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技术论文
高起点、高标准建造高效率、低污染的垃圾焚烧发电厂项目
浙江富春江环保热电 朱荣彦 陈耀东 摘 要:随着城市化进程加快,垃圾发电被公认为高效、快捷、无害化处理垃圾的最佳处理方式,近十年来建造垃圾发电项目热情高涨,发展迅速,但各地发展很不平衡,良莠不齐,有的配置低档,环保不达标;有的效率低下,经济效益较差,仍重蹈小火电的建设老路。要转变思想,把垃圾作为资源一样珍惜,创新思路、创新举措、转变发展方式,文中介绍了进一步提高垃圾热能的利用效率,促进垃圾发电清洁、环保、节能、增效、,获得较好的社会效益和经济效益的措施。 关键词:垃圾发电 提高 效率 效益 前 言 在城市化进程中,垃圾作为城市的代谢物,曾经是城市发展的负担,世界上许多城市都有垃圾围城的窘迫局面,而如今已被认为最具开发潜力的,而且是永不枯竭的“城市矿藏”,是“放错地方的资源”,蕴含着巨大的资源潜力和潜在的经济效益。经半个世纪的探索发展,垃圾焚烧发电已被世界各国公认为一种高效、快捷、无害化处理垃圾的最佳处理方式。我国近十年来,垃圾发电项目发展迅速,在建和建成项目已达170多座,但是发展很不平衡,有的仅仅是減量化焚烧处理了垃圾,建成的垃圾发电项目技术落后,设施差,简易化建设,低端化配置,垃圾热能利用效率低,环保不达标,生产成本年年高涨的情况下,亏损严重,经济效益差,继续在重蹈“低效率、重污染小火电”的发展老路。 而今垃圾焚烧发电已由初级阶段向成熟期迈进,应该创新思路、创新举措,把垃圾作为其他资源一样的珍惜,采用先进技术,先进设备,先进工艺,高端配置,优美建设,转变发展方式,进一步提高垃圾热能的利用效率,促进垃圾发电清洁、环保、节能、增效,获得较好的社会效益和经济效益。 一、垃圾围城,困扰政府,危害百姓 随着国家现代化建设和各地城市化进程,城市人口不断地增长,相应的城市生活垃圾也在急剧增加,全国每年约有1.5亿吨垃圾产生。目前已堆积70亿吨,而且还在以8%递增。垃圾的增加和随意堆积带来了许多问题:垃圾堆放占用了大量的耕地;露天堆放的垃圾在腐化变质的过程中产生大量的废气,造成周边空气污染;垃圾在雨水冲刷下污染地表水及水源;有害的微生物大量滋生,危害居民健康。中国现有657个地级城市几乎都被快速增长的垃圾所包围,将危害百姓,也困扰各地政府。 二、垃圾焚烧发电是高效、快捷、无害化处理垃圾的最佳方式 1、先进发达国家广泛应用垃圾焚烧发电的处理方式: 从上个世纪中期开始,世界各国大力研究垃圾的无害化处理,世界上许多著名公司投入了大量精力研发焚烧技术和设备。目前焚烧主要设备和辅机已定型配套,工艺和技术十分成熟,世界各国政府均采用免税、资金补助等优惠政策,鼓励垃圾焚烧发电的无害化处理。德国、法国、日本、美国等先进发达国家,已广泛采用垃圾焚烧发电,已被世界各国公认为高效、快捷的垃圾处理方式。 2、外资纷纷进入我国投资垃圾发电项目: 由于我国的垃圾量非常巨大,蕴含着巨大的资源潜力和潜在的经济效益,外资垃圾处理巨头纷纷进入我国,争夺垃圾发电市场。日本三菱公司、荏原公司,美国的惠明、威立雅、苏伊士集团,卡万塔集团,新加坡创冠环保,香港亚太环保等世界各国的垃圾处理巨头正向中国聚拢,其中美国的惠明公司首站投资在上海;威立雅公司在多个城市布局;苏伊士公司早在上海成立投资垃圾的合资公司;创冠集团在福建晋江、惠安以及湖北黄石、辽宁营口、大连、海口等投资垃圾发电项目,美国卡万塔公司在重庆、福州、成都、泰兴总承包多家垃圾发电项目。 3、国内著名研究所和大型企业,热衷建造垃圾发电项目: 国内的中科实业、清华同方、晨兴环保、锦江集团、北京金州、温州伟明、深能源、上海环境集团、上海浦发等纷纷投资,总承包各地垃圾发电厂。 垃圾发电不仅高效、快捷、无害化、减量化处理了垃圾,还能发电,产生效益,变废为宝,是低碳、节能、环保的重要举措,深受政府和各界重视,近十年来已建成和在建的垃圾发电项目约有170多座,分布在广东、浙江、江苏、上海、北京等沿海城市,并还在快速发展,正从初级阶段向成熟期迈进。 三、政策鼓励,技术成熟带来大规模发展 1、国家重视,政策鼓励垃圾发电: 国家十二五规划要∶“进一步加强城市生活垃圾处理工作”,“十二五”垃圾处理投资共2636亿元;要求“全民动员、科学引导、综合利用、变废为宝、统筹规划、合理布局、政府主导、社会参与”,到2015年全国城市新增垃圾无害化处理能力58万吨/日以上,设市(657个)生活垃圾无害化处理率要达到90%以上;县城垃圾无害化处理率达到80%以上;并要加大存量垃圾治理力度;落实省级政府负总责,城市政府抓落实的工作责任制。 最近李克强总理主持召开国务院常务会议,决定 “推进政府向社会力量购买公共服务,加快城市基础设施建设”:.把“加强污水和生活垃圾处理及再生利用设施建设”,作为六项重点任务 之一,要求“十二五”末,城市污水和生活垃圾无害化处理率分别达到85%和90%左右。而且,政府将以市场化方式提供的公共服务事项,交由具备条件、信誉良好的社会组织、机构和企业等承担。这将会掀起“建设垃圾焚烧发电项目”的新高潮,这是 “调整结构,转型升级”的好机会,一批企业的的老总们,将会不失时机地奋力争取,抓住这难得的机遇,先下手为强,迎来辉煌的明天!!。 近年来出台了诸多优惠政策:例如 (1)垃圾发电的电量全部允许上网收购; (2)每处理1吨垃圾,按280度/吨上网电量补贴。统一为0.65元/kwh,(发改价格[2012]801号文) (3)增值税全免,即征即返(财税〔2008〕156号文); (4)所得税三年免,三年减半(中华人民共和国所得税[2008]1月1日执行); (5)每处理一吨垃圾,地方政府补贴70-100元/吨(各地不一); 另外:垃圾有一定的热值,5吨垃圾相当于1吨煤的热值。 2、技术成熟带来了大规模发展: 我国近十多年来的研发改进和完善,垃圾焚烧技术已日趋完善,已形成一系列规格的焚烧锅炉和辅机,废气处理新技术的广泛应用,特别是烟气的脱硫、脱硝、除尘的精细处理,和二恶英、呋喃类污染物的严格控制,排污处理的技术突破,焚烧余热的发电,残渣的回收制砖等资源再生利用,自动控制和许多高新技术的应用,加上新颖的外观设计,促使垃圾焚烧发电向高新技术方向发展,技术成熟带来了大规模发展,已成为我国垃圾处理事业一个发展方向,并将迎来一个快速发展的高潮。 3.国产垃圾焚烧炉己系列化成套、达到一定水平 目前,无锡、杭州、南通等锅炉厂都研发生产了40t/h至75t/h系列焚烧200t/h至600t/h垃圾的各类循环流化床垃圾焚烧锅炉和各类阶段式往复炉排的垃圾焚烧锅炉。其中流化床锅炉的垃圾和煤掺烧比例为4:1重量比和4:1热量比的系列产品。前者适用于供热机组,后者为垃圾焚烧锅炉带纯发电机组。 四、我国垃圾发电的现状和不足 1、国内流行的两种垃圾焚烧锅炉的比较: (1)阶段式炉排炉垃圾焚烧发电厂布置图 (2)循环流化床炉垃圾焚烧发电厂 (3)两种炉型比较: 流化床焚烧技术 炉排焚烧技术 基本描述 国内自主开发主流技术之一,具有自主知识产权,核心技术掌握在无锡华光锅炉、浙大、中科院等国内供货商。无锡华光最新技术可以做到掺烧比1:20(重量比); 适应中小城市的需求。 国外主流成熟技术,核心技术掌握在国外几家公司,大型炉排国内基本上以技术引进为主。如VONROLL日立造船(无锡华光)、马丁、西格斯、底特律等; 适应大型、特大型城市的需求。 投资成本 每吨垃圾30万元 引进技术国产化炉排45万元 补贴费用 每吨垃圾补贴费用50~100元 每吨垃圾补贴费用100~180元 工艺优点 技术成熟,可以处理低热值垃圾,炉膛温度可以稳定在850度以上,余热锅炉效率和参数较高。经济性较高。 技术成熟,连续运行时间长,垃圾不需预处理,工厂系统相对简单。 工艺缺点 需垃圾预处理系统,飞灰量较大,锅炉需定期清理检修。需掺烧少量的煤。 处理低热值垃圾时炉膛需喷油补燃,灰渣含碳量较高,渗滤液回喷困难,排烟温度较高,锅炉效率和参数低 排污水平 二恶英等有害气体原始排放较低。 二恶英等有害气体原始排放较高低。 2、存在的问题和不足: (1)垃圾焚烧发电处理垃圾量只占全国产量的15%,而且发展很不平衡。 全国668座地市级城市,年产生垃圾1.5亿吨,已建和在建170座垃圾焚烧发电厂,充其量也不足15%,而且集中在东部沿海大中型城市,大量的垃圾,还在填埋和乱堆,污染环境,危害百姓。 (2)垃圾热能转换效率低,经济效益差: 大部分垃圾焚烧发电,采用了纯发电的小火电方式,其配置不合理,设施挡次低,汽轮机的冷端损失大,效率不足25%,又补贴政策不到位,生产成本年年高涨,造成连年亏损,经济效益差。 (3)先期投产的垃圾发电必须改造升级,环保达标: 较早投产的垃圾发电,由于经验不足,配置档次低下,技术不成熟,故障率高,效率低,排放不能达到环保新标准的要求,环保新标准要求大大提高,如SO2<100mg/ m3;NOX<100mg/m3;二恶英<0.1ng/m3,所以早期投产的垃圾发电必须进一步改造升级。 (4)一些地方政府采用低价格中标的BOT运作方式,造成设施简易,配置低端,建设低档次,其后患无穷。必须废除低价格中标的BOT运作方式,要按一定挡次的造价来招标,加大政府投入,管好垃圾分类,提高垃圾热值,提高垃圾发电的收益。 五、创新思路,实现五个转变 垃圾是“放错地方的资源”,是永不枯竭的“城市矿藏”,蕴藏着巨大的资源潜力和潜在的经济效益,要重新认识垃圾的利用价值,要转变思想、创新思路、实现五个转变: 1、从单一的处理垃圾转向把垃圾作为资源,努力提高垃圾利用效率; 2、从垃圾焚烧纯发电转变成为热电联产,大幅度提高热效率; 3、从常规的小火电技术转向高效节能的先进技术,先进设备的高档次配置; 4、从低参数(中温中压)转向高参数(高温高压)配置的垃圾发电; 5、从只满足焚烧了垃圾的初级阶段,转向提高经济效益的同时更重视环保的社会效益。 六、要进一步研发低磨损、低能耗、高参数、高效率的垃圾焚烧锅炉 要借鉴现有热电联 产机组改造升级的成熟经验,用新的第二代循环流化床锅炉技术,进一步研发低磨损、低能耗、高参数、高效率的垃圾焚烧锅炉。采用清华大学定态设计模型,进一步优化结构、降低炉膛床压,保持物料浓度平衡,减少物料流化动力,从而降低一二次风压头,降低风机电耗,精细系统辅机的优化选配等等。 现有小热电130t/h锅炉参数已提高到超高压高温水平,因为采用高参数后,比中温中压能多发电一倍。当然垃圾焚烧炉要防止高温腐蚀。 七、实施热电联产,大幅度提高垃圾发电热能利用效率 1、新的电价补贴政策有利于实施热电联产。 2、20公里—30公里长输热网工程的技术突破,为垃圾纯发电转变成热电联产成为可能。 3、热电联产将大幅度提高垃圾发电的效率。 垃圾发电选配各类汽轮机的最高热效率 性质 选配汽轮机 热能利用情况 最高热效率 纯发电 (似小火电) 冷凝式汽轮机 发电后的排汽冷凝后的热量,全部经冷却塔排掉,造成大量的“冷端损失” 20-25% 热电联产 抽凝式汽轮机 额定发电后,中间抽汽供热,部分排汽进入冷却塔,仍有部分“冷端损失” 40-50% 热电联产 背压式汽轮机 全部排汽供热,没有“冷端损失” 80-85% 热电联产 双功能抽背式汽轮机 额定发电后,平常抽凝式供热运行,热负荷大时,改为背压式运行 50-80% 热电联产的必要条件:要千方百计拓展供热,必须有一定量的稳定的供热负荷,要优选与供热量相匹配的汽轮机。 八、采用先进技术,促进垃圾发电,节能降耗,减污增效 1、应优选低磨损、低能耗、高参数、高效率的垃圾焚烧锅炉。 2、应选用节能、高效的反动式汽轮机,并以背压式汽轮机为主,抽凝式汽轮机调峰。 3、节能辅机:节能风机、节能水泵、节能电动机、节能变压器等。 4、变频调速技术,全部采用高低压变频器调速。 5、汽动给水泵及其余汽利用。 6、高效节能换热设备,热泵和吸收式换热器。 7、先进保温材料,20公里以上长输热网技术。 8、先进水处理技术。 9、高效脱硫、脱硝、除尘装置、防止并减少二恶英的先进技术和烟气在线监测装置。 10、DCS自动控制及电气综合自动保护技术。 11、废汽热量的全部回收利用。 12、水的重复利用,做到零排放。 13、新的空气激波吹灰技术和燃气冲击波吹灰技术。 14、垃圾全密封输送和无轴给料先进技术。 15、渗沥水的回喷处理和防止垃圾恶臭气味外溢的措施。 16、垃圾灰渣的无害化处理和综合利用。 九、实施精细化的动态管理,提高经济效益 加强内部管理,降耗增效仍是办好企业的重要手段,要“精兵简政”,实施“一专多能,一工多艺”;要实施精细化的动态管理,重点抓好六项管理,确保垃圾发电满负荷、长周期、安全、经济运行,获得更好的经济效益。 1、加强垃圾的全过程管理;如严禁非燃建筑垃圾入厂,严禁硬块大垃圾入炉等; 2、坚持运行的优化管理;精心操作,精心维护;秒秒压红线运行,消除突发事故发生; 3、做好设备的完好管理;做到应修必修,修必修好,,减少停炉时间,保证長周期满负 荷运行,〔例如少停炉,多烧1万吨垃圾就能创造400万元收益〕; 4、细化全员的成本管理;成本管理的关键是落实责任制,要天天核算,月月考核。 5、重视环保的达标管理; 6、确保安全的严格管理。 十、高起点、高投入、高标准,建造低能耗、高效率的垃圾焚烧发电厂: 1.严格的排污控制 2.成熟的工艺路线 3.稳定的运行工况 4.高效的热电出力 5.可靠的监控系统 6.协调的建筑风格. 7.优美的厂区环境 8.配套的惠民设施 9.合理的经济成本 10.灰渣的综合利用 结束语: 垃圾发电不能重蹈小火电的发展老路,要创新思路,创新举措,努力转变发展方式,在新的电价补贴政策和20公里长输热网工程的技术突破下,将纯垃圾发电厂转变成热电联产成为可能,这将大幅度提高垃圾热能的利用效率;而采用先进技术、先进设备,将促进垃圾发电厂节能降耗、减污增效;加强精细化的动态管理,将提高垃圾发电厂的经济效益。会进一步推动我国垃圾发电事业,更加科学、健康、快速发展。
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