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垃圾焚燒發(fā)電供熱的經(jīng)濟(jì)性分析
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，以家庭為主及從辦公室、餐館、飯店和菜場(chǎng)等處排出的生活垃圾量越來(lái)越大，而這種生活垃圾基本上不能進(jìn)行再利用，城市垃圾污染環(huán)境問(wèn)題變得日趨嚴(yán)重；針對(duì)我國(guó)國(guó)情，垃圾焚燒發(fā)電、供熱電廠的發(fā)展亦勢(shì)在必行，但其投資、經(jīng)濟(jì)性如何，成為諸多建設(shè)單位及投資者關(guān)注的問(wèn)題。1垃圾焚燒發(fā)電供熱的工藝流程
參照國(guó)內(nèi)外垃圾電廠運(yùn)行的實(shí)際情況，垃圾焚燒發(fā)電供熱的工藝流程如下。
1.1垃圾發(fā)電供熱流程框圖
1.2垃圾發(fā)電供熱流程簡(jiǎn)介
城市需要處理的垃圾由運(yùn)輸車運(yùn)至電站，經(jīng)地磅稱重后，開(kāi)到投料門(mén)，卸到垃圾坑。垃圾坑容積較大，可堆放3天以上的焚燒量，垃圾在坑內(nèi)發(fā)酵，脫水后，由垃圾吊車將垃圾送入送料器，并進(jìn)入爐排，在焚燒爐本體內(nèi)燃燒。在開(kāi)始點(diǎn)爐時(shí)，需投助燃裝置噴油助燃，一旦起動(dòng)完畢，送風(fēng)機(jī)經(jīng)過(guò)蒸汽式空氣預(yù)熱器送入爐排下部成為熱風(fēng)，即可使垃圾充分燃燒，助燃裝置隨即停用。送風(fēng)機(jī)的入口與垃圾坑連通。這樣可將垃圾的異味送入燃燒溫度約800～900℃的焚燒爐內(nèi)進(jìn)行熱分解，變?yōu)闊o(wú)臭氣體。燃燒完的灰渣落入出灰裝置，由輸灰機(jī)送到灰坑。在輸灰機(jī)上部配有調(diào)濕機(jī)，使分離出來(lái)的灰渣在廠內(nèi)自動(dòng)加入適量的水份，使之成為濕灰運(yùn)出，不致向四周飛揚(yáng)。燃燒的火焰及高溫?zé)煔�，�?jīng)過(guò)單爐膛雙汽包自然循環(huán)鍋爐，從而產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，并為汽輪發(fā)電機(jī)組提供汽源。煙氣經(jīng)過(guò)鍋爐后再通過(guò)脫硝裝置、脫鹽裝置、機(jī)械式集塵器及電氣除塵器后，由引風(fēng)機(jī)將煙氣送入煙囪排向大氣。此時(shí)排入大氣的含塵量可控制在0.1g/Nm3以下。鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，由中央控制室進(jìn)行集中控制與監(jiān)視。工廠排水在進(jìn)入公共下水道之前，還可設(shè)置排水處理裝置進(jìn)行預(yù)處理。運(yùn)載垃圾的汽車一般還需有自動(dòng)洗車裝置，將汽車沖洗干凈之后再出廠。汽輪機(jī)的排汽進(jìn)入冷凝器，通過(guò)凝結(jié)水泵打入除氧器，再通過(guò)給水泵打入鍋爐。冷凝器還需要大量冷卻水通過(guò)循環(huán)水泵送入，這樣汽輪機(jī)的排汽通過(guò)冷凝器就凝結(jié)成水，同時(shí)形成真空，其它一般常規(guī)系統(tǒng)這里就不再贅述了。
2某城市垃圾產(chǎn)出量及性能參數(shù)
根據(jù)環(huán)衛(wèi)局提供的資料，某城市日產(chǎn)垃圾1500噸，其中生活垃圾800～900噸，生產(chǎn)垃圾成分組成如下表2-1。
表2-1生活垃圾成分表
無(wú)機(jī)物有機(jī)物廢品類分類煤灰
泥土陶瓷
磚瓦廚余
植物動(dòng)物
殘?jiān)芰?br /> 橡膠紙
張織
物金
屬玻
璃竹
木含量（%）39.31.548.64.43.71.80.10.40.2小計(jì)40.848.610.6
經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)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
項(xiàng)目CyHyOySyCLyNyAyWy數(shù)值17.50.750.310.440.660.343248
某城市垃圾熱值在4605～5440kJ/kg之間，根據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境組織（UNEP）的規(guī)定，當(dāng)垃圾的低位發(fā)熱量為3350～7100kJ/kg時(shí)，適合焚燒處理；水份40％～50%，經(jīng)短時(shí)間擱置脫水可以直接入爐焚燒。
3某城市垃圾焚燒發(fā)電供熱工藝流程
3.1流程選擇
根據(jù)某城市垃圾成分及目前國(guó)內(nèi)垃圾發(fā)電的狀況、技術(shù)設(shè)備的成熟性，擬選用垃圾直接入爐燃燒的形式，其整體工藝流程前面已有敘述，此種流程在國(guó)內(nèi)已有成功的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，是適合我國(guó)國(guó)情的。
3.2主要設(shè)備選擇
根據(jù)某城市日產(chǎn)垃圾量、成分，該工程宜選擇“五爐二機(jī)”形式，正常運(yùn)行方式為四爐運(yùn)行，一爐備用，也可五臺(tái)爐同時(shí)運(yùn)行，考慮到將來(lái)垃圾可燃成分熱值的提高，鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)都應(yīng)留有一定余量；鍋爐選用日處理量200t的焚燒爐，汽輪發(fā)電機(jī)的容量為二臺(tái)3MW抽凝機(jī)組。垃圾電廠日處理垃圾量可基本維持在800～900t。
3.2.1鍋爐及其規(guī)范
選用日處理生活垃圾量200t的鍋爐5臺(tái)，過(guò)熱蒸汽出口壓力為2.57MPa，過(guò)熱蒸汽出口溫度370℃，額定蒸發(fā)量為10.5t/h，給水溫度121℃，冷空氣溫度22℃，前置蒸汽空氣加熱器出口溫度149℃，管式空氣預(yù)熱器進(jìn)/出口溫度149/312℃，鍋爐效率67%。
3.2.2汽輪機(jī)組及其參數(shù)
選用型號(hào)為C3-24/5汽輪機(jī)2臺(tái)，汽機(jī)進(jìn)汽量25.8t/h，進(jìn)口蒸汽壓力2.50MPa，進(jìn)口蒸汽溫度360℃，額定功率3000kW，抽汽壓力0.294MPa，額定抽汽量12t/h，最大抽汽量15t/h，排汽壓力0.01MPa，發(fā)電機(jī)額定功率3000kW，出口電壓6000kV，功率因數(shù)0.8。
4投資與經(jīng)濟(jì)效益
4.1投資
本項(xiàng)目為大型社會(huì)公益事業(yè)項(xiàng)目，系燃用廢棄垃圾發(fā)電供熱，屬于節(jié)能利廢、變廢為寶之環(huán)保項(xiàng)目，是國(guó)家能源政策支持的方向，初步設(shè)想其投資應(yīng)由三部分組成：政府投資；國(guó)家貸款；自籌資金。投資總額由所選設(shè)備決定，目前我國(guó)處理垃圾的焚燒爐已達(dá)到全部國(guó)產(chǎn)化，但200t/d及以上的焚燒發(fā)電設(shè)備的關(guān)鍵部件尚需進(jìn)口，所以設(shè)備在價(jià)格上存在很大差異，但可喜的是我國(guó)垃圾發(fā)電事業(yè)雖然起步較晚，可現(xiàn)在取得了很大的進(jìn)展，相信200t/d及以上的焚燒爐實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化時(shí)間不會(huì)太遠(yuǎn)。
下面針對(duì)設(shè)備情況，具體投資如下：
4.1.1所有設(shè)備全部進(jìn)口
按目前進(jìn)口設(shè)備價(jià)格估算，該項(xiàng)目總投資額應(yīng)接近9億元（人民幣）。此巨大的投資額一般城市的經(jīng)濟(jì)很難負(fù)擔(dān)，國(guó)內(nèi)建垃圾電廠不適合采用這種形式，不符合我國(guó)國(guó)情。
4.1.2關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)口，其余設(shè)備國(guó)產(chǎn)化
這種形式具有推廣價(jià)值，沿海城市如深圳、珠海等地基本上采用這種方法，這樣不僅為國(guó)家節(jié)約大量外匯，而且關(guān)鍵部件進(jìn)口可使設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性提高，并且設(shè)備價(jià)格也大幅度下降，如采用這種形式此項(xiàng)目投資大約在2.5～2.6億元人民幣，具體投資估算如下：
建筑工程費(fèi)4728萬(wàn)元設(shè)備費(fèi)13789萬(wàn)元安裝工程費(fèi)3216萬(wàn)元器具工具等131萬(wàn)元其它3453萬(wàn)元總計(jì)25317萬(wàn)元
4.1.3所有設(shè)備國(guó)產(chǎn)化
根據(jù)國(guó)內(nèi)研究垃圾發(fā)電設(shè)備的實(shí)際情況，目前國(guó)內(nèi)鍋爐廠已使150t/d及以下的垃圾焚燒爐實(shí)現(xiàn)全部國(guó)產(chǎn)化，相信在未來(lái)幾年內(nèi)會(huì)有更大的進(jìn)展，如采用這種形式，此項(xiàng)目投資約2.0～2.1億元人民幣，具體投資如下：
建筑工程費(fèi)4728萬(wàn)元設(shè)備費(fèi)9456萬(wàn)元安裝工程費(fèi)3216萬(wàn)元器具工具等85萬(wàn)元其它2950萬(wàn)元總計(jì)20435萬(wàn)元
4.2經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)
根據(jù)資金來(lái)源及垃圾電廠的公益事業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合近期同類工程的有關(guān)資料，對(duì)工程進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)。
4.2.1評(píng)價(jià)計(jì)算的原始數(shù)據(jù)
總裝機(jī)容量6MW年利用小時(shí)數(shù)6500h綜合廠用電率18%售電價(jià)格390元/k.kW.h供熱價(jià)格20元/GJ全廠定員40人
4.2.2經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)估算的主要結(jié)果
日處理垃圾量為800～900t，每年可提供電量3.2×107kW.h，創(chuàng)造產(chǎn)值近1100萬(wàn)元；年供熱量4.68×105GJ，創(chuàng)造產(chǎn)值936萬(wàn)元，而目前由于采用的堆埋法處理垃圾每噸需處理費(fèi)用近35元，則每年此項(xiàng)費(fèi)用近850萬(wàn)元，故每年焚燒垃圾共創(chuàng)產(chǎn)值2886萬(wàn)元。
則(1)采用關(guān)鍵部件進(jìn)口，其他立足國(guó)產(chǎn)化的原則，建設(shè)如此規(guī)模的垃圾焚燒電站，投資回收期約為9年。
(2)采用全部國(guó)產(chǎn)化設(shè)備，則投資回收期約為7年。
5主要結(jié)論
經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，可以得出如下主要結(jié)論
5.1利用生活垃圾直接燃燒發(fā)電供熱，技術(shù)成熟，工藝流程簡(jiǎn)單、合理，特別是選擇150t/d爐及以下設(shè)備，從投資情況看更具有承受性。
5.2垃圾通過(guò)焚燒處理以后，容積減少90%，重量減輕70%以上，達(dá)到減容減量目的，同時(shí)少占用土地，且解決了地下水源、空氣污染等問(wèn)題，有效地改善了環(huán)境。
5.3生活垃圾的焚燒處理從某種意義上講是徹底實(shí)現(xiàn)廢物充分利用，變廢為寶的最有效途徑。
綜上所述，利用生活垃圾直接入爐焚燒發(fā)電供熱，技術(shù)上是可行的。符合國(guó)家的環(huán)保政策、能源政策，具有突出的環(huán)境效益、社會(huì)效益，經(jīng)濟(jì)效益亦十分明顯，建議有關(guān)部門(mén)盡快抓住機(jī)遇，為促使我國(guó)垃圾發(fā)電供熱事業(yè)的發(fā)展，做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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