垃圾焚燒發(fā)電廠的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

徐維

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城市化水平不斷提高，垃圾產(chǎn)生量與日俱增，垃圾無(wú)害化處理處置已成為生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的突出問題。垃圾焚燒可以實(shí)現(xiàn)其能源化資源化利用，減容、減量效果明顯，處理速度快，節(jié)約土地資源。不僅充分利用垃圾的熱值，又能對(duì)燃燒產(chǎn)生的有害成分進(jìn)行集中處理，減少對(duì)環(huán)境的污染。垃圾焚燒發(fā)電已經(jīng)成為國(guó)際上處理垃圾和危險(xiǎn)廢物的主流技術(shù)。

垃圾焚燒廠的設(shè)計(jì)需要具備行業(yè)資質(zhì)的設(shè)計(jì)院，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)要求進(jìn)行整體設(shè)計(jì);在過程中，總結(jié)一些關(guān)鍵要點(diǎn)如下。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒發(fā)電;設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一、系統(tǒng)規(guī)模

垃圾電廠的規(guī)模需根據(jù)以下幾點(diǎn)確認(rèn)：

A.服務(wù)區(qū)面積及運(yùn)輸范圍;

B.服務(wù)區(qū)人口及增長(zhǎng)率

C.單人日均垃圾產(chǎn)生量;

D.服務(wù)區(qū)垃圾收運(yùn)率;

E.是否有同質(zhì)垃圾;

項(xiàng)目規(guī)模設(shè)計(jì)首先需明確服務(wù)范圍，考慮到運(yùn)輸周期及時(shí)間，正常范圍應(yīng)該是以項(xiàng)目地為圓心，半徑在40-60公里的圓形覆蓋面積;對(duì)于地形較為狹長(zhǎng)或服務(wù)區(qū)域有大量水域、森林、保護(hù)地等人煙稀少區(qū)域，需特殊考慮有無(wú)其他區(qū)域的保有垃圾量補(bǔ)充，避免建成后實(shí)際收運(yùn)量與設(shè)計(jì)值偏差較大;其次應(yīng)核實(shí)服務(wù)區(qū)域的人口規(guī)模，根據(jù)過去5年以上的年人口統(tǒng)計(jì)，合理推算人口增長(zhǎng)率，包含固定及流動(dòng)人口，對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域或旅游熱點(diǎn)區(qū)域需考慮額外的季節(jié)性、時(shí)段性加成;再次根據(jù)實(shí)際環(huán)衛(wèi)的日均統(tǒng)計(jì)，人均垃圾的產(chǎn)生量目前也有一定的增長(zhǎng)：農(nóng)村人口的人均垃圾量從0.8千克/日增致0.9-1.0千克/日，城鎮(zhèn)人口的人均垃圾量在0.9千克/日增致1.1-1.2千克/日，不同的月份也有一定的差異，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)衛(wèi)處的收運(yùn)量數(shù)據(jù)折算當(dāng)?shù)厝司繛闇?zhǔn)，需考慮月最大變動(dòng)系數(shù);垃圾收運(yùn)率在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的已基本達(dá)到95%-100%，在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)區(qū)域只有60%-70%，對(duì)于計(jì)算達(dá)到設(shè)計(jì)年限有一定影響;最后需考慮是否有其他同質(zhì)垃圾量，目前市場(chǎng)反饋不僅僅是生活垃圾，部分工業(yè)垃圾也急需處理。根據(jù)CJJ90的要求，性質(zhì)與生活垃圾類似的工業(yè)垃圾也可以燃燒處理;設(shè)計(jì)時(shí)需考慮服務(wù)區(qū)域是否有此部分需求;同樣的市政污泥、藍(lán)藻等也可以按一定比例入爐摻燒，這部分的垃圾量需根據(jù)當(dāng)?shù)卣囊笞鼋y(tǒng)一的規(guī)劃。

綜上，設(shè)計(jì)日垃圾處理量=（服務(wù)區(qū)個(gè)人日平均垃圾產(chǎn)生量*服務(wù)區(qū)規(guī)劃人數(shù)+其他垃圾產(chǎn)生量）*月最大變動(dòng)系數(shù)。

月變動(dòng)系數(shù)=服務(wù)區(qū)月平均每日垃圾產(chǎn)生量/服務(wù)區(qū)年平均每日垃圾產(chǎn)生量，取月份最大值。

二、占地面積

垃圾焚燒廠區(qū)除了主生產(chǎn)區(qū)及輔助生產(chǎn)區(qū)外，需要配套的生活區(qū)域，包含員工食堂及倒班宿舍，國(guó)內(nèi)有一定實(shí)力的投資方還會(huì)考慮打造花園式工廠，在廠區(qū)設(shè)置水景、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、科普教育中心等輔助建筑;根據(jù)CJJ90的要求，全場(chǎng)綠化率宜控制在30%以內(nèi)。

根據(jù)不同規(guī)模的規(guī)模配比，總結(jié)出不同系統(tǒng)配比所對(duì)應(yīng)的占地面積，詳見下表：

三、燃料特性

當(dāng)項(xiàng)目在前期規(guī)劃時(shí)，應(yīng)對(duì)燃料做工業(yè)、元素分析，物理成份分析及采樣和特性分析，過程應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市生活垃圾采樣和物理分析方法》CJ/T3039 中的有關(guān)規(guī)定。

如多種燃料混燒，特別是摻燒部分工業(yè)垃圾，需保證燃料熱值的均衡性;當(dāng)熱值超過3000Kcal/Kg時(shí)，需考慮適當(dāng)噴入滲濾液濃液至給料斗，降低熱值;當(dāng)燃料中硫成份偏高時(shí)，需考慮余熱鍋爐尾部受熱面采用堆焊處理，減小煙氣對(duì)設(shè)備的腐蝕。

四、外部接口

外部接口主要指廠區(qū)與紅線外對(duì)接的市政水、電、氣等接口。水方面包含供水與排水，供水主要是生產(chǎn)用水及生活用水，排水主要指工業(yè)及生活污水排口和雨水排口;電方面主要是接入系統(tǒng)和備用電源的接口位置;氣主要指點(diǎn)火及輔燃的天燃?xì)獠糠值慕涌?。在?xiàng)目初期，需要與政府相關(guān)部門對(duì)接好外部接口位置及標(biāo)高，合理規(guī)劃全場(chǎng)的豎向布置及雨水、消防、電纜的走向，提前設(shè)計(jì)預(yù)埋穿路套管，可有效避免廠區(qū)道路鋪設(shè)后的二次開挖。

五、垃圾接收、儲(chǔ)存與輸送系統(tǒng)

垃圾焚燒廠設(shè)置的汽車衡，需考慮進(jìn)廠垃圾車及物料車的稱重，汽車衡數(shù)量不應(yīng)少于2臺(tái);汽車衡之間的凈空宜大于1.5米;當(dāng)汽車衡采用淺基坑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮排水的坡向，如有條件可設(shè)置雨棚。

垃圾坑的容量設(shè)計(jì)應(yīng)以入廠垃圾量堆存時(shí)間為5-7天為準(zhǔn);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)充分注意垃圾池底部轉(zhuǎn)角處的防腐防滲設(shè)計(jì)，垃圾坑頂部的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)防腐等級(jí)及密封強(qiáng)度。

垃圾焚燒廠采用的垃圾抓斗吊，應(yīng)充分考慮燃料倒運(yùn)、造堆、抓取的時(shí)間;垃圾的發(fā)酵及析出滲濾液后，密度會(huì)由入廠的0.45噸/立方米增至0.7噸/立方米，建議抓斗配套的吊車選取提高一個(gè)等級(jí);抓斗控制室的觀察窗應(yīng)設(shè)計(jì)有效的玻璃除霧裝置;垃圾吊控制電纜及檢修通道宜布置在投料口側(cè)。

六、焚燒系統(tǒng)

垃圾焚燒廠的焚燒目前采用的機(jī)械爐排爐在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)煙風(fēng)系統(tǒng)需注意，除了正常的一次、二次、爐膛冷卻風(fēng)，部分機(jī)械爐還需考慮密封風(fēng)等;

加熱后的一次熱風(fēng)分別接入灰斗，應(yīng)注意彎頭及變徑管對(duì)阻力的影響;在爐排燃盡端的一次風(fēng)接口，建議增設(shè)就地吸風(fēng)口，便于調(diào)節(jié)爐排的溫度，防止超溫結(jié)焦。

二次風(fēng)機(jī)一般布置在鍋爐單側(cè)，前后拱接口均布在鍋爐兩側(cè)，設(shè)計(jì)需注意與風(fēng)道與余熱鍋爐的平臺(tái)扶梯相碰的問題;在引入煙氣再循環(huán)系統(tǒng)后，需特別考慮再循環(huán)與二次風(fēng)的比例關(guān)系，當(dāng)需要共用風(fēng)機(jī)時(shí)，需對(duì)風(fēng)機(jī)做額外的高溫防腐處理。

七、煙氣處理系統(tǒng)

煙氣處理系統(tǒng)的配置除滿足國(guó)標(biāo)排放要求外，還應(yīng)符合項(xiàng)目當(dāng)?shù)責(zé)煔獾呐欧盘厥獾囊?。常?guī)的組合為“SNCR+半干法+干法噴射+活性炭噴射+布袋除塵器”;需要注意的是，SNCR的反應(yīng)效率一般不超過50%，并需要準(zhǔn)確的反應(yīng)窗口，當(dāng)爐膛溫度不足時(shí)，反應(yīng)窗口會(huì)偏離噴槍區(qū)，降低除氮的實(shí)際效率;當(dāng)煙氣處理系統(tǒng)含有SCR系統(tǒng)及濕法系統(tǒng)時(shí)，需考慮好GGH和SGH加熱器的合理搭配，既考慮熱量的充分回收利用，又避免引起過大的煙道阻力。

在煙道設(shè)計(jì)時(shí)，需注意煙道的截面強(qiáng)度，適當(dāng)?shù)脑黾蛹庸汤呒皟?nèi)撐桿;在計(jì)算支吊架荷載時(shí)，除了本體及保溫的重量，還需考慮低工況下的積灰荷載;引風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，需注意配套電機(jī)的選擇，避免煙道運(yùn)行出現(xiàn)震動(dòng)、噪音問題;煙道設(shè)計(jì)一般性不需要考慮消聲器，如有必要，需選用防腐的材料，并且盡可能減少阻力。

八、余熱利用系統(tǒng)

垃圾焚燒廠的余熱利用系統(tǒng)主要包含余熱蒸汽鍋爐、汽輪機(jī)及相關(guān)輔機(jī);

一般性垃圾焚燒廠的汽輪發(fā)電機(jī)組的數(shù)量不超過2套，汽機(jī)總進(jìn)汽量不應(yīng)小于所有焚燒爐蒸發(fā)量總和的1.1倍;汽機(jī)的進(jìn)汽參數(shù)應(yīng)與焚燒爐的出口蒸汽參數(shù)匹配，高參數(shù)機(jī)組配置可有效提高全廠的熱效率。

參觀通道下的管道間為全廠的管廊通道，除工藝的汽水管道外，還有電儀橋架、暖通風(fēng)管等。此部分設(shè)計(jì)前需提前做好布置，避免后期管道的交錯(cuò)。需注意的是，如以此通道作為消防通道，電纜溝蓋板應(yīng)采用加強(qiáng)型蓋板，同時(shí)凈空應(yīng)滿足最新的消防規(guī)范要求。

九、給排水系統(tǒng)

垃圾焚燒廠的給排水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“雨污分流”原則，設(shè)置獨(dú)立的污水、雨水排放系統(tǒng);初期雨水的收集為獨(dú)立系統(tǒng)，收集后接入滲濾液處理系統(tǒng)，同時(shí)應(yīng)可切換至廠區(qū)雨水管網(wǎng)。

工業(yè)、循環(huán)水系統(tǒng)需考慮設(shè)備搶水問題，對(duì)于一些冷卻水量較大的系統(tǒng)，需設(shè)計(jì)獨(dú)立的進(jìn)出水母管。

地下管道應(yīng)根據(jù)豎向標(biāo)高合理敷設(shè)，當(dāng)與市政接口標(biāo)高有較大差距時(shí)，需設(shè)計(jì)緩沖池及提升泵。

地下管道盡可能的布置在廠區(qū)的綠化、景觀區(qū)域下，如穿越廠區(qū)道路或敷設(shè)在道路下，需保證0.8米以上的壓實(shí)厚度，減少通行重載車輛對(duì)管道的影響。

結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，新技術(shù)不斷的更新，在垃圾焚燒發(fā)電廠設(shè)計(jì)上，應(yīng)充分結(jié)合運(yùn)行及建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，不斷更新調(diào)整設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)，使成果更實(shí)用化;同時(shí)，也更應(yīng)該融入三維化、智能化設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] CJJ 90-2009 《生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)范》。

[2] GB/18485-2014 《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》。

[3] 建標(biāo) 142-2010 ?《生活垃圾焚燒處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》。

作者簡(jiǎn)介：

徐維（1981-）男，民族：漢族，學(xué)歷：本科，中級(jí)職稱，研究方向：垃圾焚燒電廠設(shè)計(jì)及建設(shè)。