摘要:隨著城市規(guī)模逐年擴(kuò)大,2010年某市區(qū)人口已達(dá)到70萬(wàn),市區(qū)城市生活垃圾逐年增長(zhǎng),目前垃圾量已達(dá)到800噸/天,按照當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)焚燒垃圾能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足目前城市垃圾處理量。對(duì)該垃圾發(fā)電廠進(jìn)行技術(shù)改造。一期改建裝機(jī)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(jī)組,城市生活垃圾處理量400天/噸,年增加垃圾處理量20萬(wàn)噸。改造工期共計(jì)80天,項(xiàng)目總投資估算:1150萬(wàn)元。
關(guān)鍵詞:垃圾焚燒鍋爐;改造;垃圾處理量20萬(wàn)噸;效益分析
1改造工程簡(jiǎn)述
某環(huán)保電廠原裝機(jī)規(guī)模為2×6MW抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)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(jìn)行改造(2000年國(guó)產(chǎn)第一代試驗(yàn)技術(shù),已經(jīng)運(yùn)行10年,存在較多先天設(shè)計(jì)和設(shè)備缺陷),在原址對(duì)1#鍋爐進(jìn)行改造,蒸發(fā)量達(dá)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(jī)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(jī)組,城市生活垃圾處理量400噸/天,年增加垃圾處理量20萬(wàn)噸。
二期改造裝機(jī)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(jī)組,主要供汽。
根據(jù)企業(yè)發(fā)展需要,目前只對(duì)一臺(tái)鍋爐進(jìn)行改造,根據(jù)該城市垃圾增長(zhǎng)情況,逐漸分批對(duì)后兩臺(tái)鍋爐實(shí)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(diǎn)。
①異重流化床的穩(wěn)定燃燒。對(duì)于焚燒垃圾,由于垃圾的比重相對(duì)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(jìn)行焚燒,有可能影響流化床燃燒的穩(wěn)定性,投入的垃圾會(huì)在流化床中發(fā)生偏析,而導(dǎo)致流化床流化狀態(tài)的惡化和燃燒的不完全。浙江大學(xué)熱能工程研究所開(kāi)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(shí)驗(yàn)及工程運(yùn)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(shí)比重度大的顆粒度大得多。異重流化床的這個(gè)特點(diǎn)可以用來(lái)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(xué)開(kāi)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(yùn)行過(guò)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(guò)大量湍流球的大面積接觸反應(yīng),實(shí)現(xiàn)了高效脫硫,可將Nox、SO2和HCL等氣體排放控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。爐渣呈干態(tài)排出,無(wú)渣坑廢水。垃圾庫(kù)內(nèi)的滲瀝水通過(guò)專(zhuān)門(mén)的噴散霧化裝置進(jìn)入爐內(nèi)焚燒處理。
③采用特殊的風(fēng)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(yù)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(guò)布風(fēng)裝置及燃燒設(shè)備的專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì),可允許類(lèi)似橡膠鞋類(lèi)等物體進(jìn)爐充分燃燒。同時(shí)通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的布風(fēng)板,輔以專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的定向風(fēng)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(shí)使較細(xì)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(zhǎng)期運(yùn)行。
④因沒(méi)有機(jī)械運(yùn)行部件,耐久性好,使用壽命長(zhǎng)。
⑤具有負(fù)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(jiǎn)捷的床下點(diǎn)火方式。點(diǎn)火控制可在集控室內(nèi)操作。
⑦為適應(yīng)城市生活垃圾熱值隨季節(jié)變化的影響,達(dá)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(jià)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(biāo)高抬高,上升6米
(3)尾部煙道向后擴(kuò)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(biāo)對(duì)比
本次改造,是對(duì)原鍋爐進(jìn)行一次較大的改造,把原來(lái)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(biāo)方案改造前后對(duì)比:
1鍋爐負(fù)荷量由原來(lái)的35t/h增量到45t/h。
2垃圾量由原來(lái)的200t/h增量到400t/h。
3煤耗由原來(lái)的600克減量到400克以下。
4鍋爐效率由原來(lái)的76%提升到78%。
5鍋爐各風(fēng)機(jī)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(yàn)。喬司電廠在2002年運(yùn)行,所投用的配套設(shè)備和運(yùn)行模式和該垃圾發(fā)電廠完全相同。運(yùn)行到2007年時(shí),和目前的垃圾環(huán)保電廠一樣處于特殊困難時(shí)期,不改造就沒(méi)有出路,加之當(dāng)?shù)丨h(huán)境環(huán)保要求和煤價(jià)飆漲,一度無(wú)法運(yùn)行,甚至關(guān)門(mén)停產(chǎn)。2008年此廠根據(jù)需要迫不得已進(jìn)行了改造。目前已經(jīng)投入運(yùn)行,通過(guò)考查論證,此廠目前運(yùn)行狀況良好,經(jīng)濟(jì)效益快速增長(zhǎng),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(yàn)對(duì)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(wú)償?shù)募夹g(shù)服務(wù)。
7建設(shè)周期
計(jì)劃工程建設(shè)期6個(gè)月,裝機(jī)規(guī)模為1×45t/h異重循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐,單臺(tái)鍋爐年處理生活垃圾量約20萬(wàn)噸。
前期準(zhǔn)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(jī)建設(shè)10天,電氣輸電建設(shè)15天,鍋爐水壓試驗(yàn)5天,鍋爐烘爐、吹管5天,機(jī)組調(diào)試、并5天,合計(jì)工期180天。
8投資估算和效益分析
(1)項(xiàng)目總投資估算:1150萬(wàn)元
本投資估算按電力工業(yè)部電建[1997]127號(hào)文頒發(fā)的《電力工業(yè)基本建設(shè)概預(yù)算管理制度及規(guī)定》進(jìn)行編制。
(2)工程量及材料價(jià)格
工程量。根據(jù)提供的工程量計(jì)列。
材料價(jià)格。裝置性材料價(jià)格及建筑工程價(jià)格,按照1997年頒發(fā)的《山東省電力建設(shè)材料綜合預(yù)算價(jià)格》中規(guī)定的價(jià)格,并參考2002年華東區(qū)域建設(shè)材料價(jià)格進(jìn)行調(diào)整。
(3)分項(xiàng)投資估算
項(xiàng)目設(shè)計(jì)費(fèi):30萬(wàn)元,設(shè)備費(fèi)總價(jià)的5%。
鍋爐鋼材設(shè)備費(fèi):600萬(wàn)元。
鍋爐耐火爐塔設(shè)備費(fèi)如下:
爐膛爐墻耐火耐磨澆注料約10萬(wàn)元,分離器爐墻耐火耐磨澆注料約100萬(wàn)元,豎井煙道耐火耐磨澆注料、耐火磚約80萬(wàn)元,風(fēng)室爐墻耐火耐磨可塑料約10萬(wàn)元。
安裝費(fèi):200萬(wàn)元(含拆除費(fèi)80萬(wàn)元,安裝費(fèi)120萬(wàn)元)。
輔機(jī)設(shè)備費(fèi)和電氣儀表費(fèi)如下:DCS控制系統(tǒng)約20萬(wàn)元,電動(dòng)一次
測(cè)量元件約60萬(wàn)元,電力電纜約10萬(wàn)元,通信電纜約10萬(wàn)元,各輔機(jī)電動(dòng)機(jī)約20萬(wàn)元。
9經(jīng)濟(jì)分析
設(shè)計(jì)目標(biāo)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(jì)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(chǎng)煤價(jià)600元/噸,一年的可節(jié)約煤炭資金為:4000噸×600元/噸=2400000元=240萬(wàn)元,每年可節(jié)約煤炭資金240萬(wàn)元,投資預(yù)計(jì)回收年限為投資費(fèi)用/回收費(fèi)用/年=1150萬(wàn)元/240萬(wàn)元/年≈5年(注:每年的垃圾增量和檢修費(fèi)用不在計(jì)算之內(nèi))。
10垃圾焚燒鍋爐大修與技改的經(jīng)濟(jì)分析比較
該垃圾發(fā)電廠現(xiàn)有的兩臺(tái)循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐自建廠以來(lái),基本上要每隔兩三年就要大修一次,每次的大修費(fèi)用在500萬(wàn)元左右,是本次技改費(fèi)用1100萬(wàn)元的一半,但是大修只能在原來(lái)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(lái)鍋爐受熱面布局不合理的狀況,降低了磨損,延長(zhǎng)了鍋爐運(yùn)行周期,減少了點(diǎn)火次數(shù)。同時(shí),由于尾部受熱面的增加,提高了鍋爐的熱效率。經(jīng)測(cè)算,改造后鍋爐的供電標(biāo)煤耗在400g/kwh左右(原來(lái)550g/kwh),鍋爐蒸發(fā)量由原來(lái)的35t/h增加到45t/h,每年可以節(jié)約資金240萬(wàn)元,投資回收期為5年。
11結(jié)語(yǔ)
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(jì)效益,還有良好的生態(tài)效益和社會(huì)效益。垃圾焚燒電廠的建成和成功運(yùn)行,為該省在“無(wú)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(wèn)題等諸方面進(jìn)行了積極的探索,做出了突出的貢獻(xiàn),為解決“具有中國(guó)特色的城市生活垃圾發(fā)電”開(kāi)創(chuàng)了先河,樹(shù)立了典范。
參考文獻(xiàn)
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