生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目中的能耗分析及節(jié)能措施探討

葛長(zhǎng)飛 臨沂市園林環(huán)衛(wèi)保障服務(wù)中心

1 生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目中的能耗分析

1.1 垃圾發(fā)電項(xiàng)目工程規(guī)模

本項(xiàng)目將生活垃圾焚燒所產(chǎn)生的能源用作發(fā)電，提升資源利用率，工程所使用的工藝流程如圖1 所示。

圖1 生活垃圾焚燒發(fā)電工藝流程圖

焚燒廠焚燒爐選擇1 臺(tái)500 t/d，余熱鍋爐使用1 臺(tái)，發(fā)電機(jī)組使用1 臺(tái)容量為10 MW 的汽輪發(fā)電機(jī)組。

項(xiàng)目在正式啟動(dòng)時(shí)，可處理垃圾18.25萬(wàn)t，除自用外，額定工況下最多可每年向電網(wǎng)供電56.50×106kWh。

1.2 垃圾發(fā)電項(xiàng)目能源消耗

1.2.1 生活垃圾

生活垃圾在本項(xiàng)目中是需要處理的固體廢物，同時(shí)也是進(jìn)行發(fā)電時(shí)焚燒爐的原材料，其來(lái)源為縣內(nèi)產(chǎn)生的生活垃圾。

在此項(xiàng)目中的生活垃圾低位熱值的設(shè)計(jì)值為6280 kJ/kg，其設(shè)計(jì)變化范圍數(shù)值為4190 ～8370 kJ/kg，垃圾處理量為每天焚燒處理生活垃圾500t，每年共計(jì)約可處理18.25萬(wàn)t 生活垃圾。

1.2.2 輔助燃?xì)?/p>

焚燒爐點(diǎn)火、停爐以及垃圾熱值低于4700 kJ/kg 時(shí)使用天然氣作為輔助燃?xì)馐褂?，在生活垃圾焚燒發(fā)電廠中設(shè)置乙炔庫(kù)房，作為備用氣源。

輔助燃?xì)庀牧咳缦拢浩鹜t每小時(shí)天燃?xì)庀募s900m3(標(biāo)態(tài))。冷爐啟動(dòng)一次需用燃?xì)?2h，燃?xì)庀牧?900×12=10800 m3(標(biāo)態(tài))；停爐一次需用燃?xì)?h，燃?xì)庀牧?180×5=900 m3t；焚燒爐按一季度檢修一次考慮，一年4 次。全年點(diǎn)火消耗燃?xì)?9900×4=39600m3。

對(duì)于助燃消耗燃?xì)?，即在焚燒溫度未能達(dá)到850℃下啟動(dòng)投入的燃?xì)庀?，根?jù)生活垃圾特性，通過(guò)合理的堆存脫水，入爐垃圾平均熱值能達(dá)到6280 kJ/kg 以上，高于焚燒爐保證焚燒效果所需的4700 kJ/kg（1100 kcal/kg）?？紤]到最不利的因素，即在雨季或特殊情況下，入爐垃圾熱值僅有4400 kJ/kg（1050 kcal/kg），需要噴入燃?xì)馐谷霠t熱值達(dá)到4700 kJ/kg。年運(yùn)行小時(shí)數(shù)暫定為350h。

全年助燃消耗天燃?xì)?500/24×(1100-1050) ×350/(9860×0.98)=36236m3，合計(jì)消耗天燃?xì)?5836 m3。

天燃?xì)庹酆蠘?biāo)煤系數(shù)1.3300 kgce/m3，年折合標(biāo)準(zhǔn)煤=75836×1.33/1000=100.86 tce。

在焚燒爐無(wú)法達(dá)到額定焚燒量時(shí)啟用儲(chǔ)油罐，當(dāng)垃圾低位熱值小于4700 kJ/kg時(shí)，依照自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)的命令，自動(dòng)啟閉輔助燃料系統(tǒng)，并通過(guò)輔助燃燒器持續(xù)向爐內(nèi)添加輔助燃料，從而保證爐膛溫度高于850℃，并維持2s。

1.2.3 水源

本項(xiàng)目生活用水生產(chǎn)用水采用市政供水，生產(chǎn)用水采用自來(lái)水或中水，消耗量為1746.65 m3/d。

1.2.4 電力

計(jì)算廠內(nèi)電力負(fù)荷，可知發(fā)電廠自用電計(jì)算負(fù)荷為2130 kW、安裝容量為2506 kW、每年發(fā)電廠的最大發(fā)電量為66.14×106kWh/a、每年供給廠內(nèi)的自用電量為9.64×106kWh/a、每年最大供給上網(wǎng)的電量為56.50×106kWh/a、發(fā)電廠內(nèi)自用電率為14.6%。

1.2.5 其他物料

生產(chǎn)中使用的活性炭及消石灰、砂、氨水、螯合劑均通過(guò)外部廠商供應(yīng)，使用汽車(chē)輸送至廠內(nèi)。

焚燒線在MCR 條件下運(yùn)行時(shí)，全年使廠內(nèi)使用消石灰3106 t，消耗活性炭103.3 t，同時(shí)可以有效的去除煙氣雜質(zhì)，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

飛灰處理工藝使用螯合劑進(jìn)行飛灰的穩(wěn)定化及固化，螯合劑耗量為328 t/a。

1.3 垃圾發(fā)電項(xiàng)目能耗分析

此生活垃圾焚燒發(fā)電廠充分利用垃圾焚燒時(shí)通過(guò)熱量所產(chǎn)出的蒸汽，供給汽輪機(jī)、除氧加熱、低壓加熱器使用進(jìn)行汽輪機(jī)發(fā)電以及加熱燃燒空氣。并通過(guò)自發(fā)電量維持電廠中耗電。項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中主要能源消耗包括有水、電及燃油，進(jìn)行1t 固體廢物處理的能耗指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 能耗指標(biāo)

經(jīng)上述分析可知，本項(xiàng)目通過(guò)將廢物進(jìn)行資源化利用，通過(guò)焚燒處理時(shí)的產(chǎn)熱進(jìn)行發(fā)電，具備很高的環(huán)境效益。本項(xiàng)目在工藝方面采用工藝水平已經(jīng)達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，比如使用能高效產(chǎn)熱的余熱鍋爐及焚燒爐，高效發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)組，以節(jié)省能源。

2 生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目中的節(jié)能措施

2.1 工藝系統(tǒng)節(jié)能措施

在熱力系統(tǒng)中安裝蒸汽旁路裝置，可以提高運(yùn)行穩(wěn)定性，節(jié)約能源。蒸汽旁路裝置對(duì)主蒸汽進(jìn)行減溫降壓。既可以減少不必要的汽水損失，又保證了生產(chǎn)的安全性。

發(fā)電廠中所選機(jī)電產(chǎn)品均選用高效節(jié)能型產(chǎn)品。

熱力系統(tǒng)中絕熱保溫的材料與厚度在選取時(shí)應(yīng)注意經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，從而減少管道散熱導(dǎo)致的熱損失。當(dāng)設(shè)備和管道的外表面溫度高于50℃時(shí)需進(jìn)行保溫設(shè)計(jì)，減少熱損失。

設(shè)計(jì)使的流速計(jì)算應(yīng)該盡量精準(zhǔn)，并對(duì)應(yīng)選取恰當(dāng)管道，減少過(guò)程中所帶來(lái)的沿程水頭損失和局部水頭損失。

煙氣凈化除塵系統(tǒng)在選取時(shí)應(yīng)考慮到長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性，以減少引風(fēng)機(jī)的耗電量，減少?gòu)S用電率。

可將廠區(qū)處理后廢水繼續(xù)用作廠內(nèi)水質(zhì)要求不高的地區(qū)，如車(chē)輛沖洗、地面沖洗、殘?jiān)睦鋮s、綠化用水等。

安裝高精度的電、水、熱計(jì)量裝置，精準(zhǔn)計(jì)量所用能源，避免資源的浪費(fèi)。

設(shè)備、管道等在安裝時(shí)應(yīng)注意盡量嚴(yán)密，防蒸汽的不必要損失。

可充分利用焚燒廠內(nèi)的余熱進(jìn)行淋浴室等設(shè)施的供給，提高資源利用率。

廠內(nèi)布置應(yīng)充分考慮運(yùn)行的安全性及檢修的方便性，同時(shí)應(yīng)盡可能緊湊，較少能量損失。

通過(guò)以上對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，可降低垃圾發(fā)電中的能源損耗，提高資源利用率。

2.2 電氣系統(tǒng)主要節(jié)能措施

經(jīng)分析可知，水廠的自用電量消耗遠(yuǎn)高于水能及燃?xì)夂哪?，因此，通過(guò)節(jié)約電力系統(tǒng)中的能耗可以有效的實(shí)現(xiàn)能源減耗，具體實(shí)施措施如下：①在設(shè)備的選型時(shí)，可優(yōu)先考慮變頻調(diào)速。②廠內(nèi)所使用的變壓器盡量選取節(jié)能型變壓器。③車(chē)間變電應(yīng)盡量設(shè)置在用電負(fù)荷高的區(qū)域，線路應(yīng)以直線為主，盡量緊湊布置以減少電纜長(zhǎng)度，減小沿途損失。④水泵、風(fēng)機(jī)等有變速要求的選擇變頻控制，可節(jié)約能源；電機(jī)較大的啟動(dòng)方式可選取降壓?jiǎn)?dòng)方式，以減少?zèng)_擊，同時(shí)便于變壓器的合理選擇。⑤當(dāng)室外照明可滿足照明需求時(shí)，應(yīng)充分利用室外照明，因此車(chē)間盡量使用自然采光窗，此時(shí)使用智能系統(tǒng)調(diào)節(jié)，控制照明燈啟閉。

2.3 水工系統(tǒng)節(jié)能措施

在垃圾發(fā)電過(guò)程中，可采取如下措施減少水的損耗：①衛(wèi)生器具的選擇應(yīng)盡量采取節(jié)水型的產(chǎn)品，避免使用過(guò)舊產(chǎn)品。②冷卻塔中的填料盡量使用高效填料，可提高換熱效率、減少循環(huán)水使用量。③對(duì)使用過(guò)后的冷卻水進(jìn)行回收使用，以降低水損耗，節(jié)約能源。

3 結(jié)語(yǔ)

生活垃圾焚燒發(fā)電可以有效推進(jìn)垃圾處理進(jìn)程、促進(jìn)垃圾再回收利用。本文通過(guò)對(duì)某生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的能源消耗進(jìn)行分析，將處理過(guò)程中的資源損耗進(jìn)行量化處理，可以更直觀的對(duì)比生活垃圾焚燒發(fā)電時(shí)不同能源消耗，并針對(duì)能源損耗，提出了垃圾發(fā)電過(guò)程中可采取的節(jié)能措施，在工程本身具備環(huán)境、社會(huì)效益的基礎(chǔ)上，提升了其經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)推動(dòng)生活垃圾的無(wú)害、環(huán)保、節(jié)能處理具有實(shí)踐指導(dǎo)意義。