垃圾焚燒發電廠的設計要點

徐維

摘要：隨著我國經濟的快速發展、城市化水平不斷提高，垃圾產生量與日俱增，垃圾無害化處理處置已成為生態環境領域的突出問題。垃圾焚燒可以實現其能源化資源化利用，減容、減量效果明顯，處理速度快，節約土地資源。不僅充分利用垃圾的熱值，又能對燃燒產生的有害成分進行集中處理，減少對環境的污染。垃圾焚燒發電已經成為國際上處理垃圾和危險廢物的主流技術。

垃圾焚燒廠的設計需要具備行業資質的設計院，滿足國家標準及行業要求進行整體設計;在過程中，總結一些關鍵要點如下。

關鍵詞：垃圾焚燒發電;設計要點

一、系統規模

垃圾電廠的規模需根據以下幾點確認：

A.服務區面積及運輸范圍;

B.服務區人口及增長率

C.單人日均垃圾產生量;

D.服務區垃圾收運率;

E.是否有同質垃圾;

項目規模設計首先需明確服務范圍，考慮到運輸周期及時間，正常范圍應該是以項目地為圓心，半徑在40-60公里的圓形覆蓋面積;對于地形較為狹長或服務區域有大量水域、森林、保護地等人煙稀少區域，需特殊考慮有無其他區域的保有垃圾量補充，避免建成后實際收運量與設計值偏差較大;其次應核實服務區域的人口規模，根據過去5年以上的年人口統計，合理推算人口增長率，包含固定及流動人口，對于經濟發達區域或旅游熱點區域需考慮額外的季節性、時段性加成;再次根據實際環衛的日均統計，人均垃圾的產生量目前也有一定的增長：農村人口的人均垃圾量從0.8千克/日增致0.9-1.0千克/日，城鎮人口的人均垃圾量在0.9千克/日增致1.1-1.2千克/日，不同的月份也有一定的差異，在設計時應根據當地環衛處的收運量數據折算當地人均垃圾量為準，需考慮月最大變動系數;垃圾收運率在經濟發達地區的已基本達到95%-100%，在經濟欠發達區域只有60%-70%，對于計算達到設計年限有一定影響;最后需考慮是否有其他同質垃圾量，目前市場反饋不僅僅是生活垃圾，部分工業垃圾也急需處理。根據CJJ90的要求，性質與生活垃圾類似的工業垃圾也可以燃燒處理;設計時需考慮服務區域是否有此部分需求;同樣的市政污泥、藍藻等也可以按一定比例入爐摻燒，這部分的垃圾量需根據當地政府的要求做統一的規劃。

綜上，設計日垃圾處理量=（服務區個人日平均垃圾產生量*服務區規劃人數+其他垃圾產生量）*月最大變動系數。

月變動系數=服務區月平均每日垃圾產生量/服務區年平均每日垃圾產生量，取月份最大值。

二、占地面積

垃圾焚燒廠區除了主生產區及輔助生產區外，需要配套的生活區域，包含員工食堂及倒班宿舍，國內有一定實力的投資方還會考慮打造花園式工廠，在廠區設置水景、運動場、科普教育中心等輔助建筑;根據CJJ90的要求，全場綠化率宜控制在30%以內。

根據不同規模的規模配比，總結出不同系統配比所對應的占地面積，詳見下表：

三、燃料特性

當項目在前期規劃時，應對燃料做工業、元素分析，物理成份分析及采樣和特性分析，過程應符合現行行業標準《城市生活垃圾采樣和物理分析方法》CJ/T3039 中的有關規定。

如多種燃料混燒，特別是摻燒部分工業垃圾，需保證燃料熱值的均衡性;當熱值超過3000Kcal/Kg時，需考慮適當噴入滲濾液濃液至給料斗，降低熱值;當燃料中硫成份偏高時，需考慮余熱鍋爐尾部受熱面采用堆焊處理，減小煙氣對設備的腐蝕。

四、外部接口

外部接口主要指廠區與紅線外對接的市政水、電、氣等接口。水方面包含供水與排水，供水主要是生產用水及生活用水，排水主要指工業及生活污水排口和雨水排口;電方面主要是接入系統和備用電源的接口位置;氣主要指點火及輔燃的天燃氣部分的接口。在項目初期，需要與政府相關部門對接好外部接口位置及標高，合理規劃全場的豎向布置及雨水、消防、電纜的走向，提前設計預埋穿路套管，可有效避免廠區道路鋪設后的二次開挖。

五、垃圾接收、儲存與輸送系統

垃圾焚燒廠設置的汽車衡，需考慮進廠垃圾車及物料車的稱重，汽車衡數量不應少于2臺;汽車衡之間的凈空宜大于1.5米;當汽車衡采用淺基坑設計時應充分考慮排水的坡向，如有條件可設置雨棚。

垃圾坑的容量設計應以入廠垃圾量堆存時間為5-7天為準;結構設計上應充分注意垃圾池底部轉角處的防腐防滲設計，垃圾坑頂部的鋼結構應加強防腐等級及密封強度。

垃圾焚燒廠采用的垃圾抓斗吊，應充分考慮燃料倒運、造堆、抓取的時間;垃圾的發酵及析出滲濾液后，密度會由入廠的0.45噸/立方米增至0.7噸/立方米，建議抓斗配套的吊車選取提高一個等級;抓斗控制室的觀察窗應設計有效的玻璃除霧裝置;垃圾吊控制電纜及檢修通道宜布置在投料口側。

六、焚燒系統

垃圾焚燒廠的焚燒目前采用的機械爐排爐在設計時對煙風系統需注意，除了正常的一次、二次、爐膛冷卻風，部分機械爐還需考慮密封風等;

加熱后的一次熱風分別接入灰斗，應注意彎頭及變徑管對阻力的影響;在爐排燃盡端的一次風接口，建議增設就地吸風口，便于調節爐排的溫度，防止超溫結焦。

二次風機一般布置在鍋爐單側，前后拱接口均布在鍋爐兩側，設計需注意與風道與余熱鍋爐的平臺扶梯相碰的問題;在引入煙氣再循環系統后，需特別考慮再循環與二次風的比例關系，當需要共用風機時，需對風機做額外的高溫防腐處理。

七、煙氣處理系統

煙氣處理系統的配置除滿足國標排放要求外，還應符合項目當地煙氣的排放特殊的要求。常規的組合為“SNCR+半干法+干法噴射+活性炭噴射+布袋除塵器”;需要注意的是，SNCR的反應效率一般不超過50%，并需要準確的反應窗口，當爐膛溫度不足時，反應窗口會偏離噴槍區，降低除氮的實際效率;當煙氣處理系統含有SCR系統及濕法系統時，需考慮好GGH和SGH加熱器的合理搭配，既考慮熱量的充分回收利用，又避免引起過大的煙道阻力。

在煙道設計時，需注意煙道的截面強度，適當的增加加固肋及內撐桿;在計算支吊架荷載時，除了本體及保溫的重量，還需考慮低工況下的積灰荷載;引風機在設計時，需注意配套電機的選擇，避免煙道運行出現震動、噪音問題;煙道設計一般性不需要考慮消聲器，如有必要，需選用防腐的材料，并且盡可能減少阻力。

八、余熱利用系統

垃圾焚燒廠的余熱利用系統主要包含余熱蒸汽鍋爐、汽輪機及相關輔機;

一般性垃圾焚燒廠的汽輪發電機組的數量不超過2套，汽機總進汽量不應小于所有焚燒爐蒸發量總和的1.1倍;汽機的進汽參數應與焚燒爐的出口蒸汽參數匹配，高參數機組配置可有效提高全廠的熱效率。

參觀通道下的管道間為全廠的管廊通道，除工藝的汽水管道外，還有電儀橋架、暖通風管等。此部分設計前需提前做好布置，避免后期管道的交錯。需注意的是，如以此通道作為消防通道，電纜溝蓋板應采用加強型蓋板，同時凈空應滿足最新的消防規范要求。

九、給排水系統

垃圾焚燒廠的給排水設計應遵循“雨污分流”原則，設置獨立的污水、雨水排放系統;初期雨水的收集為獨立系統，收集后接入滲濾液處理系統，同時應可切換至廠區雨水管網。

工業、循環水系統需考慮設備搶水問題，對于一些冷卻水量較大的系統，需設計獨立的進出水母管。

地下管道應根據豎向標高合理敷設，當與市政接口標高有較大差距時，需設計緩沖池及提升泵。

地下管道盡可能的布置在廠區的綠化、景觀區域下，如穿越廠區道路或敷設在道路下，需保證0.8米以上的壓實厚度，減少通行重載車輛對管道的影響。

結束語

隨著經濟不斷發展，新技術不斷的更新，在垃圾焚燒發電廠設計上，應充分結合運行及建設的經驗，不斷更新調整設計中的細節，使成果更實用化;同時，也更應該融入三維化、智能化設計，提高設計效率。

參考文獻：

[1] CJJ 90-2009 《生活垃圾焚燒處理工程技術規范》。

[2] GB/18485-2014 《生活垃圾焚燒污染控制標準》。

[3] 建標 142-2010 ?《生活垃圾焚燒處理工程項目建設標準》。

作者簡介：

徐維（1981-）男，民族：漢族，學歷：本科，中級職稱，研究方向：垃圾焚燒電廠設計及建設。