關于生活垃圾焚燒熱電聯產及區域集中供熱的探索與實踐

吳永新 狄耀軍 姚留鎖

摘要：隨著新農村的建設、城市化進程不斷加快，生活垃圾清潔、環保、無害化處理已成為重要的研究課題。而生活垃圾焚燒發電已成為目前最經濟、最環保的處理方式之一，垃圾焚燒發電項目既符合國家節能減排工作要求又符合產業政策的導向。

關鍵詞：生活垃圾；熱電聯產；供熱；實踐

中圖分類號：X799.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）05-0230-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.136

Abstract： With the construction of new rural areas and the acceleration of urbanization， the clean， environmentally friendly and harmless disposal of domestic garbage has become an important research topic. At present， domestic waste incineration power generation is one of the most economical and environmentally friendly treatment methods. The waste incineration power generation project meets the national energy conservation and emission reduction requirements and industrial policy guidance.

Keywords： Domestic waste； Cogeneration； Heat supply； Practice

隨著生活垃圾焚燒發電新技術的不斷運用，能夠實現生活垃圾處理“科學環保、達標排放、回收能源、循環利用”等目標，實現生活垃圾資源回收利用、循環使用。提升生活垃圾焚燒發電廠的管理水平、運行經驗，垃圾焚燒發電處理和資源化利用已經成為成熟的產業，較好的實現了廢物轉能源的功能。同時由于生活垃圾焚燒發電項目可以大大減少生活垃圾的填埋量，節約大量填埋生活垃圾的土地資源，減少因填埋生活垃圾造成對地下水和填埋場周邊環境的大氣污染。因此生活垃圾焚燒發電技術正在向大型化、高效化、專業化、節約型方向快速發展。

1 區域集中供熱課題的提出背景

隨著寧波固廢處置靜脈產業園區功能的不斷完善，配套企業不斷建成投產，部分園區企業對工業蒸汽的需求日益迫切。為配合國家依法堅決取締燃煤小鍋爐、推廣集中工業企業供熱的政策推行，進一步提升園區綜合經濟、環境效益，光大寧波公司積極探索熱電聯產的可行性，寧波公司走訪周邊企業，積極拓展熱力市場，成功實現了向周邊兩家提供蒸汽，原用戶關停了燃油鍋爐，項目的實施既減少區域污染物的排放，又減少了用汽的成本，又改善了園區環境，提升了園區的綜合競爭力。

光大環保能源（寧波）有限公司（以下簡稱寧波公司），位于寧波市北侖區郭巨街道長浦一號，寧波公司占地75畝，分兩期建成：一期建設規模為2臺500t機械焚燒爐+1臺20MW汽輪發電機；二期擴建1臺500t機械焚燒爐+1臺12MW汽輪發電機，日處理入爐垃圾量1500t，環保排放執行歐盟2010排放標準，公司2016年取得浙江省生活垃圾處理無害化AAA評定、浙江省工業旅游基地、全國綠色標桿示范企業等榮譽稱號。

2 生活垃圾焚燒熱電聯產及區域集中供熱的實施

光大寧波公司與用汽單位確定供熱規模、供熱方案后，分別對寧波公司內部系統、對外供熱管線進行施工；供熱管道的改造按照用汽企業用汽的時間先后，分二次建成，分別對甲、乙企業完成寧波公司廠區外的供熱蒸汽主管道、分支管道等安裝工作，供熱蒸汽主管道經過沖管合格后投用。光大寧波公司對內供熱管網改造工作：汽源由#1、#2汽輪機一級抽汽提供，對甲企業廠區內供熱管道沿廠區西側架空布置經#3門崗地埋管后出廠；對乙企業廠區內供熱管道Φ219*6沿電氣配電室與化水分析室走廊架空布置，然后沿廠區東側經#2門崗地埋管后出廠。為了提高供汽的穩定性、可靠性、安全性，公司內部汽機間抽汽系統改造與供熱母管改造：將一、二期汽輪機一級抽汽已建的Φ108*4管道經擴容改為Φ133*4.5管道；與汽機房南側Φ219*6的供熱母管進行對接，同時在此管道上安裝與之管道相匹配的手動隔離閥、疏水閥、流量計和壓力表等。在#1、#2汽輪機4米夾層一抽逆止閥后各加裝一個快關閥，確保汽輪機故障停運時的快速隔離。在#1汽輪機一抽快關閥后增設三通閥，經擴容改為Φ133*4.5的管道對接至供熱母管，實現隔離和調整運行方式的作用。

3 熱電聯產經濟效益分析

3.1 汽機一段抽汽對外供熱系統概述

寧波公司配套一臺20MW的凝汽式汽輪發電機組（以下稱“1號機”）和一臺12MW的凝汽式汽輪發電機組（以下稱“2號機”）。正常運行中，1、2號機的一段抽汽分別經過各自機組的抽汽逆止閥、電動隔離門、快關閥最后進入一段抽汽母管，1號機一段抽汽供三臺爐一級空預器供熱，2號機一段抽汽向熱用戶供熱。供熱系統如圖1所示：

因運行中1、2號機一段抽汽壓力不同，故管路中間設有隔離閥，可實現正常運行情況下的隔離和調整1、2號汽輪機不同運行方式情況下，保證不間斷對外供汽的作用。

核定的可向熱用戶最大供汽能力：

每臺焚燒爐一級空預器額定用汽量為3.605 t/h，三臺焚燒爐共有6臺一級空預器，即三臺焚燒爐一級空預器額定總用汽量為3.605*6=21.63t/h，1、2號汽輪機一段最大抽汽量為25+8=33 t/h，故我司汽輪機抽汽在滿足三臺焚燒爐一級空預器用汽的情況下，最大可具備向熱用戶提供33-21.63=11.47 t/h的供汽能力，見表1。

3.2 供熱經濟效益分析

3.2.1 成本

（1）蒸汽成本：以2號機實際運行情況為例，汽機抽汽（1.10MPa，293℃，過熱蒸汽）的焓值為3032.44kJ/kg，排汽（0.0083MPa，45℃）的焓值為2577.28kJ/kg，經計算得出，蒸汽自一段抽汽口至排汽焓降為455.16kJ/kg；每噸抽汽發電能力：455.16*1000/3600=126.43kwh/t，按焚燒廠用電率13.49%折算，則每噸抽汽售電能力為：126.43*86.51%=109.37kwh/t；每噸抽汽成本為：109.37*0.66=72.19元。2016年度總供汽18312t，則蒸汽總成本為：18312*72.19=1321893元。（2）除鹽水成本：我司采用自來水經過水處理（反滲透+EDI工藝）制成除鹽水，設計制水能力45t/h。制水成本包括自來水成本9.42元/t、耗電成本2.18元/t、設備檢修維護成本0.8元/t、藥品藥劑成本1.2元/t，則除鹽水單項成本共13.6元/t。2016年總供汽18312t，汽水損耗率按3%考慮，則除鹽水總成本為：18312*13.6*1.03=256514.5元。投資（建設、安裝）成本：供熱管道總投資成本為67.5萬元，按十年均攤，每月成本為0.56萬元，則2016年度成本為6.75萬元。運行維護成本：包括檢修、維護、備品備件及流量計的校驗等費用，按1萬元/年核算。

3.2.2 收入

2016年全年對外供汽18312t，按平均每噸汽215元計，則2016年供熱收入（含稅）為：18312*215=3937080元。

3.2.3 經濟效益分析

4 實現熱電聯產對生產經營指標的影響

4.1 供熱對噸入廠垃圾上網電量超280kwh的影響

2016年全年對外供汽18312t，按噸汽可發電126.43kw·h計，相當于減少機組發電量2315186.16度，焚燒廠用電率按實際13.49%計，相當于減少上網電量2002867.5度，相關指標列表對比如表3所示：

對比上表數據，全年供熱降低噸入廠垃圾上網電量2.98kwh/t，導致實際平均售電單價上升了0.0013元/度，全年售電單價的變化相當于增加售電收入：0.0013*20747.51=26.97萬元。

4.2 對汽機汽耗的影響

從表4中可以看出，汽機真空正常控制在-（90-93）KPa范圍內，由于供熱的影響，汽機汽耗有小幅上升趨勢，供熱在2～3t/h左右，對汽耗的影響較小。

4.3 對綜合廠用電率的影響

從上表可以看出，供熱對全年綜合廠用電率的影響為0.13%。

4.4 對噸入爐垃圾發電量的影響

從上表可以看出，供熱導致全年噸入爐垃圾發電量及噸入爐垃圾上網電量均降低3.69kwh。

4.5 對機組運行方式的影響

自對外供熱系統投運以來，經過運行方式的切換和運行參數的對比，確定運行方式為：1號機正常負荷在18～21MW范圍內，“壓控”運行狀態，一段抽汽接帶1、2、3號爐一級空預器運行，產生的疏水回收至1號除氧器；2號機正常負荷定為10MW，“功控”狀態，一段抽汽壓力為1.10MPa，溫度為293℃，接帶對外供熱系統運行，無回水；1、2號機一段抽汽管路隔離閥正常處于關閉狀態。原因闡述如下：

（1）1、2號機一段抽汽均為不可調整抽汽，滿負荷狀態下，壓力分別為1.3MPa和1.45MPa（實際試驗參數），存在0.15MPa的壓差，若將1、2號機一段抽汽系統聯通，則高壓側蒸汽會流向低壓側一抽管道，可能威脅機組安全運行，特別是在雷雨季節，當外供電線路受雷擊跳閘后，若孤網運行不成功，一段抽汽聯通供熱可能導致事故擴大。

正常運行中，由于垃圾焚燒爐的特性，汽機負荷一直處于動態的變化過程中，若將1、2號機一段抽汽系統聯通，綜合考慮空預器進汽壓力、出風溫度、疏水是否不暢導致管道水擊等因素，對負荷的調整和運行的穩定性方面帶來較大的難度。

因此根據運行中1、2號機一段抽汽不同的壓力，故管路中間設有隔離閥，實現了既可隔離，又可調整如1號機或2號機其中一臺汽輪機檢修，仍可以對外連續不間斷供熱，保證連續穩定對外供熱的運行方式。在對外供熱期間，目前沒有中斷過一次供熱，確保供熱可靠性100%。

4.6 熱電聯產的綜合效益

原來用汽單位減少設備了的投資，運行人員、維護成本也大為減少，同時用汽時間、量不受限制，能夠滿足連續生產的要求，綜合成本有明顯降低。

2016年度，寧波公司實現對外連續、穩定供熱18312t，根據電力行業熱力計算數據，以噸標煤產汽6.3t計，2016年為社會節約標煤2906.67t，相當于減少CO2排放7246.32t（按每千克標煤燃燒排放溫室氣體CO2量2.493kg計算），寧波公司可減少因垃圾熱值提高導致噸入廠垃圾上網電量超280kwh/t帶來的經濟損失，以進一步改善了公司生產經營狀況。寧波公司2016年熱電聯產產生的凈利潤超過200萬元，且隨著供熱量的增加，其經濟性將進一步增加。

5 結論

光大國際寧波公司通過探索、技術改造，成功實現了已經投運的生活垃圾焚燒發電項目對園區企業供熱的目標，進一步釋放了生活垃圾焚燒發電廠清潔、低碳的功能，提高能源的綜合利用新效能，探索、建立了垃圾焚燒發電的綠色低碳循環發展供熱的新模式。積極打造生活垃圾焚燒發電行業的循環、高效、集約型發展示范，為實現更高層次上發展與集約、人與自然、環境與經濟、企業與社會的和諧做出更大的貢獻。

參考文獻

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收稿日期：2018-03-28

作者簡介：吳永新（1972-），男，碩士研究生，高級工程師，研究方向為環境工程與科學專業。