宁夏发电集团生活垃圾焚烧发电项目方案

宁夏发电集团生活垃圾焚烧发电项目方案煤炭清洁发电综合利用项目筹建处二一二年六月六日- 13 -目 录一、项目背景1二区内城市生活垃圾现状1三垃圾焚烧3 （一）垃圾焚烧工艺介绍3（二）垃圾焚烧方案比选5（三）推荐焚烧工艺9四、规划设想10五、投资估算和经济性分析10六、结论和建议12宁夏发电集团生活垃圾焚烧发电项目方案一、项目背景2012年4月19日，国务院印发的“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划中提到，在常住人口超过3万的城镇鼓励全民参与生活垃圾分类和处理工作，以减量化、资源化、无害化为原则，综合开展垃圾无害化处理。到2015年城市生活垃圾无害化处理率达到90%以上，生活垃圾无害化处理中选用焚烧技术的达到35%。要减少原生生活垃圾填埋量，优先采用焚烧处理技术，可通过区域共建共享等方式，利用焚烧处理技术。垃圾焚烧后减量化的残渣，只有原来容积的10%30%，从而延长了填埋场的使用寿命，缓解了土地资源紧张状态。我国大中型城市正在积极推进垃圾焚烧处理技术，全国已建成的垃圾焚烧发电近100家。二、区内城市生活垃圾现状通过与全区五市发改委、工信局、住房和城乡建设局及公共事业管理局等部门接洽，就各市县城市生活垃圾处理的基本情况进行了解，银川市城市生活垃圾日产生量800-900吨，石嘴山市日产生量590吨。吴忠市日产生量约450吨（利通区和青铜峡市），中卫市日产生量330吨。固原市日产生量约280吨。目前，各市县都建设有相应的垃圾无害化填埋场，生活垃圾处理方式主要通过集中分类收集运送填埋场填埋处理，在垃圾收集中能够实现建筑、生活和餐饮垃圾三大类的基本分类。随着城市化进程的推进，各市县城市人口的增加，垃圾产生量也在逐步的增多。据统计宁夏地区城市垃圾每年以7%的速度增长，预计到2020年银川市垃圾日产生量将达到1375 吨，石嘴山市达到1013吨，吴忠市达到773吨，中卫市达到566吨，固原市达到481吨。垃圾的主要可燃成分以塑料、纸类为主，平均热值在1248kcal/kg。宁夏城市垃圾情况见（表1、表2、表3）。表1:宁夏城镇生活和餐饮垃圾情况调查市县名称城市人口（万）生活垃圾日产生量（吨）垃圾分类餐饮垃圾日产生量（吨）2020年预计生活产生量（吨）银川市150800建筑、生活和餐饮三类1201375石嘴山市49590建筑、生活和餐饮三类351013吴忠市35450建筑、生活和餐饮三类23773中卫市29330建筑、生活和餐饮三类15566固原市25280建筑、生活和餐饮三类12481表2：据相关资料显示银川市城市生活垃圾分析（%）：成分塑料橡胶竹木植物纺织物纸类灰土砖陶厨房 有机质金属玻璃平均值2203.25.65.032.412.43.0015.5表3：银川市生活垃圾元素特性名称碳氢氧氮硫氯灰分水分地位发热量单位%kJ/kg平均值152.48.600.310.050.3120.6852.655225(1248kcal/kg)2009年银川市高新技术开发区管委会招商引进了一家垃圾焚烧发电项目北京中科公司（杭州锦江集团），该公司是一家专门从事垃圾发电焚烧发电企业。拟在宁东横山工业园区建设212MW垃圾焚烧发电厂，焚烧发电方式综合处理银川市城区生活垃圾。该厂日处理垃圾能力1000t吨，一期项目已报送自治区发改委进行审核，预计下半年开工建设。该厂选用循环流化床垃圾焚烧炉，垃圾额定垃圾处理量1000t/d，掺煤比例为热量比2:8（煤：垃圾）。三、垃圾焚烧（一）垃圾焚烧工艺介绍垃圾发电厂主要由焚烧炉岛、汽机岛和辅助系统组成焚烧炉岛主要包括：垃圾接受系统、垃圾池除臭、垃圾分拣系统、垃圾破碎系统、垃圾焚烧系统、掺煤系统、余热锅炉系统、烟气净化系统、灰渣系统、烟风系统、烟气连续监测、自动控制和保护系统等。汽机岛主要包括：汽轮发电机组、凝结水系统、除氧给水系统、回热系统、循环冷却水系统、胶球清洗系统、工业冷却水系统、补充水系统、自动控制和保护系统等。其余的辅助系统主要有：垃圾计量系统、化学水处理系统、压缩空气系统、消防水系统等。焚烧炉岛工艺流程为：生活垃圾由专用车辆运进电厂，经称重计量后，卸入封闭式的垃圾池；然后由抓斗送到分拣系统的皮带上，经过分拣、破碎后的垃圾又回到垃圾池；由垃圾抓斗送入炉内燃烧。垃圾的助燃、稳燃燃料为煤，由皮带送入煤仓间的煤斗，然后由给煤机送入炉堂，与垃圾一起燃烧。垃圾池内的有害臭气，作为焚烧炉一次风，经过空气预热器预热后送入炉内，在850以上的高温条件下，分解成为无臭气体，坑内产生负压，避免臭气外溢；坑内的垃圾渗出液，喷入炉内燃烧分解。燃烧产生的高温烟气，经锅炉各受热面吸热降温，再经锅炉后的半干法吸收塔，喷入石灰粉去除氯化氢、二氧化硫等酸性气体，由布袋除尘器除尘后，符合所要求的环保排放标准，最后经烟囱排出。垃圾焚烧后的剩余炉渣，经磁选设备回收废铁后，送至渣仓。从烟气处理系统出来的反应残余物和布袋除尘器收集到的飞灰，经固化处理后运往填埋厂填埋。锅炉产生的蒸汽推动汽轮发电机组发电，以达到能源回收的目的。城市垃圾焚烧电厂处理工艺流程图：（二）垃圾焚烧方案比选方案一：机械炉排焚烧炉炉排型焚烧炉形式多样，该类炉型的最大优势在于技术成熟，运行稳定、可靠，适应性广，绝大部分固体垃圾不需要任何预处理可直接进炉燃烧。尤其应用于大规模垃圾集中处理，可使垃圾焚烧发电(或供热)。但机械炉排炉的应用也有局限性，含水率特别高的污泥、大件生活垃圾，不适宜直接用炉排型焚烧炉。在发达国家，用于焚烧处理的是经过分类收集的垃圾，品质比较均匀，变化不大，在常规能源利用领域近百年积累的炉排炉设计经验的基础上，采用此类炉排炉有较好的效果。机械炉排炉是以机械式的炉排块构成的炉床，炉膛具有干燥区、点火区、燃烧区、燃尽区、冷却区等分区特点。生活垃圾直接在炉排上靠炉排间的相对运动不断被翻动、搅拌并推向前进。正常运行时，炉温维持在800以上，垃圾进入炉内与热空气接触并升温、干燥、着火、燃尽。燃烧发出的热量可以维持炉温。但在垃圾热值偏低的情况下需要加入燃料油作为辅助燃料。1、炉排型焚烧炉的优势（1）炉排型焚烧炉在国内有近百年的发展历史，针对原产国的垃圾条件，该项技术已经非常成熟，设备的整体性较好，配套设备可靠性好。（2）垃圾进料系统简单，操作人员易于掌握操作的基本要素。（3）烟气中固体颗粒含量低，烟气中飞灰量少，飞灰处理成本较低。（4）出渣设备为炉下水冷出渣，烟气中飞灰量少，飞灰处理成本较低。2、炉排型焚烧炉不足之处（1）在焚烧我国混合收集的高水分、低发热量的垃圾时，常常导致垃圾燃烧不充分，容易造成二噁英未完全分解、NOx生成量过多等二次污染。（2）需要大量加入辅助燃料，运行成本相对较高。（3）过量空气系数高，一般达到1.8-2.0，因此烟气量大，尾气处理设备较大，且锅炉热效率低，一般为75%-80%。（4）受氯化氢高温腐蚀影响，蒸汽温度低，一般不高于400，因此余热发电效率低。方案二：循环流化床垃圾焚烧炉国内以浙江大学、中科院为研究基础的流化床焚烧炉，是国内垃圾发电项目主选炉型。流化床焚烧主要依靠炉膛内高温流化床料的高热容量、强烈掺混和传热的作用，使送入炉膛的垃圾快速升温着火，形成整个床层内的均匀燃烧。自上个世纪60年代以来，这种技术已经成功地被用于劣质燃料及各类废弃物的燃烧处置和热能利用。针对我国混合收集的生活垃圾发展的循环流化床垃圾焚烧技术，已经达到了商业化应用的阶段，并日趋成熟，形成了不同处理能力的系列化产品。给料、排渣、燃烧控制、尾气处理设备已有较好配套，入炉垃圾不需要复杂的前处理，产汽与常规汽轮发电设备参数配套，具有显著的环境和经济效益。1、循环流化床锅炉的优势 （1）适于焚烧处理我国一般混合收集的原生垃圾，燃尽完全，残渣热灼减率12%； （2）可以焚烧处置固形垃圾和其他气态或液态、热值悬殊的燃料和废弃物，垃圾堆放、储存过程中产生的垃圾渗沥液都可以直接送入炉膛焚烧处置； （3）为避免入炉垃圾品质变化及差异过大对焚烧状态的影响，可以向炉内添加适量的辅助燃料煤，而不必用油。价廉易得，添加量较少； （4）系统设备配套研发，对垃圾的分选和预处理要求很低，不需要复杂的预处理工艺，运行稳定。炉内没有复杂的运动机构，设备故障率低； （5）单炉处理量较大。目前已形成单炉处理能力从100500t/d的产品系列，能够适应大型垃圾焚烧厂的建设要求； （6）可以把过热器布置在这类焚烧炉型所特有的物料循环通道中，隔绝与焚烧烟气的接触，避免高温HCl腐蚀；所生产的过热蒸汽温度达到常规热电系统参数，提高垃圾发电效率； （7）焚烧炉膛内各处温度均匀，并采用了分级供风及炉内添加石灰石等措施，能彻底分解有毒有害物质，有效控制NOx、SOx等的生成，尤其是对二噁英的控制比炉排炉更为优势，实现了环境友好。 2、循环流化床垃圾焚烧技术的不足 （1）与机械炉排炉相比，发展历史不长，系统配套，特别是与原生垃圾不作分选处理相关的给料、排渣设备还需长期考验，不断完善； （2）虽然从技术发展到生产制造，均立足于国内，设备维护和技术更新都更加方便、经济、快捷，但对在设计准则和加工工艺等方面，仍需积累经验、形成实用可行的行业标准，不断完善； （3）一般循环流化床焚烧炉飞灰比例较高，灰量较大。按照我国目前有关法规，焚烧炉飞灰需按危险废弃物作专门处置，处置成本较高。需要从减少飞灰量和降低飞灰毒性两个方面入手，探求解决方案，采用多渠道排灰和发展相应排灰安全处置的技术。机械炉排炉和流化床锅炉技术经济指标对比详细情况见（表4）。表4：机械炉排炉和流化床锅炉技术经济指标对比机械炉排炉焚烧炉流化床焚烧炉技术成熟度历史悠久,技术成熟发展历史较短,已实现商业化使用复杂程度控制较为简单控制系统较为复杂炉床及炉体特点往复运动炉排，炉排面积较大，炉膛体积较大固定式炉排面积和炉膛体积较小垃圾预处理不需要需要设备占地大小灰渣热灼减率易达标原生垃圾在连续助燃下可达标垃圾炉内停留时间较长较短燃烧空气供给（根据工况）易调节较易调节对垃圾含水量的适应性可通过调整干燥段适应不同湿度的垃圾炉温易随垃圾含水量的变化而波动，不适合含水率过高的垃圾垃圾粒度的影响对垃圾粒度要求较低,除巨大垃圾外,不需分类破碎对粒度要求高,需要炉前垃圾预处理,一般要设破碎机破到约20mm对垃圾不均匀性的适应能力可通过炉排运往复运动使垃圾反转，使其均匀较重垃圾快速到达底部，不易燃烧完全燃烧介质不用载体需要石英砂辅助原料不需要，但在助燃时需要加少了柴油需要掺如入大量的煤燃烧工况控制较易不易烟气处理对二噁英和其他污染性气体控制性较弱，经尾气处理装置可达标排放，烟气产生量约0.35-0.48万m/t垃圾能有效控制NOx、 SO2和二噁英英的生成,烟气产生量约0.5-0.9m/t垃圾飞灰产生量飞灰产生量较少,约为垃圾处理量的2.5-3%飞灰产生量大,约为垃圾处理量的15 -20%垃圾渗滤液垃圾渗滤液需另行处理,不能进行炉内回喷燃烧垃圾渗滤液可以进行炉内回喷投资成本5-6亿元/500t日处理量4-6亿元/500t日处理量运行费用100-200元/处理1t垃圾60-120元/处理1t垃圾国产化率较低较高（三）推荐焚烧工艺：目前，对于循环流化床焚烧技术，单台处理能力300t/d、400t/d和500t/d级别的焚烧炉国内有较多的实际运行经验与数据，技术成熟、产品可靠，主要设备基本实现了国产化。从技术可行考虑，相对比较成熟，不存在大的技术差别，在国内都有成功建设和运行的经验，而且都能适应当地的生活垃圾。特别重要的是，流化床的环保性能比炉排炉优越，尤其在近年二噁英日益成为环境保护关注的焦点下，流化床工艺更符合国家环保政策。结合对宁夏生活垃圾调查、分析比较，循环流化床垃圾焚烧工艺对垃圾的含水率和热值要求不高，进厂的垃圾可及时进炉焚烧，渗沥液产生量少，辅助燃料也比较低廉，工程投资和运行费用相对较低廉。最为适合宁夏生活垃圾处理。因此，推荐采用循环流化床工艺作为主推方案。四、规划设想通过对区内外初步调研，除银川外其他四市远期垃圾情况，基本满足建设垃圾电站的条件。综合我区调研实际情况与浙江大学就主设备选用、规模大小及投资情况技术交流后，提出以下拟建方案。可以考虑在石嘴山市、吴忠市、固原市和中卫市选址建设垃圾焚烧电站，采用2台焚烧炉配1台汽轮机的系统方案，2台炉1开1备。根据500t/d等级焚烧炉余热炉产生的蒸汽量，可配一台12MW汽轮发电机组，除尘器选用袋式除尘器。留有扩建基础，能够满足四市远期的垃圾增长需求。五、投资估算和经济性分析考虑垃圾发电变废为宝，根治日益严重的环境污染，同时本工程对城市生活垃圾进行焚烧、发电，实行减量化、资源化、无害化处理；有利于环境保护；虽然目前垃圾电厂的投资和上网电价偏高，但建成后只需消耗少许燃料，比常规能源电厂在运行、维护和燃料等方面的投资成本要低，具有较好的社会和经济效益。目前，全国各城市垃圾焚烧发电处理每吨政府补助20-150元不等，城市垃圾以汽车运输为主，当地市政部门负责垃圾的清运和送往电厂。整个经营期的平均上网电价：含税价格为650元/MWh和538元/MWh条件下进行测算。通过经济分析，项目总投资在3.0亿元左右。经济技术测算见（表5）。表5：经济技术测算表序号项 目单位指标备注1日垃圾处理量t/d5002年垃圾处理量t/a165000(8000/24)*5003设备满负荷年运行时数h80004年发电量108kW.h0.96(8000*1.2)/100005煤量万吨/年3.3(165000*0.2)/100006水量万方/年15.97综合厂用电率%208厂区占地面积公顷7.19349总建筑面积m22147010绿化占地面积m228800绿地率29.81%11估算总投资万元3000012上网电价元/度0.538或0.6515偿还贷款a10 两种补贴电价下盈亏测算见（表6）。表6：盈亏测算（万元）0.65元上网电价0.538元上网电价备注发电收入（万元/年）：49924131.84发电量*上网电价*（1-厂用电率）支出情况人员工资（万元/年）：60060050*12设备折旧（万元/年）：20002000贷款利息（万元/年）：16801680原料费（万元/年）：1664.571664.57(含煤及脱硫原料）材料及大修费（万元/年）：210.7210.713171.21*0.4/25其他费用（万元/年）：300300支出总额（万元/年）：6455.276513.87年利润（万元/年）：-1463.27-2382.03(发电收入-支出总额)垃圾处理费补助金额（元/吨）：88.68144.37年利润/年垃圾处理量（165000）由以上数据测算可知，以0.65元上网电价计算，需要每吨垃圾处理费补助到88.68元才能达到盈亏平衡；以0.538元上网电价计算，需要每吨垃圾处理费补助到144.37元才能达到盈亏平衡。六、结论和建议（一）结论1、随着宁夏经济与城市建设的发展，生活垃圾的产量也相应的增加，建设先进的生活垃圾焚烧厂是十分必要和十分迫切的；本项目的建设具有良好的社会效益。2、目前采用的国产技术的焚烧厂很多，且运行良好，因此采用国产技术可以降低工程投资，本方案推荐使用循环流化床焚烧炉，锅炉蒸汽参数为中温中压（3.82MPa，450）3、根据石嘴山和吴忠的实际情况，推荐全厂建设规模为500t/d，机组设置为2台500t/d流化床焚烧炉（1开1备）配1台12MW发电机组；4、本方案垃圾设计低热值取5225 kJ/kg(1248kcal/kg)，煤低位热值取21120 kJ/kg(5052kcal/kg)，掺煤比例为热量比8: 2（垃圾：煤）；5、本方案烟气净化处理后满足生活垃圾焚烧污染控制标准（GB18485-2001）标准，其中二噁英排放达到欧盟标准（0.1ngTEQ/Nm3）;6、本方案经济性分析参照同类规模机组，具有一定可行性。（一）建议1、本方案拟建设垃圾发电项目，属于环保工程。项目的成功与否意义特殊，是宁夏垃圾无害化处理的有益探索。建议政府在税收、上网电价、财政补贴等方面予以大力支持。2、垃圾焚烧发电项目可以申请CDM项目，利用国外资金补助焚烧电厂的运行。一旦申请下资金，将可以减少政府垃圾处理费用，从而降低政府垃圾补贴的支出。3、本方案如果能够实施，建议政府部门能够开展垃圾分离收集工作，提高入场垃圾的品质，使焚烧炉在良好的状态下运行。 煤炭清洁发电综合利用项目筹建处二一二年六月六日