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垃圾焚燒發(fā)電供熱的經(jīng)濟性分析
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，以家庭為主及從辦公室、餐館、飯店和菜場等處排出的生活垃圾量越來越大，而這種生活垃圾基本上不能進行再利用，城市垃圾污染環(huán)境問題變得日趨嚴重；針對我國國情，垃圾焚燒發(fā)電、供熱電廠的發(fā)展亦勢在必行，但其投資、經(jīng)濟性如何，成為諸多建設(shè)單位及投資者關(guān)注的問題。1垃圾焚燒發(fā)電供熱的工藝流程
參照國內(nèi)外垃圾電廠運行的實際情況，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)電供熱流程簡介
城市需要處理的垃圾由運輸車運至電站，經(jīng)地磅稱重后，開到投料門，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，并進入爐排，在焚燒爐本體內(nèi)燃燒。在開始點爐時，需投助燃裝置噴油助燃，一旦起動完畢，送風機經(jīng)過蒸汽式空氣預熱器送入爐排下部成為熱風，即可使垃圾充分燃燒，助燃裝置隨即停用。送風機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)進行熱分解，變?yōu)闊o臭氣體。燃燒完的灰渣落入出灰裝置，由輸灰機送到灰坑。在輸灰機上部配有調(diào)濕機，使分離出來的灰渣在廠內(nèi)自動加入適量的水份，使之成為濕灰運出，不致向四周飛揚。燃燒的火焰及高溫煙氣，經(jīng)過單爐膛雙汽包自然循環(huán)鍋爐，從而產(chǎn)生過熱蒸汽，并為汽輪發(fā)電機組提供汽源。煙氣經(jīng)過鍋爐后再通過脫硝裝置、脫鹽裝置、機械式集塵器及電氣除塵器后，由引風機將煙氣送入煙囪排向大氣。此時排入大氣的含塵量可控制在0.1g/Nm3以下。鍋爐、汽輪發(fā)電機組正常運行時，由中央控制室進行集中控制與監(jiān)視。工廠排水在進入公共下水道之前，還可設(shè)置排水處理裝置進行預處理。運載垃圾的汽車一般還需有自動洗車裝置，將汽車沖洗干凈之后再出廠。汽輪機的排汽進入冷凝器，通過凝結(jié)水泵打入除氧器，再通過給水泵打入鍋爐。冷凝器還需要大量冷卻水通過循環(huán)水泵送入，這樣汽輪機的排汽通過冷凝器就凝結(jié)成水，同時形成真空，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
無機物有機物廢品類分類煤灰
泥土陶瓷
磚瓦廚余
植物動物
殘渣塑料
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40.848.610.6
經(jīng)實驗測定，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)合國環(huán)境組織（UNEP）的規(guī)定，當垃圾的低位發(fā)熱量為3350～7100kJ/kg時，適合焚燒處理；水份40％～50%，經(jīng)短時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，此種流程在國內(nèi)已有成功的運行經(jīng)驗，是適合我國國情的。
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”形式，正常運行方式為四爐運行，一爐備用，也可五臺爐同時運行，考慮到將來垃圾可燃成分熱值的提高，鍋爐、汽輪機、發(fā)電機都應留有一定余量；鍋爐選用日處理量200t的焚燒爐，汽輪發(fā)電機的容量為二臺3MW抽凝機組。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，過熱蒸汽出口壓力為2.57MPa，過熱蒸汽出口溫度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℃，管式空氣預熱器進/出口溫度149/312℃，鍋爐效率67%。
3.2.2汽輪機組及其參數(shù)
選用型號為C3-24/5汽輪機2臺，汽機進汽量25.8t/h，進口蒸汽壓力2.50MPa，進口蒸汽溫度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)電機額定功率3000kW，出口電壓6000kV，功率因數(shù)0.8。
4投資與經(jīng)濟效益
4.1投資
本項目為大型社會公益事業(yè)項目，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)保項目，是國家能源政策支持的方向，初步設(shè)想其投資應由三部分組成：政府投資；國家貸款；自籌資金。投資總額由所選設(shè)備決定，目前我國處理垃圾的焚燒爐已達到全部國產(chǎn)化，但200t/d及以上的焚燒發(fā)電設(shè)備的關(guān)鍵部件尚需進口，所以設(shè)備在價格上存在很大差異，但可喜的是我國垃圾發(fā)電事業(yè)雖然起步較晚，可現(xiàn)在取得了很大的進展，相信200t/d及以上的焚燒爐實現(xiàn)國產(chǎn)化時間不會太遠。
下面針對設(shè)備情況，具體投資如下：
4.1.1所有設(shè)備全部進口
按目前進口設(shè)備價格估算，該項目總投資額應接近9億元（人民幣）。此巨大的投資額一般城市的經(jīng)濟很難負擔，國內(nèi)建垃圾電廠不適合采用這種形式，不符合我國國情。
4.1.2關(guān)鍵設(shè)備進口，其余設(shè)備國產(chǎn)化
這種形式具有推廣價值，沿海城市如深圳、珠海等地基本上采用這種方法，這樣不僅為國家節(jié)約大量外匯，而且關(guān)鍵部件進口可使設(shè)備運行穩(wěn)定性提高，并且設(shè)備價格也大幅度下降，如采用這種形式此項目投資大約在2.5～2.6億元人民幣，具體投資估算如下：
建筑工程費4728萬元設(shè)備費13789萬元安裝工程費3216萬元器具工具等131萬元其它3453萬元總計25317萬元
4.1.3所有設(shè)備國產(chǎn)化
根據(jù)國內(nèi)研究垃圾發(fā)電設(shè)備的實際情況，目前國內(nèi)鍋爐廠已使150t/d及以下的垃圾焚燒爐實現(xiàn)全部國產(chǎn)化，相信在未來幾年內(nèi)會有更大的進展，如采用這種形式，此項目投資約2.0～2.1億元人民幣，具體投資如下：
建筑工程費4728萬元設(shè)備費9456萬元安裝工程費3216萬元器具工具等85萬元其它2950萬元總計20435萬元
4.2經(jīng)濟效益評價
根據(jù)資金來源及垃圾電廠的公益事業(yè)特點，結(jié)合近期同類工程的有關(guān)資料，對工程進行了經(jīng)濟效益評價。
4.2.1評價計算的原始數(shù)據(jù)
總裝機容量6MW年利用小時數(shù)6500h綜合廠用電率18%售電價格390元/k.kW.h供熱價格20元/GJ全廠定員40人
4.2.2經(jīng)濟效益評價估算的主要結(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1100萬元；年供熱量4.68×105GJ，創(chuàng)造產(chǎn)值936萬元，而目前由于采用的堆埋法處理垃圾每噸需處理費用近35元，則每年此項費用近850萬元，故每年焚燒垃圾共創(chuàng)產(chǎn)值2886萬元。
則(1)采用關(guān)鍵部件進口，其他立足國產(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)過技術(shù)經(jīng)濟分析，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垃圾通過焚燒處理以后，容積減少90%，重量減輕70%以上，達到減容減量目的，同時少占用土地，且解決了地下水源、空氣污染等問題，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。符合國家的環(huán)保政策、能源政策，具有突出的環(huán)境效益、社會效益，經(jīng)濟效益亦十分明顯，建議有關(guān)部門盡快抓住機遇，為促使我國垃圾發(fā)電供熱事業(yè)的發(fā)展，做出應有的貢獻。
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