利用工程技術(shù)方案

我國煤炭資源豐富的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了我國在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化的過程中，除了加大對新能源的開發(fā)利用，增加非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重外，重點(diǎn)要針對我國豐富的煤炭資源利用走出一條清潔、高效、低碳、節(jié)能、減排的利用和發(fā)展道路。因此，清潔高效的現(xiàn)代煤炭資源綜合利用工程技術(shù)方案成為了當(dāng)前我國城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的一個(gè)亮點(diǎn)。

3.1.1 潔凈煤IGCC方案

20世紀(jì)70年代以來，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（IGCC）為世界公認(rèn)的具有發(fā)展前途的潔凈煤發(fā)電技術(shù)之一。美國、歐洲許多國家和地區(qū)，把發(fā)展IGCC技術(shù)提高到戰(zhàn)略需要的高度來資助、規(guī)劃和立法。從1984年第一代Cool Water IGCC電站問世，經(jīng)過十年開發(fā)建造了三座具有第二代水平的IGCC電站。作為技術(shù)更先進(jìn)的第三代IGCC旨在逐步完善使以化石燃料為基礎(chǔ)的發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零排放為目標(biāo)的發(fā)電技術(shù)。美國和歐盟分別建設(shè)的Transport Gasifier和Hypogen第三代IGCC示范電站將于2014年和2015年完成建設(shè)和示范運(yùn)行。

IGCC主要技術(shù)采用煤（或渣油、石油焦等）作為燃料，經(jīng)過氣化爐將其轉(zhuǎn)化為粗煤氣，并經(jīng)除塵、脫硫等凈化工藝，使之成為潔凈的煤氣供給燃?xì)廨啓C(jī)燃燒做功。燃?xì)廨啓C(jī)排氣余熱和氣化島顯熱回收熱量經(jīng)余熱鍋爐加熱鍋爐給水產(chǎn)生過熱蒸汽，帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電過程。

典型的IGCC系統(tǒng)流程見圖1。

圖1 典型IGCC系統(tǒng)流程圖

IGCC將煤氣化、煤氣凈化和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，具有高效率、清潔、節(jié)水、適應(yīng)燃料性廣，易于實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，可針對性解決煤炭直燃方式帶來的問題。IGCC與其他燃煤發(fā)電技術(shù)相比，除了效率高、排放少外，還有一個(gè)特別重要的優(yōu)勢—CO2的捕集，這對于當(dāng)前建設(shè)低碳城市具有重要的戰(zhàn)略意義?！秶抑虚L期科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》和《國家能源科技“十二五”規(guī)劃（2011-2015）》明確鼓勵(lì)開發(fā)以煤氣化為基礎(chǔ)的IGCC聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，促進(jìn)煤炭的清潔高效利用，降低環(huán)境污染。

3.1.2 潔凈煤合成天然氣方案

天然氣是化石能源中最清潔的能源，有關(guān)測算表明，天然氣的二氧化碳排放量比煤炭低43%，比石油低28%。以深圳市為例，僅2012年，深圳市共計(jì)供應(yīng)各類天然氣28億多立方米，相當(dāng)于替代重油約277萬噸，減少二氧化碳排放量165萬噸，減少二氧化硫排放1.1萬噸，減少氮氧化物排放約2900噸，減少PM2.5排放1300噸。據(jù)預(yù)測，到2015年，世界天然氣產(chǎn)量將超過石油，天然氣的開發(fā)和利用正在引領(lǐng)全球能源結(jié)構(gòu)變革。特別是近年來，隨著能源結(jié)構(gòu)低碳化的發(fā)展，我國天然氣利用的步伐不斷加快，天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的比例不斷上升。2003年我國天然氣在一次能源結(jié)構(gòu)中占比還只有2.5%，到2012年已經(jīng)上升到5.2%。根據(jù)規(guī)劃，到2015年天然氣在我國一次能源消費(fèi)中的比例將達(dá)到7.5%。因此，采用潔凈煤技術(shù)，將我國豐富的煤炭資源轉(zhuǎn)化成清潔的天然氣，是我國城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的另一條重要途徑。《國家能源科技“十二五”規(guī)劃（2011-2015）》明確提出要加快煤制天然氣技術(shù)的開發(fā)，進(jìn)行單系列13～20億立方米/年的煤制天然氣示范工程的建設(shè)。

典型的煤制合成天然氣流程見圖2。

圖2 典型的煤制合成天然氣流程圖

3.1.3 潔凈煤制氫氣方案

氫氣作為一種能量載體，具有非常優(yōu)異的性能，一方面其燃燒值遠(yuǎn)比烴類和醇類高，約為汽油或天然氣的2.7倍，煤的3.5倍；另一方面，氫氣直接燃燒產(chǎn)物為水，不存在碳排放和污染問題，被認(rèn)為是最綠色低碳的清潔能源。由于氫能的諸多優(yōu)點(diǎn)，美國、日本和歐洲等發(fā)達(dá)國家都從國家可持續(xù)發(fā)展和安全戰(zhàn)略的高度，制定了長期的氫能源發(fā)展戰(zhàn)略，氫氣已被越來越廣泛地作為清潔能源使用。因此擴(kuò)大氫氣生產(chǎn)資源、開發(fā)新的制氫工藝以及改進(jìn)現(xiàn)有制氫工藝，受到人們的普遍關(guān)注。

在城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中，氫氣可以作為石化行業(yè)的合成原料氣，電子、玻璃等行業(yè)的保護(hù)氣，也可做成氫燃料電池系統(tǒng)，供燃料電池汽車等使用?！渡钲谛履茉串a(chǎn)業(yè)振興發(fā)展規(guī)劃（2009-2015年）》明確提出：“關(guān)注氫能和海洋能開發(fā)利用等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展后勁?！币虼?，氫能作為城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的一種可行手段已開始被人們所關(guān)注。

國內(nèi)外制取氫氣（不包括工業(yè)廢氣中回收氫氣）的主要方法有以下四種：1）天然氣（含石腦油、重油、煉廠氣和焦?fàn)t氣等）蒸汽轉(zhuǎn)化制氫氣；2）煤（含焦炭和石油焦等）轉(zhuǎn)化制氫氣；3）甲醇或氨裂解制氫氣；4）水電解制氫氣。在這四種方法中，煤制氫氣的成本最低，技術(shù)也相對成熟可靠。因此，采用潔凈煤技術(shù)制取氫氣將成為我國城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的另一個(gè)新的發(fā)展方向。

典型的煤制氫氣流程見圖3。

圖3 典型的煤制氫氣流程圖

3.2 城市垃圾氣化循環(huán)經(jīng)濟(jì)方案

3.2.1 垃圾氣化技術(shù)及其特點(diǎn)

隨著我國城市化進(jìn)程的加快、城市數(shù)量的增多、城市規(guī)模的擴(kuò)大和城市人口的膨脹，城市垃圾的產(chǎn)生量和堆積量都在迅速地增長。2004年，我國的城市垃圾產(chǎn)量首次超越美國，達(dá)到1.52億噸，躍居世界第一位。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2012年，全國年垃圾清運(yùn)總量已達(dá)到1.71億噸，隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，預(yù)計(jì)2015年我國城市垃圾年產(chǎn)量將達(dá)1.79億噸，2020年將突破2億噸，達(dá)到2.1億噸。城市垃圾已成為制約我國城市發(fā)展的主要因素之一。在以科學(xué)發(fā)展觀為統(tǒng)領(lǐng)，以人為本推進(jìn)和諧社會(huì)建設(shè)的新形勢下，實(shí)現(xiàn)我國城市垃圾的減量化、無害化和資源化，是當(dāng)前我國城市實(shí)施可持續(xù)發(fā)展急需解決的迫切問題。

從生態(tài)角度看，城市垃圾是一種污染源，但從資源角度看，城市垃圾是地球上唯一正在增長的資源。4～7噸的城市垃圾燃燒所產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于1噸標(biāo)煤燃燒的能量。以垃圾發(fā)電為例，如果我國能將垃圾分類處理并充分有效地用于發(fā)電，每年將節(jié)省3500萬～4500萬噸煤炭資源?！秶夷茉纯萍肌笆濉币?guī)劃（2011-2015）》明確提出：“開發(fā)城市垃圾、生物質(zhì)與煤共氣化新技術(shù)?！薄渡钲谛履茉串a(chǎn)業(yè)振興發(fā)展規(guī)劃（2009-2015年）》顯示深圳垃圾發(fā)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)到7萬千瓦，并提出“重點(diǎn)發(fā)展垃圾焚燒發(fā)電”，將垃圾發(fā)電作為深圳新能源發(fā)展的一個(gè)重要產(chǎn)業(yè)給予支持。能源結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，為進(jìn)一步推動(dòng)深圳“國家低碳發(fā)展試驗(yàn)區(qū)”建設(shè)，在第二屆城市電網(wǎng)技術(shù)管理國際研討會(huì)上，深圳市政府提出深圳低碳城市建設(shè)思路和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)需求，應(yīng)大力推動(dòng)資源循環(huán)利用。為此，深圳市將投資92億元進(jìn)行四大重點(diǎn)項(xiàng)目的建設(shè)，其中之一就是建設(shè)深圳東部垃圾焚燒電廠（5100噸/天）項(xiàng)目。因此，城市垃圾的循環(huán)利用將是我國城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的一個(gè)重要發(fā)展方向。

垃圾焚燒發(fā)電可實(shí)現(xiàn)垃圾的減量化、減少占地、創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益，目前已逐漸成為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和城市處理垃圾的首選方式。但垃圾焚燒也帶來了一系列問題：1）由于焚燒溫度不高，容易產(chǎn)生二英和呋喃等致癌物質(zhì)；2）焚燒產(chǎn)生的飛灰和殘?jiān)懈缓卸居泻χ亟饘傥镔|(zhì)，容易造成地下水源污染；3）焚燒產(chǎn)生大量煙氣，碳排放量大。目前由于垃圾焚燒產(chǎn)生的環(huán)保問題和人們所擔(dān)心二次污染問題，引發(fā)了不少“群體事件”。如2007年6月北京六里屯垃圾發(fā)電廠受到了強(qiáng)大的民意阻力而被當(dāng)時(shí)的國家環(huán)保總局緊急叫停；2009年10月，江蘇吳江為反對垃圾焚燒廠投產(chǎn)，萬人街頭抗議；2014年5月，杭州余杭區(qū)中泰鄉(xiāng)九峰村村民為反對垃圾焚燒發(fā)電廠項(xiàng)目選址九峰村，五千余人聚集并和警方發(fā)生沖突，推翻警用車輛，堵塞省道和高速公路。

垃圾氣化技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種垃圾處理新技術(shù)，與一般垃圾焚燒技術(shù)不同，采用垃圾氣化技術(shù)處理垃圾，幾乎能將垃圾中的有機(jī)物完全氣化并轉(zhuǎn)化成合成氣（主要為CO和H2），并進(jìn)一步加以利用（燃燒供熱、發(fā)電、制取天然氣、制取氫氣等），而無機(jī)物則可變成無害的玻璃體灰渣，進(jìn)一步綜合利用，可實(shí)現(xiàn)垃圾處理過程污染物的近“零排放”。垃圾氣化技術(shù)較之垃圾焚燒技術(shù)除了能真正將垃圾做到無害化處理外，最重要的是能將垃圾當(dāng)成一種可再生資源進(jìn)行利用，除了能進(jìn)行供熱和發(fā)電外，還可用于生產(chǎn)天然氣、氫氣、油品等化工產(chǎn)品，真正做到垃圾處理的資源化利用。

表1為日本兩個(gè)采用垃圾氣化技術(shù)建設(shè)垃圾發(fā)電廠的廢氣排放情況，表2為其中1個(gè)工廠垃圾氣化后熔渣重金屬溶出檢測結(jié)果。

表1 日本2個(gè)垃圾氣化發(fā)電廠廢氣排放情況

表2 日本垃圾氣化發(fā)電廠熔渣重金屬溶出檢測結(jié)果 （單位：mg/L）

從表1和表2可以看出，垃圾氣化發(fā)電廠排放的廢氣和廢渣均遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值，表明其具有良好的環(huán)保特性。

3.2.2 城市垃圾氣化技術(shù)工程方案

城市垃圾氣化技術(shù)工程技術(shù)方案路線如圖4。

圖4 城市垃圾氣化技術(shù)工程化路線圖

從圖4可知，城市垃圾經(jīng)過進(jìn)料系統(tǒng)輸送至垃圾氣化爐，在高溫下發(fā)生氣化反應(yīng)，生成以CO和H2為主的合成氣，經(jīng)凈化處理后可用于發(fā)電或生產(chǎn)化工產(chǎn)品，而垃圾經(jīng)氣化后生成的殘?jiān)鼮椴Ａw，對環(huán)境無污染，經(jīng)過分選系統(tǒng)，還可將其中的金屬物質(zhì)分離出來，加以利用，玻璃體渣也可用于鋪路或生產(chǎn)玻璃棉等進(jìn)一步綜合利用。

對當(dāng)前世界范圍內(nèi)的已工業(yè)化應(yīng)用的垃圾氣化技術(shù)進(jìn)行分析研究發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)在垃圾處理領(lǐng)域起步雖晚，但技術(shù)先進(jìn)、發(fā)展很快，可以很好地避免填埋、堆肥、焚燒出現(xiàn)的問題，已逐漸成為當(dāng)前垃圾處理領(lǐng)域的主流發(fā)展技術(shù)，處于快速推廣和應(yīng)用階段。據(jù)調(diào)查了解，當(dāng)前國內(nèi)外主要采用垃圾氣化技術(shù)已經(jīng)建立了近20個(gè)垃圾氣化工廠（含示范裝置）。因此，垃圾氣化技術(shù)將逐步取代垃圾焚燒技術(shù)，成為我國城市垃圾處理技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展對象，城市垃圾氣化循環(huán)經(jīng)濟(jì)方案也將擁有廣闊的發(fā)展空間。

4 城市能源結(jié)構(gòu)技術(shù)方案前景及趨勢分析

4.1 城市能源結(jié)構(gòu)政策分析和前景預(yù)測

目前，國家尚未出臺(tái)專門的城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整政策文件，但從《我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十二五”規(guī)劃綱要》和《國家能源科技“十二五”規(guī)劃（2011-2015）》等規(guī)劃文件中可以看出，國家已意識(shí)到能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的必要性和緊迫性，特別是2013年以來，城市霧霾由華北蔓延至半個(gè)中國的國土，更加讓我國堅(jiān)定決心，在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整方面必須進(jìn)行一番作為。據(jù)了解，我國已啟動(dòng)《國家能源發(fā)展戰(zhàn)略》編制工作，提出我國能源發(fā)展的總體方略和戰(zhàn)略圖，各主要城市也根據(jù)自身城市發(fā)展需要，紛紛出臺(tái)城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的相關(guān)政策性文件。以深圳為例，從2009年起，深圳市已相繼出臺(tái)了《深圳新能源產(chǎn)業(yè)振興發(fā)展規(guī)劃（2009-2015年）》《深圳市低碳發(fā)展中長期規(guī)劃（2011-2020年）》和《深圳市節(jié)能“十二五”規(guī)劃》等能源領(lǐng)域的規(guī)劃性文件，提出并加快了城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，滿足城市的快速發(fā)展需求。

從相關(guān)資料分析，我國城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整將以降低煤炭、石油等化石燃料的消費(fèi)比例，采用清潔高效的利用方式，同時(shí)大力提高清潔能源的使用比例等方向加快發(fā)展。同時(shí)，由于我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)與世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)相比存在較大的調(diào)整空間，因此我國城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的發(fā)展前景一片光明。

4.2 城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整工程技術(shù)方案目標(biāo)及其發(fā)展前景

城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的工程技術(shù)方案目標(biāo)，無疑是要解決當(dāng)前嚴(yán)重的城市環(huán)境污染問題和城市發(fā)展所面臨的能源瓶頸問題，解決城市發(fā)展、城市能源利用和城市環(huán)境三者之間存在的矛盾問題，構(gòu)建一個(gè)和諧、健康、低碳、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的美好城市。

隨著城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的深入進(jìn)行，先進(jìn)的工程技術(shù)方案將以其優(yōu)異的產(chǎn)品特性和成熟的技術(shù)水平，成為我國城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的一種可靠的解決方案。以城市垃圾氣化制取合成天然氣的工程技術(shù)方案為例，將城市垃圾當(dāng)成一種可再生能源，通過先進(jìn)的城市垃圾氣化技術(shù)，生產(chǎn)清潔的合成天然氣，作為煤碳和石油等高污染化石燃料的替代燃料使用，不但能夠有效解決城市垃圾帶來的環(huán)境污染，滿足城市垃圾100%得到“減量化、無害化、資源化”處理的要求，而且可以將垃圾變廢為寶，提高城市垃圾綜合利用的比例，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益，提升城市的節(jié)能減排和低碳環(huán)保水平，促進(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，以潔凈煤利用工程技術(shù)方案和城市垃圾氣化循環(huán)經(jīng)濟(jì)方案等為代表的先進(jìn)的工程技術(shù)方案在城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中的發(fā)展和應(yīng)用前景十分看好，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用空間。

5 結(jié)語

城市環(huán)境問題是當(dāng)前制約城市發(fā)展的一個(gè)主要影響因素，而城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整是解決城市環(huán)境問題的一條有效途徑。因此，城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的成敗關(guān)乎著一個(gè)城市能否健康、穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展，關(guān)乎著城市人民的福祉。推動(dòng)城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化，著力建設(shè)低碳、環(huán)保和創(chuàng)新型城市，是當(dāng)前城市發(fā)展的主要議題。采用合理可行、先進(jìn)可靠的工程技術(shù)方案，是進(jìn)行當(dāng)前城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化重要而有效的一項(xiàng)技術(shù)手段。

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X321

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