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随着经济的发展和人民生活水平的提高,以家庭为主及从办公室、餐馆、饭店和菜场等处排出的生活垃圾量越来越大,而这种生活垃圾基本上不能进行再利用,城市垃圾污染环境问题变得日趋严重;针对我国国情,垃圾焚烧发电、供热电厂的发展亦势在必行,但其投资、经济性如何,成为诸多建设单位及投资者关注的问题。 1 垃圾焚烧发电供热的工艺流程
参照国内外垃圾电厂运行的实际情况,垃圾焚烧发电供热的工艺流程如下。
1.1 垃圾发电供热流程框图
1.2 垃圾发电供热流程简介城市需要处理的垃圾由运输车运至电站,经地磅称重后,开到投料门,卸到垃圾坑。垃圾坑容积较大,可堆放3天以上的焚烧量,垃圾在坑内发酵,脱水后,由垃圾吊车将垃圾送入送料器,并进入炉排,在焚烧炉本体内燃烧。在开始点炉时,需投助燃装置喷油助燃,一旦起动完毕,送风机经过蒸汽式空气预热器送入炉排下部成为热风,即可使垃圾充分燃烧,助燃装置随即停用。送风机的入口与垃圾坑连通。这样可将垃圾的异味送入燃烧温度约800~900℃的焚烧炉内进行热分解,变为无臭气体。燃烧完的灰渣落入出灰装置,由输灰机送到灰坑。在输灰机上部配有调湿机,使分离出来的灰渣在厂内自动加入适量的水份,使之成为湿灰运出,不致向四周飞扬。燃烧的火焰及高温烟气,经过单炉膛双汽包自然循环锅炉,从而产生过热蒸汽,并为汽轮发电机组提供汽源。烟气经过锅炉后再通过脱硝装置、脱盐装置、机械式集尘器及电气除尘器后,由引风机将烟气送入烟囱排向大气。此时排入大气的含尘量可控制在0.1g/Nm3以下。锅炉、汽轮发电机组正常运行时,由中央控制室进行集中控制与监视。工厂排水在进入公共下水道之前,还可设置排水处理装置进行预处理。运载垃圾的汽车一般还需有自动洗车装置,将汽车冲洗干净之后再出厂。汽轮机的排汽进入冷凝器,通过凝结水泵打入除氧器,再通过给水泵打入锅炉。冷凝器还需要大量冷却水通过循环水泵送入,这样汽轮机的排汽通过冷凝器就凝结成水,同时形成真空,其它一般常规系统这里就不再赘述了。
2 某城市垃圾产出量及性能参数表2-1 生活垃圾成分表 无机物有机物废品类分类煤灰泥土陶瓷
砖瓦厨余
植物动物
残渣塑料
橡胶纸
张织
物金
属玻
璃竹
经实验测定,某城市垃圾的元素分析如下表2-2。 表2-2 生活垃圾元素分析
某城市垃圾热值在4605~5440kJ/kg之间,根据联合国环境组织(UNEP)的规定,当垃圾的低位发热量为3350~7100kJ/kg时,适合焚烧处理;水份40%~50%,经短时间搁置脱水可以直接入炉焚烧。 3 某城市垃圾焚烧发电供热工艺流程
3.1 流程选择
根据某城市垃圾成分及目前国内垃圾发电的状况、技术设备的成熟性,拟选用垃圾直接入炉燃烧的形式,其整体工艺流程前面已有叙述,此种流程在国内已有成功的运行经验,是适合我国国情的。
3.2 主要设备选择
根据某城市日产垃圾量、成分,该工程宜选择“五炉二机”形式,正常运行方式为四炉运行,一炉备用,也可五台炉同时运行,考虑到将来垃圾可燃成分热值的提高,锅炉、汽轮机、发电机都应留有一定余量;锅炉选用日处理量200t的焚烧炉,汽轮发电机的容量为二台3MW抽凝机组。垃圾电厂日处理垃圾量可基本维持在800~900t。
3.2.1 锅炉及其规范
3.2.2 汽轮机组及其参数
选用型号为C3-24/5汽轮机2台,汽机进汽量25.8t/h,进口蒸汽压力2.50MPa,进口蒸汽温度360℃,额定功率3000kW,抽汽压力0.294MPa,额定抽汽量12t/h,最大抽汽量15t/h,排汽压力0.01MPa,发电机额定功率3000kW,出口电压6000kV,功率因数0.8。
4 投资与经济效益4.1 投资
本项目为大型社会公益事业项目,系燃用废弃垃圾发电供热,属于节能利废、变废为宝之环保项目,是国家能源政策支持的方向,初步设想其投资应由三部分组成:政府投资;国家贷款;自筹资金。投资总额由所选设备决定,目前我国处理垃圾的焚烧炉已达到全部国产化,但200t/d及以上的焚烧发电设备的关键部件尚需进口,所以设备在价格上存在很大差异,但可喜的是我国垃圾发电事业虽然起步较晚,可现在取得了很大的进展,相信200t/d及以上的焚烧炉实现国产化时间不会太远。
下面针对设备情况,具体投资如下:
4.1.1 所有设备全部进口
按目前进口设备价格估算,该项目总投资额应接近9亿元(人民币)。此巨大的投资额一般城市的经济很难负担,国内建垃圾电厂不适合采用这种形式,不符合我国国情。
这种形式具有推广价值,沿海城市如深圳、珠海等地基本上采用这种方法,这样不仅为国家节约大量外汇,而且关键部件进口可使设备运行稳定性提高,并且设备价格也大幅度下降,如采用这种形式此项目投资大约在2.5~2.6亿元人民币,具体投资估算如下:
4.1.3 所有设备国产化
4.2 经济效益评价
根据资金来源及垃圾电厂的公益事业特点,结合近期同类工程的有关资料,对工程进行了经济效益评价。
4.2.1 评价计算的原始数据
4.2.2 经济效益评价估算的主要结果
则(1)采用关键部件进口,其他立足国产化的原则,建设如此规模的垃圾焚烧电站,投资回收期约为9年。
(2)采用全部国产化设备,则投资回收期约为7年。
5 主要结论经过技术经济分析,可以得出如下主要结论
5.1 利用生活垃圾直接燃烧发电供热,技术成熟,工艺流程简单、合理,特别是选择150t/d炉及以下设备,从投资情况看更具有承受性。
5.2 垃圾通过焚烧处理以后,容积减少90%,重量减轻70%以上,达到减容减量目的,同时少占用土地,且解决了地下水源、空气污染等问题,有效地改善了环境。
5.3 生活垃圾的焚烧处理从某种意义上讲是彻底实现废物充分利用,变废为宝的最有效途径。
综上所述,利用生活垃圾直接入炉焚烧发电供热,技术上是可行的。符合国家的环保政策、能源政策,具有突出的环境效益、社会效益,经济效益亦十分明显,建议有关部门尽快抓住机遇,为促使我国垃圾发电供热事业的发展,做出应有的贡献。