摘要：隨著城市規(guī)模逐年擴大，2010年某市區(qū)人口已達到70萬，市區(qū)城市生活垃圾逐年增長，目前垃圾量已達到800噸/天，按照當時設(shè)計焚燒垃圾能力已遠遠不能滿足目前城市垃圾處理量。對該垃圾發(fā)電廠進行技術(shù)改造。一期改建裝機規(guī)模為1×45t/h循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐，配1×12Mw抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機組，城市生活垃圾處理量400天/噸，年增加垃圾處理量20萬噸。改造工期共計80天，項目總投資估算：1150萬元。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒鍋爐；改造；垃圾處理量20萬噸；效益分析

1改造工程簡述

某環(huán)保電廠原裝機規(guī)模為2×6MW抽凝式汽輪發(fā)電機組，配3×35t/h異重循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐，處理生活垃圾600噸/天，供熱蒸汽能力60t/h。

擬將1#垃圾焚燒鍋爐進行改造（2000年國產(chǎn)第一代試驗技術(shù)，已經(jīng)運行10年，存在較多先天設(shè)計和設(shè)備缺陷），在原址對1#鍋爐進行改造，蒸發(fā)量達到45t/h，焚燒垃圾量每天增加200噸。

2改造規(guī)模和方案

一期改建裝機規(guī)模為1×45t/h循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐，配1×12Mw抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機組，城市生活垃圾處理量400噸/天，年增加垃圾處理量20萬噸。

二期改造裝機規(guī)模為2×35t/h循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐，配1×12Mw的抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機組，主要供汽。

根據(jù)企業(yè)發(fā)展需要，目前只對一臺鍋爐進行改造，根據(jù)該城市垃圾增長情況，逐漸分批對后兩臺鍋爐實施改造。

3技術(shù)方案

1生活垃圾焚燒發(fā)電的工藝流程

（1）采用異重循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐的特點。

①異重流化床的穩(wěn)定燃燒。對于焚燒垃圾，由于垃圾的比重相對較輕（一般堆積比重為350-380公斤/立方米），且尺寸極不均勻，垃圾投入常規(guī)流化床中進行焚燒，有可能影響流化床燃燒的穩(wěn)定性，投入的垃圾會在流化床中發(fā)生偏析，而導致流化床流化狀態(tài)的惡化和燃燒的不完全。浙江大學熱能工程研究所開發(fā)的異重度流化床是由重度差異較大的不同顆粒（如石英砂與垃圾）組成的流化床系統(tǒng)，實驗及工程運行表明，在由重度不同的顆粒組成的流化床系統(tǒng)中，床內(nèi)顆粒沿高度的分布將主要受床內(nèi)顆粒重度的支配，即重度大的顆粒趨于床層下部分布，盡管重度小的粒度有時比重度大的顆粒度大得多。異重流化床的這個特點可以用來防止大塊垃圾在床內(nèi)的沉積和輕粒度垃圾的偏浮，從而保證穩(wěn)定燃燒。

②采取了較全面的防止二次污染的措施。850℃以上的爐膛溫度能抑制二惡英等有害物質(zhì)的生成，在尾部安裝了浙江大學開發(fā)的集除塵和脫除有害氣體（如HCl、HF、H2S、SO2、Nox、二惡英等）于一體的湍球裝置。在運行過程中將爐后泵前池的水質(zhì)控制在PH值>10，經(jīng)脫硫泵打至脫硫塔內(nèi)，經(jīng)除塵后的煙氣在塔內(nèi)通過大量湍流球的大面積接觸反應，實現(xiàn)了高效脫硫，可將Nox、SO2和HCL等氣體排放控制在國家標準以內(nèi)。爐渣呈干態(tài)排出，無渣坑廢水。垃圾庫內(nèi)的滲瀝水通過專門的噴散霧化裝置進入爐內(nèi)焚燒處理。

③采用特殊的風分配及組織方式以保證高效燃燒和順暢排渣。雖然流化床入爐物料需預處理其中的特大尺寸垃圾（如打碎大的垃圾塑料袋或板材等，使其中垃圾順利入爐），但仍有不少尺寸較大的垃圾。通過布風裝置及燃燒設(shè)備的專門設(shè)計，可允許類似橡膠鞋類等物體進爐充分燃燒。同時通過特殊設(shè)計的布風板，輔以專門設(shè)計的定向風帽和后墻排渣口相連接的床料分選裝置，可在排除大尺寸渣塊的同時使較細床料重新返回床層內(nèi)，以保證流化床層粒度維持穩(wěn)定，從而保證流化床焚燒爐的穩(wěn)定長期運行。

④因沒有機械運行部件，耐久性好，使用壽命長。

⑤具有負荷調(diào)節(jié)范圍寬，特別適合燃燒垃圾等低熱值燃料。

⑥配備有方便簡捷的床下點火方式。點火控制可在集控室內(nèi)操作。

⑦為適應城市生活垃圾熱值隨季節(jié)變化的影響，達到穩(wěn)定充分燃燒，并控制污染物排放，減少設(shè)備的腐蝕，本技術(shù)采用價格低廉的原煤作為助燃輔助燃料，并控制在20%（重量比）以內(nèi)。

（2）城市生活垃圾發(fā)電工藝流程圖

4鍋爐設(shè)備方案

（1）原鍋爐拆除，只保留鍋爐的支架和鍋筒

（2）鍋爐標高抬高，上升6米

（3）尾部煙道向后擴展5.2米

（4）增加7#和8#柱

（5）安裝新型高溫分溫鍋爐

5技術(shù)指標對比

本次改造，是對原鍋爐進行一次較大的改造，把原來的中溫分離型鍋爐改造成高溫分離型鍋爐，是一次從質(zhì)上的改變。

鍋爐指標方案改造前后對比：

1鍋爐負荷量由原來的35t/h增量到45t/h。

2垃圾量由原來的200t/h增量到400t/h。

3煤耗由原來的600克減量到400克以下。

4鍋爐效率由原來的76%提升到78%。

5鍋爐各風機可用，不增加廠用電。

6技術(shù)合作

此次技術(shù)改造采用杭州喬司垃圾發(fā)電廠的成功經(jīng)驗。喬司電廠在2002年運行，所投用的配套設(shè)備和運行模式和該垃圾發(fā)電廠完全相同。運行到2007年時，和目前的垃圾環(huán)保電廠一樣處于特殊困難時期，不改造就沒有出路，加之當?shù)丨h(huán)境環(huán)保要求和煤價飆漲，一度無法運行，甚至關(guān)門停產(chǎn)。2008年此廠根據(jù)需要迫不得已進行了改造。目前已經(jīng)投入運行，通過考查論證，此廠目前運行狀況良好，經(jīng)濟效益快速增長，給該垃圾發(fā)電廠提供了良好的發(fā)展方向。喬司電廠成功經(jīng)驗對該電廠改造有一定的借鑒作用，喬司電廠的技術(shù)總工將為該垃圾發(fā)電廠鍋爐改造提供無償?shù)募夹g(shù)服務。

7建設(shè)周期

計劃工程建設(shè)期6個月，裝機規(guī)模為1×45t/h異重循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐，單臺鍋爐年處理生活垃圾量約20萬噸。

前期準備工作10天，原1#鍋爐拆除設(shè)備搬遷30天，基礎(chǔ)建設(shè)施工30天，鍋爐剛架吊裝70天，輔機建設(shè)10天，電氣輸電建設(shè)15天，鍋爐水壓試驗5天，鍋爐烘爐、吹管5天，機組調(diào)試、并5天，合計工期180天。

8投資估算和效益分析

（1）項目總投資估算：1150萬元

本投資估算按電力工業(yè)部電建[1997]127號文頒發(fā)的《電力工業(yè)基本建設(shè)概預算管理制度及規(guī)定》進行編制。

（2）工程量及材料價格

工程量。根據(jù)提供的工程量計列。

材料價格。裝置性材料價格及建筑工程價格，按照1997年頒發(fā)的《山東省電力建設(shè)材料綜合預算價格》中規(guī)定的價格，并參考2002年華東區(qū)域建設(shè)材料價格進行調(diào)整。

（3）分項投資估算

項目設(shè)計費：30萬元，設(shè)備費總價的5%。

鍋爐鋼材設(shè)備費：600萬元。

鍋爐耐火爐塔設(shè)備費如下：

爐膛爐墻耐火耐磨澆注料約10萬元，分離器爐墻耐火耐磨澆注料約100萬元，豎井煙道耐火耐磨澆注料、耐火磚約80萬元，風室爐墻耐火耐磨可塑料約10萬元。

安裝費：200萬元（含拆除費80萬元，安裝費120萬元）。

輔機設(shè)備費和電氣儀表費如下：DCS控制系統(tǒng)約20萬元，電動一次

測量元件約60萬元，電力電纜約10萬元，通信電纜約10萬元，各輔機電動機約20萬元。

9經(jīng)濟分析

設(shè)計目標為煤：垃圾=1：4，鍋爐的煤耗為400g/kwh，比改造前每度電節(jié)約100g/kwh，電廠每年的發(fā)電量為400~kwh（根據(jù)2004-2009年各年發(fā)電量平均取值），可計算每年節(jié)約用煤量為：每度電節(jié)約煤量*全年發(fā)電量=100g×40000000=4000000000g=4000噸

每年可節(jié)約煤炭量為4000噸，根據(jù)現(xiàn)市場煤價600元/噸，一年的可節(jié)約煤炭資金為：4000噸×600元/噸=2400000元=240萬元，每年可節(jié)約煤炭資金240萬元，投資預計回收年限為投資費用/回收費用/年=1150萬元/240萬元/年≈5年（注：每年的垃圾增量和檢修費用不在計算之內(nèi)）。

10垃圾焚燒鍋爐大修與技改的經(jīng)濟分析比較

該垃圾發(fā)電廠現(xiàn)有的兩臺循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐自建廠以來，基本上要每隔兩三年就要大修一次，每次的大修費用在500萬元左右，是本次技改費用1100萬元的一半，但是大修只能在原來結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上更換鍋爐備件，不能從根本上改變鍋爐結(jié)構(gòu)。

如果垃圾焚燒鍋爐徹底改造后，盡管一次性投入較大，但徹底改變了原來鍋爐受熱面布局不合理的狀況，降低了磨損，延長了鍋爐運行周期，減少了點火次數(shù)。同時，由于尾部受熱面的增加，提高了鍋爐的熱效率。經(jīng)測算，改造后鍋爐的供電標煤耗在400g/kwh左右（原來550g/kwh），鍋爐蒸發(fā)量由原來的35t/h增加到45t/h，每年可以節(jié)約資金240萬元，投資回收期為5年。

11結(jié)語

從以上論述可以看出，改造后垃圾發(fā)電不僅具有較好的經(jīng)濟效益，還有良好的生態(tài)效益和社會效益。垃圾焚燒電廠的建成和成功運行，為該省在“無害化、減量化、資源化”處理城市生活垃圾、有效解決環(huán)境污染問題等諸方面進行了積極的探索，做出了突出的貢獻，為解決“具有中國特色的城市生活垃圾發(fā)電”開創(chuàng)了先河，樹立了典范。

參考文獻

[1]時瑞生.城市垃圾發(fā)電鍋爐技術(shù)特性的分析[J].應用能源技術(shù)，2008，06：27-29.

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