關(guān)于生活垃圾焚燒熱電聯(lián)產(chǎn)及區(qū)域集中供熱的探索與實(shí)踐

吳永新 狄耀軍 姚留鎖

摘要：隨著新農(nóng)村的建設(shè)、城市化進(jìn)程不斷加快，生活垃圾清潔、環(huán)保、無害化處理已成為重要的研究課題。而生活垃圾焚燒發(fā)電已成為目前最經(jīng)濟(jì)、最環(huán)保的處理方式之一，垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目既符合國家節(jié)能減排工作要求又符合產(chǎn)業(yè)政策的導(dǎo)向。

關(guān)鍵詞：生活垃圾；熱電聯(lián)產(chǎn)；供熱；實(shí)踐

中圖分類號(hào)：X799.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）05-0230-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.136

Abstract： With the construction of new rural areas and the acceleration of urbanization， the clean， environmentally friendly and harmless disposal of domestic garbage has become an important research topic. At present， domestic waste incineration power generation is one of the most economical and environmentally friendly treatment methods. The waste incineration power generation project meets the national energy conservation and emission reduction requirements and industrial policy guidance.

Keywords： Domestic waste； Cogeneration； Heat supply； Practice

隨著生活垃圾焚燒發(fā)電新技術(shù)的不斷運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)生活垃圾處理“科學(xué)環(huán)保、達(dá)標(biāo)排放、回收能源、循環(huán)利用”等目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)生活垃圾資源回收利用、循環(huán)使用。提升生活垃圾焚燒發(fā)電廠的管理水平、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，垃圾焚燒發(fā)電處理和資源化利用已經(jīng)成為成熟的產(chǎn)業(yè)，較好的實(shí)現(xiàn)了廢物轉(zhuǎn)能源的功能。同時(shí)由于生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目可以大大減少生活垃圾的填埋量，節(jié)約大量填埋生活垃圾的土地資源，減少因填埋生活垃圾造成對(duì)地下水和填埋場周邊環(huán)境的大氣污染。因此生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)正在向大型化、高效化、專業(yè)化、節(jié)約型方向快速發(fā)展。

1 區(qū)域集中供熱課題的提出背景

隨著寧波固廢處置靜脈產(chǎn)業(yè)園區(qū)功能的不斷完善，配套企業(yè)不斷建成投產(chǎn)，部分園區(qū)企業(yè)對(duì)工業(yè)蒸汽的需求日益迫切。為配合國家依法堅(jiān)決取締燃煤小鍋爐、推廣集中工業(yè)企業(yè)供熱的政策推行，進(jìn)一步提升園區(qū)綜合經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益，光大寧波公司積極探索熱電聯(lián)產(chǎn)的可行性，寧波公司走訪周邊企業(yè)，積極拓展熱力市場，成功實(shí)現(xiàn)了向周邊兩家提供蒸汽，原用戶關(guān)停了燃油鍋爐，項(xiàng)目的實(shí)施既減少區(qū)域污染物的排放，又減少了用汽的成本，又改善了園區(qū)環(huán)境，提升了園區(qū)的綜合競爭力。

光大環(huán)保能源（寧波）有限公司（以下簡稱寧波公司），位于寧波市北侖區(qū)郭巨街道長浦一號(hào)，寧波公司占地75畝，分兩期建成：一期建設(shè)規(guī)模為2臺(tái)500t機(jī)械焚燒爐+1臺(tái)20MW汽輪發(fā)電機(jī)；二期擴(kuò)建1臺(tái)500t機(jī)械焚燒爐+1臺(tái)12MW汽輪發(fā)電機(jī)，日處理入爐垃圾量1500t，環(huán)保排放執(zhí)行歐盟2010排放標(biāo)準(zhǔn)，公司2016年取得浙江省生活垃圾處理無害化AAA評(píng)定、浙江省工業(yè)旅游基地、全國綠色標(biāo)桿示范企業(yè)等榮譽(yù)稱號(hào)。

2 生活垃圾焚燒熱電聯(lián)產(chǎn)及區(qū)域集中供熱的實(shí)施

光大寧波公司與用汽單位確定供熱規(guī)模、供熱方案后，分別對(duì)寧波公司內(nèi)部系統(tǒng)、對(duì)外供熱管線進(jìn)行施工；供熱管道的改造按照用汽企業(yè)用汽的時(shí)間先后，分二次建成，分別對(duì)甲、乙企業(yè)完成寧波公司廠區(qū)外的供熱蒸汽主管道、分支管道等安裝工作，供熱蒸汽主管道經(jīng)過沖管合格后投用。光大寧波公司對(duì)內(nèi)供熱管網(wǎng)改造工作：汽源由#1、#2汽輪機(jī)一級(jí)抽汽提供，對(duì)甲企業(yè)廠區(qū)內(nèi)供熱管道沿廠區(qū)西側(cè)架空布置經(jīng)#3門崗地埋管后出廠；對(duì)乙企業(yè)廠區(qū)內(nèi)供熱管道Φ219*6沿電氣配電室與化水分析室走廊架空布置，然后沿廠區(qū)東側(cè)經(jīng)#2門崗地埋管后出廠。為了提高供汽的穩(wěn)定性、可靠性、安全性，公司內(nèi)部汽機(jī)間抽汽系統(tǒng)改造與供熱母管改造：將一、二期汽輪機(jī)一級(jí)抽汽已建的Φ108*4管道經(jīng)擴(kuò)容改為Φ133*4.5管道；與汽機(jī)房南側(cè)Φ219*6的供熱母管進(jìn)行對(duì)接，同時(shí)在此管道上安裝與之管道相匹配的手動(dòng)隔離閥、疏水閥、流量計(jì)和壓力表等。在#1、#2汽輪機(jī)4米夾層一抽逆止閥后各加裝一個(gè)快關(guān)閥，確保汽輪機(jī)故障停運(yùn)時(shí)的快速隔離。在#1汽輪機(jī)一抽快關(guān)閥后增設(shè)三通閥，經(jīng)擴(kuò)容改為Φ133*4.5的管道對(duì)接至供熱母管，實(shí)現(xiàn)隔離和調(diào)整運(yùn)行方式的作用。

3 熱電聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1 汽機(jī)一段抽汽對(duì)外供熱系統(tǒng)概述

寧波公司配套一臺(tái)20MW的凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組（以下稱“1號(hào)機(jī)”）和一臺(tái)12MW的凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組（以下稱“2號(hào)機(jī)”）。正常運(yùn)行中，1、2號(hào)機(jī)的一段抽汽分別經(jīng)過各自機(jī)組的抽汽逆止閥、電動(dòng)隔離門、快關(guān)閥最后進(jìn)入一段抽汽母管，1號(hào)機(jī)一段抽汽供三臺(tái)爐一級(jí)空預(yù)器供熱，2號(hào)機(jī)一段抽汽向熱用戶供熱。供熱系統(tǒng)如圖1所示：

因運(yùn)行中1、2號(hào)機(jī)一段抽汽壓力不同，故管路中間設(shè)有隔離閥，可實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行情況下的隔離和調(diào)整1、2號(hào)汽輪機(jī)不同運(yùn)行方式情況下，保證不間斷對(duì)外供汽的作用。

核定的可向熱用戶最大供汽能力：

每臺(tái)焚燒爐一級(jí)空預(yù)器額定用汽量為3.605 t/h，三臺(tái)焚燒爐共有6臺(tái)一級(jí)空預(yù)器，即三臺(tái)焚燒爐一級(jí)空預(yù)器額定總用汽量為3.605*6=21.63t/h，1、2號(hào)汽輪機(jī)一段最大抽汽量為25+8=33 t/h，故我司汽輪機(jī)抽汽在滿足三臺(tái)焚燒爐一級(jí)空預(yù)器用汽的情況下，最大可具備向熱用戶提供33-21.63=11.47 t/h的供汽能力，見表1。

3.2 供熱經(jīng)濟(jì)效益分析

3.2.1 成本

（1）蒸汽成本：以2號(hào)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況為例，汽機(jī)抽汽（1.10MPa，293℃，過熱蒸汽）的焓值為3032.44kJ/kg，排汽（0.0083MPa，45℃）的焓值為2577.28kJ/kg，經(jīng)計(jì)算得出，蒸汽自一段抽汽口至排汽焓降為455.16kJ/kg；每噸抽汽發(fā)電能力：455.16*1000/3600=126.43kwh/t，按焚燒廠用電率13.49%折算，則每噸抽汽售電能力為：126.43*86.51%=109.37kwh/t；每噸抽汽成本為：109.37*0.66=72.19元。2016年度總供汽18312t，則蒸汽總成本為：18312*72.19=1321893元。（2）除鹽水成本：我司采用自來水經(jīng)過水處理（反滲透+EDI工藝）制成除鹽水，設(shè)計(jì)制水能力45t/h。制水成本包括自來水成本9.42元/t、耗電成本2.18元/t、設(shè)備檢修維護(hù)成本0.8元/t、藥品藥劑成本1.2元/t，則除鹽水單項(xiàng)成本共13.6元/t。2016年總供汽18312t，汽水損耗率按3%考慮，則除鹽水總成本為：18312*13.6*1.03=256514.5元。投資（建設(shè)、安裝）成本：供熱管道總投資成本為67.5萬元，按十年均攤，每月成本為0.56萬元，則2016年度成本為6.75萬元。運(yùn)行維護(hù)成本：包括檢修、維護(hù)、備品備件及流量計(jì)的校驗(yàn)等費(fèi)用，按1萬元/年核算。

3.2.2 收入

2016年全年對(duì)外供汽18312t，按平均每噸汽215元計(jì)，則2016年供熱收入（含稅）為：18312*215=3937080元。

3.2.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

4 實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營指標(biāo)的影響

4.1 供熱對(duì)噸入廠垃圾上網(wǎng)電量超280kwh的影響

2016年全年對(duì)外供汽18312t，按噸汽可發(fā)電126.43kw·h計(jì)，相當(dāng)于減少機(jī)組發(fā)電量2315186.16度，焚燒廠用電率按實(shí)際13.49%計(jì)，相當(dāng)于減少上網(wǎng)電量2002867.5度，相關(guān)指標(biāo)列表對(duì)比如表3所示：

對(duì)比上表數(shù)據(jù)，全年供熱降低噸入廠垃圾上網(wǎng)電量2.98kwh/t，導(dǎo)致實(shí)際平均售電單價(jià)上升了0.0013元/度，全年售電單價(jià)的變化相當(dāng)于增加售電收入：0.0013*20747.51=26.97萬元。

4.2 對(duì)汽機(jī)汽耗的影響

從表4中可以看出，汽機(jī)真空正?？刂圃?（90-93）KPa范圍內(nèi)，由于供熱的影響，汽機(jī)汽耗有小幅上升趨勢，供熱在2～3t/h左右，對(duì)汽耗的影響較小。

4.3 對(duì)綜合廠用電率的影響

從上表可以看出，供熱對(duì)全年綜合廠用電率的影響為0.13%。

4.4 對(duì)噸入爐垃圾發(fā)電量的影響

從上表可以看出，供熱導(dǎo)致全年噸入爐垃圾發(fā)電量及噸入爐垃圾上網(wǎng)電量均降低3.69kwh。

4.5 對(duì)機(jī)組運(yùn)行方式的影響

自對(duì)外供熱系統(tǒng)投運(yùn)以來，經(jīng)過運(yùn)行方式的切換和運(yùn)行參數(shù)的對(duì)比，確定運(yùn)行方式為：1號(hào)機(jī)正常負(fù)荷在18～21MW范圍內(nèi)，“壓控”運(yùn)行狀態(tài)，一段抽汽接帶1、2、3號(hào)爐一級(jí)空預(yù)器運(yùn)行，產(chǎn)生的疏水回收至1號(hào)除氧器；2號(hào)機(jī)正常負(fù)荷定為10MW，“功控”狀態(tài)，一段抽汽壓力為1.10MPa，溫度為293℃，接帶對(duì)外供熱系統(tǒng)運(yùn)行，無回水；1、2號(hào)機(jī)一段抽汽管路隔離閥正常處于關(guān)閉狀態(tài)。原因闡述如下：

（1）1、2號(hào)機(jī)一段抽汽均為不可調(diào)整抽汽，滿負(fù)荷狀態(tài)下，壓力分別為1.3MPa和1.45MPa（實(shí)際試驗(yàn)參數(shù)），存在0.15MPa的壓差，若將1、2號(hào)機(jī)一段抽汽系統(tǒng)聯(lián)通，則高壓側(cè)蒸汽會(huì)流向低壓側(cè)一抽管道，可能威脅機(jī)組安全運(yùn)行，特別是在雷雨季節(jié)，當(dāng)外供電線路受雷擊跳閘后，若孤網(wǎng)運(yùn)行不成功，一段抽汽聯(lián)通供熱可能導(dǎo)致事故擴(kuò)大。

正常運(yùn)行中，由于垃圾焚燒爐的特性，汽機(jī)負(fù)荷一直處于動(dòng)態(tài)的變化過程中，若將1、2號(hào)機(jī)一段抽汽系統(tǒng)聯(lián)通，綜合考慮空預(yù)器進(jìn)汽壓力、出風(fēng)溫度、疏水是否不暢導(dǎo)致管道水擊等因素，對(duì)負(fù)荷的調(diào)整和運(yùn)行的穩(wěn)定性方面帶來較大的難度。

因此根據(jù)運(yùn)行中1、2號(hào)機(jī)一段抽汽不同的壓力，故管路中間設(shè)有隔離閥，實(shí)現(xiàn)了既可隔離，又可調(diào)整如1號(hào)機(jī)或2號(hào)機(jī)其中一臺(tái)汽輪機(jī)檢修，仍可以對(duì)外連續(xù)不間斷供熱，保證連續(xù)穩(wěn)定對(duì)外供熱的運(yùn)行方式。在對(duì)外供熱期間，目前沒有中斷過一次供熱，確保供熱可靠性100%。

4.6 熱電聯(lián)產(chǎn)的綜合效益

原來用汽單位減少設(shè)備了的投資，運(yùn)行人員、維護(hù)成本也大為減少，同時(shí)用汽時(shí)間、量不受限制，能夠滿足連續(xù)生產(chǎn)的要求，綜合成本有明顯降低。

2016年度，寧波公司實(shí)現(xiàn)對(duì)外連續(xù)、穩(wěn)定供熱18312t，根據(jù)電力行業(yè)熱力計(jì)算數(shù)據(jù)，以噸標(biāo)煤產(chǎn)汽6.3t計(jì)，2016年為社會(huì)節(jié)約標(biāo)煤2906.67t，相當(dāng)于減少CO2排放7246.32t（按每千克標(biāo)煤燃燒排放溫室氣體CO2量2.493kg計(jì)算），寧波公司可減少因垃圾熱值提高導(dǎo)致噸入廠垃圾上網(wǎng)電量超280kwh/t帶來的經(jīng)濟(jì)損失，以進(jìn)一步改善了公司生產(chǎn)經(jīng)營狀況。寧波公司2016年熱電聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)生的凈利潤超過200萬元，且隨著供熱量的增加，其經(jīng)濟(jì)性將進(jìn)一步增加。

5 結(jié)論

光大國際寧波公司通過探索、技術(shù)改造，成功實(shí)現(xiàn)了已經(jīng)投運(yùn)的生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目對(duì)園區(qū)企業(yè)供熱的目標(biāo)，進(jìn)一步釋放了生活垃圾焚燒發(fā)電廠清潔、低碳的功能，提高能源的綜合利用新效能，探索、建立了垃圾焚燒發(fā)電的綠色低碳循環(huán)發(fā)展供熱的新模式。積極打造生活垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的循環(huán)、高效、集約型發(fā)展示范，為實(shí)現(xiàn)更高層次上發(fā)展與集約、人與自然、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)、企業(yè)與社會(huì)的和諧做出更大的貢獻(xiàn)。

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收稿日期：2018-03-28

作者簡介：吳永新（1972-），男，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境工程與科學(xué)專業(yè)。