淺析城市垃圾焚燒發(fā)電項目的前期規(guī)劃

董元龍

【摘? 要】本文結(jié)合等離子氣化技術(shù)在城市垃圾焚燒發(fā)電廠中的應用，以貴州省某城市垃圾焚燒發(fā)電項目為例，對此類工廠的前期規(guī)劃進行探討。從工藝規(guī)劃、廠址選擇、廠區(qū)規(guī)劃、廠區(qū)綠化等方面進行了總結(jié)和說明。

【關鍵詞】等離子氣化;規(guī)劃;選址

1、前言

隨著經(jīng)濟和城市建設的飛速發(fā)展，城市生活垃圾的產(chǎn)量也相應迅猛增加，生活垃圾出路難的問題日益突出。現(xiàn)在很多城市通常采用填埋、堆肥、常規(guī)焚燒等處理方式，本文介紹一種新型等離子氣化處理技術(shù)。采用等離子氣化技術(shù)處理垃圾無論從排煙、排渣、排水各方面指標較好，對生態(tài)環(huán)境影響較小，能實現(xiàn)垃圾處置減量化、資源化、無害化，有利于走可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟的道路。本文以貴州省某城市垃圾焚燒發(fā)電項目（此項目采用等離子氣化處理技術(shù)）為例，根據(jù)新工藝要求，結(jié)合國外先進的設計理念對此類工程項目的前期規(guī)劃進行總結(jié)和說明。

2、工藝規(guī)劃

2.1? 工藝簡介

現(xiàn)在國內(nèi)外通常采用的垃圾焚燒技術(shù)有硫化床、爐排爐、熱解法等，這些技術(shù)普遍存在垃圾不充分燃燒的問題，同時伴隨著二次污染。采用等離子氣化處理技術(shù)，可使二氧化碳排放比常規(guī)焚燒減少了近40%，無二氧化硫、二惡英排放，氮化物減少了近85%，在很大程度上解決了這個技術(shù)難題。

等離子氣化處理垃圾技術(shù)是利用氣體同電弧接觸而產(chǎn)生的一種高溫、離子化和傳導性的氣體，其高達5500℃的高溫氣體進入氣化爐內(nèi)，將垃圾粉碎成組成它們的基本元素。它將垃圾轉(zhuǎn)換成燃氣（1000℃）和無機殘渣（1600℃）。氣化后產(chǎn)生的可燃氣體，凈化后進入燃氣鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽發(fā)電。

2.2? 建設規(guī)模規(guī)劃

根據(jù)當?shù)氐睦贌枨罅亢蜕罾慕M成成分進行分析，經(jīng)過嚴格調(diào)研和實驗，以確定垃圾處理量和工藝生產(chǎn)要求。根據(jù)生活垃圾產(chǎn)量及預測，至2020年垃圾量將達到600t/d，工程設計日處理垃圾量為600t，全年處理垃圾量19.98×10t。垃圾處理采用1臺600t/d等離子氣化爐，其熱力發(fā)電系統(tǒng)采用1臺20t/h余熱鍋爐、1臺51t/h燃氣鍋爐配1臺15MW凝汽式蒸汽發(fā)電機組。對于等離子氣化爐液態(tài)排渣，設置年產(chǎn)量10000t泡沫玻璃生產(chǎn)線。燃氣凈化工藝采用3級除塵+3級脫硫+脫氯系統(tǒng)。

3、廠址選擇

垃圾焚燒發(fā)電廠既屬電力工程，又屬于環(huán)保項目。廠址選址應符合城市總體規(guī)劃、環(huán)境保護規(guī)劃和垃圾處理政策。

3.1? 符合規(guī)劃要求

防止二次污染是廠址選擇的首要原則。在保證安全距離的前提下，應盡量靠近垃圾集中產(chǎn)生源，以降低垃圾運輸成本。垃圾的平均單程運距不宜過長，應與環(huán)衛(wèi)部門協(xié)商確定，大城市可規(guī)劃分區(qū)建垃圾焚燒電廠，中小城市帶可進行區(qū)域化規(guī)劃和建設。同時，應盡可能將廠址選在區(qū)域或城市的常年主導風向的下風側(cè)，減少對城市環(huán)境的影響。

3.2? 水源利用

垃圾焚燒發(fā)電廠對于水源的需求至關重要，合理的利用水資源是垃圾焚燒發(fā)電廠選址的重要影響因素。一般水源采用三種方式：1）、河道取水。2）、地下水。3）、雨水收集。

利用河道取水時，廠址應選在生活飲用水源的下游。一般河道水源根據(jù)季節(jié)不同，分為豐水期和枯水期。為保證廠區(qū)持續(xù)供水，可在廠區(qū)內(nèi)修建滿足生產(chǎn)用量的蓄水池。此蓄水池同時可作為廠區(qū)內(nèi)的雨水收集使用。

3.3? 產(chǎn)業(yè)聯(lián)合

垃圾焚燒電廠具有焚燒爐效率低及廠用電率高等特點，全廠效率比普通小型燃煤電廠要低。為了提高其經(jīng)濟性，減少財政補貼，選址宜靠近常年穩(wěn)定熱負荷需求中心，進行熱電聯(lián)供。

4、廠區(qū)規(guī)劃

通過兩個工廠的廠區(qū)布局進行對比，來說明采用等離子氣化技術(shù)的垃圾焚燒發(fā)電廠的布局特點。

以英國提斯谷項目（Tees Valley Renewable Energy Facility）為例，該項目位于英國北部希爾桑德斯提賽德地區(qū)（Seal Sands，Teesside）。該城市垃圾處理規(guī)模為950t/d，年處理量近350000t（設計按365天年時基數(shù)）。采用1臺G65等離子氣化爐，垃圾儲存系統(tǒng)為3個1400m儲存罐，發(fā)電采用2套燃氣輪機+1套蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)，總發(fā)電量49MW。工廠由下列系統(tǒng)組成：垃圾預處理系統(tǒng)、垃圾輸送及儲存系統(tǒng)、氧氣制造系統(tǒng)、等離子氣化系統(tǒng)、燃氣凈化系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)。廠區(qū)布局如圖一所示：

以貴州省某城市垃圾焚燒發(fā)電項目為例，該項目工程設計日處理垃圾量為600t，全年處理垃圾量19.98×104t。垃圾處理采用1臺600t/d等離子氣化爐。工廠由下列系統(tǒng)組成：垃圾處理系統(tǒng)、等離子氣化系統(tǒng)、垃圾輸送及儲存系統(tǒng)、燃氣凈化系統(tǒng)、熱能利用系統(tǒng)、制泡沫玻璃系統(tǒng)等組成。廠區(qū)布局如圖二所示：

以上兩個工廠均采用了現(xiàn)階段最先進的等離子氣化技術(shù)。根據(jù)其工藝生產(chǎn)要求和當?shù)氐膶嶋H條件，分析其中的共同點和特殊性。

4.1? 廠區(qū)布局的共同點

（1）等離子氣化爐、鼓風機房、脫硫廠房、燃氣鍋爐以及汽機間呈“一”字型布置。垃圾在等離子氣化爐中燃燒產(chǎn)生的可燃氣體，經(jīng)脫硫廠房的凈化后，進入燃氣鍋爐進行燃燒，產(chǎn)生的蒸汽進入汽機間發(fā)電。整個過程順序進行，通過管道將其連接起來。

（2）廠區(qū)中部布置一定規(guī)模的儲水設施。

（3）升壓站靠近汽機間，減少電的運輸距離，同時靠近廠區(qū)邊緣布置，方便送出。

（4）在廠區(qū)出入口設置汽車衡，垃圾運輸車輛和輔助燃料運輸車輛的進出均需稱量。

（5）在升壓站的冬季主導風向的下風側(cè)布置冷卻塔。

（6）化學水處理站及水池布置在垃圾庫的固定端側(cè)，減少廢水輸送距離。

4.2? 貴州省某城市垃圾焚燒發(fā)電項目廠區(qū)布局的特點

（1）由于我國大部分地區(qū)的生活垃圾熱值達不到要求，燃燒過程中需要添加輔助燃料。該項目加入煤矸石、焦炭、石灰石、秸稈、廢棄輪胎等。本項目廠區(qū)需布置干煤棚，主要儲存煤矸石、焦炭。

（2）本項目中的垃圾庫大致分三部分組成：垃圾卸料間、破碎料垃圾庫和成品垃圾庫。垃圾經(jīng)過預處理、破碎、儲藏等工序達標后進入鍋爐房。由于英國居民已養(yǎng)成垃圾分類的意識，垃圾車將分好類的垃圾按不同類別卸載到垃圾庫，通過簡單的處理，就可進入電離氣化爐進行焚燒，且其燃燒值高，利用率得到大大提高，因此英國提谷項目的垃圾處理系統(tǒng)工藝則比較簡化。

（3）廠區(qū)布局充分結(jié)合自然地形進行設計。主要建筑物的長邊盡量順等高線布置，以減少土方工程量，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。垃圾庫利用廠房兩邊的高差地勢設計，垃圾運輸坡道也可以順高一側(cè)場地爬到建筑的二層。物料通過皮帶機提升到等離子氣化爐的爐頂后，方可進入爐內(nèi)。將等離子氣化爐布置在自然標高較低的區(qū)域，減少垃圾庫到等離子氣化爐的運輸高度。

5、結(jié)語

等離子氣化技術(shù)在城市垃圾焚燒發(fā)電項目中的應用，在國內(nèi)尚屬于起步階段，隨著城市建設的發(fā)展和環(huán)保要求的提高，此技術(shù)將得的推廣。本文主要通過國外已建項目與貴州省某城市垃圾焚燒發(fā)電項目的綜合對比，總結(jié)出類似項目在廠址選擇、總平面布置、工藝流程上的共同點和特殊性。

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