王 雷
(上海環境工程建設項目管理有限公司,上海 200120)
我國生活垃圾焚燒發電廠建設始于1980 年代。自2000 年以來,尤其是“十二五”和“十三五”期間實現了井噴式發展。根據生活垃圾焚燒發電廠自動監測數據公開平臺實時數據,截至2023 年4月,我國在運行的生活垃圾焚燒廠總計914 座,單期規模為300~6 300 t/d。全國大部分一線到三線城市已建設了生活垃圾焚燒發電廠,其中,500 t/d×1的小型垃圾焚燒廠和500 t/d×2 的中型垃圾焚燒廠應用范圍比較廣泛?!笆奈濉逼陂g,新建生活垃圾焚燒發電廠多集中于中西部三線到五線城市,包括縣級城市(多縣聯建)。這些焚燒廠處理規模多為中小型,存在垃圾處理貼費較低和規模效益較差等問題。本研究從降本增效的角度,通過對多個典型案例進行分析,力求通過控制主廠房建筑面積、混凝土配筋量、樁基優化、滲濾液原液回噴、主蒸汽參數選擇、在線組合吹灰模式、廠用電率等7 個關鍵要素[1],采用優化設計的方法,實現中小型生活垃圾焚燒發電廠降低建設投資費用、節約運營成本和增加經濟效益的目的。
生活垃圾焚燒發電廠土建投資約占項目直接工程投資費用(第一部分工程費用) 的40%~50%。由于焚燒廠設備大部分已國產化,價格相對透明可控,大多數垃圾焚燒廠建設竣工結算突破建設總投資的主要因素是土建費用的突破。鑒于焚燒廠主廠房的建筑面積通常占焚燒廠總建筑面積的70% 以上,針對主廠房樁基礎、建筑面積和混凝土配筋量等進行優化設計,對節約土建投資造價十分重要。此外,滲濾液處理系統單位投資通常為8~10 萬元/(t·d),滲濾液原液回噴是降低滲濾液系統處理規模,從而減少其投資的有效手段。焚燒發電廠運營實踐表明:在線吹灰對于提高余熱鍋爐熱轉換效率,增加運行實際蒸發量起到了關鍵作用;主蒸汽高參數的應用對減少汽輪機汽耗,提高單位發電量具有明顯作用;降低廠用電率可以提高上網電量,增加發電收益。因此,本研究選取了以上7 個關鍵要素進行焚燒發電廠優化設計。
焚燒主廠房是垃圾焚燒廠最主要的建筑物[2]。焚燒主廠房單位建筑面積造價一般約為4 500 元/m2,控制合理的建筑面積可有效節約建設投資。
焚燒主廠房主要包括6 個結構分區:卸料大廳、垃圾池、焚燒間、煙氣間、汽機房和主控樓。不同案例中汽機房和主控樓建筑面積相對固定,另外4 個區域則尺寸差別較大。本研究著重針對前4 個建筑面積差別較大的分區面積進行分析論證。我國生活垃圾焚燒發電廠典型案例的主廠房建筑面積及主廠房主要分區面積如表1 所示。
表1 生活垃圾焚燒發電廠典型案例主廠房建筑面積比較Table 1 Main factory building floor area comparison of typical waste to energy plants
1)卸料大廳寬度分析:案例1~3 卸料大廳寬度為28.0~28.6 m,其中液壓翻蓋式卸料門占用了卸料大廳4.5 m 寬度,垃圾車回轉和卸料場地實際寬度為23.5~24.1 m??紤]到目前我國最大噸位20 t 級垃圾車長度約9.8 m,寬度約2.55 m,計算轉彎半徑為12.0 m,則卸料大廳回轉和卸料場地寬度不小于21.0 m 即可,10 t 級垃圾車有效回轉卸料場地不小于19.5 m 即可。由此可見,案例1~3中卸料大廳寬度尚存在壓縮空間。而案例4~6 卸料大廳寬度為19.0~21.0 m,采用雙開式卸料門,基本滿足大中型中轉站垃圾轉運車回轉和卸料要求。據此,建議中小型垃圾焚燒發電廠采用雙開式卸料門,根據轉運車型不同,卸料大廳寬度控制在19.5~21.0 m 為宜。
2)垃圾池尺寸分析:案例1~3 垃圾池寬度達到28.0~28.5 m,案例4~6 垃圾池寬度為20.0~21.0 m,平均垃圾儲存時間約為10 d。在推行垃圾分類后,滲濾液產生量減少至進廠垃圾量的15%以內,垃圾實際存儲發酵時間由4~5 d 縮減至2~3 d。因此,可通過縮小垃圾池面積來實現主廠房總建筑面積的優化。運行實踐表明:500 t/d×2 規模項目垃圾池寬度按24.0 m 設計,500 t/d×1 及以下規模項目垃圾池寬度按21.0 m 設計即可保證混合收集生活垃圾發酵排水需要。據此,垃圾池儲量可按7 d 計算,500 t/d×2 規模項目垃圾池推薦尺寸為45.0 m×24.0 m;500 t/d×1 規模項目垃圾池推薦尺寸為30.0 m×21.0 m。
3)焚燒間尺寸分析:焚燒間內主要布置焚燒爐、余熱鍋爐、部分鍋爐輔機及渣坑等。表1 中項目均配置荏原技術水平順推機械爐排式焚燒爐,案例1~3 兩爐中心線間距21~24 m。事實上,兩爐中心線間距18 m 即可滿足焚燒爐兩側凈寬度7 m的運營檢修需要。據此,500 t/d×2 項目焚燒間總寬度(橫向)可控制在50 m。而案例4~6 焚燒間面積基本滿足最優化尺寸,即500 t/d×1 項目焚燒間總寬度(橫向)可控制在30 m。
案例6 主廠房焚燒間占地面積比案例4 和案例5 節省約200 m2。經對比分析,主要原因是案例6 余熱鍋爐設計選用π 型鍋爐,與案例4 和案例5 設計選用臥式余熱鍋爐相比,縱向尺寸節約了7 m。據此,500 t/d×2、500 t/d×1 項目焚燒間總長度(縱向)參考案例6,建議控制在約43 m。
綜上,優化推薦500 t/d×2 項目焚燒間占地面積約2 150 m2(43 m×50 m),500 t/d×1 項目焚燒間占地面積約1 290 m2(43 m×30 m)。
4)煙氣凈化間尺寸分析:我國焚燒廠經典的煙氣凈化處理工藝為“非選擇性還原脫硝(SNCR)+半干法+干法+活性炭噴射+布袋除塵”。部分發達地區焚燒廠還設置了選擇性還原脫硝(SCR)系統設備。煙氣凈化系統設備通常布置在余熱鍋爐后,主要包括半干法反應塔、布袋除塵器、煙氣公用系統(包括活性炭儲存和噴射系統、消石灰儲存和噴射系統、石灰漿液制備和投加系統等)、飛灰存儲和飛灰穩定化處理系統等設備。表1 中2 條焚燒線的案例3 以及1 條焚燒線的案例6煙氣凈化間面積均小于同類案例。經分析,案例3和案例6 半干法反應塔及后續煙氣設備中心線與焚燒爐/余熱鍋爐中心線錯開布置,且SCR 系統設備布置在引風機上方以節約占地面積。參考兩個案例,推薦500 t/d×2 項目煙氣凈化間尺寸48 m×50 m,占地面積約2 400 m2;500 t/d×1 項目煙氣凈化間尺寸43 m×30 m,占地面積約1 290 m2。
5)汽機房尺寸分析:汽機房尺寸主要由汽輪發電機組設備尺寸決定,尺寸相對固定。500 t/d×2規模焚燒廠選用20 MW 汽輪發電機組,汽機房常規尺寸為20.0 m×32.5 m;500 t/d×1 規模焚燒廠選用12 MW 汽輪發電機組,汽機房常規尺寸為20.0 m×28.5 m。
6)主控樓面積分析:主控樓主要功能包括展示大廳、高低壓配電室、變頻器室、蓄電池間、參觀廊道、中央控制室、電子設備間、會議室、辦公室、電儀倉庫、檔案室、電纜夾層、排煙機房、廁所等。若廠區不設置獨立辦公樓,主控樓通常設置為4 層,總建筑面積按2 900 m2考慮。
在選址處用地條件允許的情況下,生活垃圾焚燒發電廠限額設計推薦主廠房建筑面積如表2所示。500 t/d×1 和500 t/d×2 項目的主廠房典型平面布置分別如圖1 和圖2 所示。其中,焚燒間和煙氣凈化間尺寸會因為焚燒爐、余熱鍋爐和煙氣設備設計參數和選型不同略有差異。
圖1 500 t/d×1 項目主廠房典型平面布置Figure 1 Typical layout plan of main factory building for 500 t/d×1 project
圖2 500 t/d×2 項目主廠房典型平面布置Figure 2 Typical layout plan of main factory building for 500 t/d×2 project
表2 生活垃圾焚燒發電廠優化設計推薦主廠房建筑面積Table 2 Recommended main factory building areas for waste to energy plants
綜上所述,通過對6 個案例焚燒廠主廠房不同分區尺寸分析和優化,推薦500 t/d×2 項目主廠房總建筑面積約為19 000 m2,比表1 中案例1~3平均節省面積約8 786 m2,按4 500 元/m2造價計算,可降低投資成本約3 953.7 萬元;推薦500 t/d×1 項目主廠房總建筑面積約為12 000 m2,比表1中案例4~6 平均節省面積約2 746 m2,按4 500元/m2造價計算,可降低投資成本約1 235.7 萬元。
生活垃圾焚燒發電廠主廠房通常采用框排架、鋼結構等混合結構型式。主廠房鋼筋混凝土用量較大的分區主要包括卸料大廳、垃圾池、汽機房和主控樓4 個框架或排架結構分區??拐鹪O防烈度均為7 度的基礎上,不同案例對主廠房內各分區混凝土結構配筋量設計差異度較大,具體如表3所示。
1)卸料大廳、汽機房和主控樓配筋量分析:6 個案例中,卸料大廳、汽機房為排架結構,主控樓為框架結構。這3 個分區鋼筋混凝土主要分布于柱、板、梁。案例4、6、7 卸料大廳單位鋼筋量控制在188~193 kg/m3,汽機房單位鋼筋量控制在195~199 kg/m3,主控樓單位鋼筋量控制在149~171 kg/m3,明顯優于另外3 個案例。初步分析,這3 個配筋量較少的案例與其余案例相比,其結構設計有如下幾個優點。①采用了高強度鋼筋,減少用鋼量。如HRB400 級鋼筋強度和HRB335 級鋼筋強度比為1.2,采用高強度的鋼筋則可節約用鋼量11.4%,而單價僅增加5%,具有明顯降本優勢。②荷載分布細化布置,適當降低動荷載。生產區域動荷載為8 kN/m2,日常人流區域荷載3~4 kN/m2,從而局部優化梁板配筋。③在保證結構安全的前提下,折減系數按實際工況合理選擇。在結構模型調試的階段,對周期折減系數、梁彎矩放大系數、梁剛度放大系數、地震信息的相關參數等予以適當選擇、正確定義,可以合理控制結構剛度、避免因過度吸收地震力而造成的配筋增大[3-4]。④梁柱跨度布置比較均勻,上部結構構件標準化,減少因跨度變化帶來的剛度突變,從而減少由此造成的配筋增大。外部造型盡量簡潔,墻體外掛材料減輕,總荷載減小,地震力減小,配筋相應減小。此外,在滿足設備要求的前提下,盡量壓縮主廠房高度。
2)垃圾池混凝土用量分析:表3 中案例3 和案例7 地下部分墻體厚度800 mm,案例1 和案例4 采用700 mm,案例5 和案例6 采用600 mm,混凝土量優化12.5%~25.0%。
3)垃圾池剪力墻配筋分析:表3 中案例3 和案例7 豎向鋼筋為C25@200,案例1 和案例5 優化為C22@200,案例6 優化為C20@200,鋼筋量分別優化22.5% 和36.0%;地下部分墻體800 mm厚時水平鋼筋為C20@150,案例1、案例5、案例6 為C18@150,此部分鋼筋量優化19.0%。
據此,表3 中案例1 和案例6 垃圾池混凝土用量和配筋量比較經濟,混凝土用量分別為5 804.11 m3(600 t/d×2)和3 506.20 m3(500 t/d×1),單位配筋量約為173~174 kg/m3。
生活垃圾焚燒發電廠主廠房4 個結構分區推薦鋼筋指標見表4,其混凝土配筋量宜控制在160~195 kg/m3。如按表4 將混凝土配筋量控制在推薦值內,表3 中案例1、案例3、案例7 每個項目可平均節約鋼筋量290 t,按6 000 元/t 單價計算,共計174 萬元;表3 中案例4、案例5、案例6 每個項目可平均節約鋼筋量93 t,按6 000 元/t單價計算,共計約56 萬元。
表4 生活垃圾焚燒發電廠(500~1 000 t/d)主廠房4 個分區配筋量指標Table 4 Concrete reinforcement indexes of the four main zones in factory building of waste to energy plants(500~1 000 t/d)
樁基的合理選擇十分重要。根據不同地質情況,選用合適的樁基類型,并在樁基施工前先進行破壞性試樁,試樁數據應及時反饋至設計單位。依據實際數據重新布置樁數,試驗數據一般比理論數據大15%~30%。在地質條件允許下,考慮樁土復合承載,可提高樁基承載力[5]。表5 為生活垃圾焚燒發電廠典型案例的樁基優化示范實例。
表5 生活垃圾焚燒發電廠典型案例的樁基優化設計Table 5 Pile foundation optimization design of typical waste to energy plants
由表5 中4 個案例可以看出,通過試樁、復合承載及合理的樁基類型,優化樁基型式、長度及其他參數,可節約樁基投資費用的25% 以上。值得一提的是,案例8 原設計樁基承載力理論計算值為1 700 kN,試樁后優化設計提高到2 200 kN,承載力提高了29.4%,樁基工程投資相應節約了28.0%,降本效益顯著。
滲濾液是一種成分復雜的高濃度有機廢水[6-7],生活垃圾焚燒發電廠滲濾液處理系統處理規模通常設計為進廠垃圾量的25%~35%,其處理工藝通常采用“調節池+厭氧+超濾膜生化反應器(兩級A/O 內循環)+納濾+反滲透”,500~1 000 t/d焚燒廠滲濾液處理系統處理規模約為150~300 t/d、投資約為1 500~3 000 萬元、直接運行成本約為70~90 元/t。
滲濾液原液回噴系統是將滲濾液處理系統中調節池中滲濾液進行一次過濾后由滲濾液泵打入回轉式自清洗過濾器進行二次過濾、收集,經過加壓泵升壓后通過設置于焚燒爐后拱的防堵霧化噴嘴噴射至爐膛內,滲濾液氣霧與高溫煙氣混合,小液滴蒸發,含有的污染物如有機質、重金屬等經焚燒后,可達到去除污染物的目的[8]。案例7、案例8、案例9 均有多年滲濾液原液回噴實際運營應用,其對煙氣污染物排放沒有負面影響,多次計劃性檢修時余熱鍋爐水冷壁壁厚實測數據表明,滲濾液原液在焚燒爐后拱處回噴爐內對余熱鍋爐水冷壁管等處的腐蝕和結垢等沒有負面影響。滲濾液原液回噴的模塊化設計流程示意如圖3 所示。實踐經驗表明,500 t/d 焚燒線每日最大回噴量可達100 t/d,年均日回噴量在30 t/d 以上。據此,500~1 000 t/d 焚燒廠滲濾液處理系統建設規??蓽p少30~60 t/d,對應減少建設投資300~600 萬元。此外,按每噸滲濾液直接運行成本80 元計,每年每條500 t/d 焚燒線還可節約87.6 萬元滲濾液系統運行費用,建設和運營降本效果均十分明顯。
圖3 滲濾液原液回噴的模塊化設計流程示意Figure 3 Flow-process schematic of modular design for leachate spraying
余熱鍋爐主蒸汽參數是影響垃圾焚燒發電廠發電量的主要因素之一,目前國內外垃圾焚燒發電廠的主蒸汽參數主要有兩種:一是中溫中壓參數(400 ℃、4.0 MPa);二是中溫次高壓參數(通常為450 ℃、6.4 MPa)。因高溫過熱器材質耐腐蝕性和造價等原因,目前我國主流生活垃圾焚燒發電廠基本認同450 ℃是比較安全可控、性價比較高的蒸汽溫度。
汽輪機熱效率與進汽參數正相關,垃圾焚燒發電廠余熱鍋爐采用的主蒸汽參數越高,發電效率越高。表6 為某生活垃圾焚燒發電廠典型案例的高參數和中參數的發電效率的比較(該項目處理規模為500 t/d×3、最大連續運行負荷MCR 點設計低位熱值7 535 kJ/kg)。由表6 可看出,采用中溫次高壓蒸汽參數對于提高焚燒廠發電量效果顯著[9-10]。
表6 某生活垃圾焚燒發電廠典型案例不同主蒸汽參數發電效率比較Table 6 Power generation efficiency comparison of a waste to energy plant with different main steam parameters
采用高蒸汽參數后,余熱鍋爐煙氣溫度700 ℃以上,且無澆注料覆蓋的區域需要在水冷壁表面堆焊,以減少腐蝕,預計增加費用1 780.8 萬元;提升汽輪機外殼及配套螺栓材質,預計增加費用120.0 萬元;提升主蒸汽管道、閥門材質,預計增加費用80.0 萬元。預計總投資增加費用約1 980.8萬元。
表6 中案例10 采用中溫次高壓蒸汽參數后,扣除年檢修和折舊等成本的增加,在28 a 運營期內,年均收益增加仍達到401 萬元,經濟效益顯著。
余熱鍋爐常規在線吹灰裝置包括蒸汽吹灰、激波吹灰、振打吹灰等。在線吹灰裝置可有效去除余熱鍋爐受熱面上的積灰,提高余熱鍋爐熱轉換效率和蒸發量。
2019 年,上海環境集團在案例8 引入了德國克萊德公司的在線水噴淋吹灰裝置,在余熱鍋爐二、三煙道進行技術改造,相比激波和蒸汽吹灰等傳統吹灰模式取得了更好的效果。水噴淋吹灰的原理是:水噴淋到結焦的焦塊上并滲入到焦塊的孔隙中,水瞬間在高溫煙氣加熱下變為水蒸氣。水分子體積瞬時膨脹,崩裂了焦塊使其成為碎片,脫離水冷壁并下落到灰斗里,其對結焦和黏性沉積灰渣有顯著作用,其吹灰效果見表7。深能環保公司自深圳東部垃圾焚燒廠后,在多個新項目的余熱鍋爐二、三煙道選用了水噴淋吹灰裝置。
表7 水噴淋吹灰前后煙道溫度對比Table 7 Flue gas temperature comparison before and after water spray soot blowing
由表7 可知,在水噴淋吹灰后,三煙道出口溫度平均下降了58.5 ℃,余熱鍋爐蒸發量上升了1.2 t/h,相當于每小時發電量增加240 kWh。
相比之下,蒸汽吹灰的原理是利用蒸汽膨脹、高速氣流沖擊并冷卻灰渣。高溫灰渣在冷卻熱應力作用下碎裂,并在氣流沖擊下脫落,吹灰有效半徑小,對高溫灰渣和迎風面浮灰均有良好的清除作用,適用于過熱器、前置和后置蒸發器的清灰。
激波吹灰的原理通常是由乙炔爆燃產生的沖擊波清除積灰,激波吹灰器相對價格便宜,但去除效果相對一般,適用于清除省煤器等積灰較少的鍋爐部件[11-12]。案例8 在余熱鍋爐水平煙道中蒸發器和過熱器管屏之間設置蒸汽吹灰裝置,各級省煤器管屏間隙設置激波吹灰裝置,實際運行中取得了良好的效果。吹灰前后對比如表8 所示。
表8 蒸汽與激波吹灰前后煙道溫度對比Table 8 Flue gas temperature comparison before and after steam and shockwave soot blowing
從表8 可以看出,余熱鍋爐水平煙道(四煙道)采取“蒸汽吹灰+激波吹灰”在線吹灰組合方式,省煤器出口溫度下降21 ℃,相當于余熱鍋爐效率提高約2%,蒸發量增加1 t/h,折合增加發電量約200 kWh 以上。
綜上所述,實踐證明:“水噴淋吹灰+蒸汽吹灰+激波吹灰”組合在線吹灰模式能確保余熱鍋爐高效穩定運行。500 t/d 焚燒線每年運行8 000 h,能夠增加141 萬元發電效益(上網電價按0.4 元/kWh 計)。生活垃圾焚燒發電廠項目推薦在線吹灰組合模式如圖4 所示。
圖4 生活垃圾焚燒發電廠典型案例的推薦在線吹灰模式Figure 4 On-line soot blowing combined mode recommended by typical waste to energy plant
廠用電率是體現垃圾焚燒發電廠建設和運營水平的關鍵指標之一。據統計,全國500 t/d×2 的垃圾焚燒項目平均廠用電率約為13%~20%,500 t/d×1 的垃圾焚燒項目平均廠用電率約為14%~25%。其中,水泵和風機是耗電量最大的設備,占全廠用電的50%~60%。這些設備的選型余量過大,即使配置變頻器,也會造成電能浪費。大力開展水泵與風機的節能選型優化設計是節約焚燒廠用電的主要途徑[13-15]。表9 為生活垃圾焚燒發電廠典型案例的輔機配置與實際運行情況。
表9 生活垃圾焚燒發電廠典型案例的輔機配置與實際運行情況Table 9 Auxiliary equipment rated power and operation power of typical waste to energy plants
分析表9 中7 個案例,影響廠用電率的關鍵因素主要包括:焚燒線條數、煙氣凈化處理工藝流程長短和主要用電設備電機工作效率。
案例1 和案例5 煙氣凈化系統均配置了SCR反應塔和濕法洗滌塔,廠用電率分別為20% 和24%。因案例1 配置兩條焚燒線,公用系統運行功率占比較小,因此,案例1 廠用電率比案例5 低4個百分點。
案例2 和案例4 煙氣凈化系統配置了SCR 反應塔,廠用電率分別為17% 和23%。因案例2 配置兩條焚燒線,公用系統運行功率占比較小,因此,廠用電率比案例4 低6 個百分點。
案例3、案例11 和案例12 煙氣凈化系統不含SCR 與濕法洗滌塔,廠用電率分別為16%、17%和15%。其中,案例3 和案例11 配置了兩條焚燒線,公用系統運行功率占比較小,理論上廠用電率應低于案例12(配置1 條焚燒線),但由于案例12 設備選型合理,主要用電設備電機工作效率均高于0.75,因此,案例12 廠用電率反而低于案例3 和案例11。
根據表9 中電機工作效率數據可知,除案例12 以外,引風機選型余量都偏大,引風機長期處于低負荷運行,遠低于變頻器的最佳工作效率下限70%。此外,部分案例一次風機、鍋爐給水泵、循環水泵的電機工作效率低于0.7,選型余量偏大,對應的變頻器也不在最佳工作節能效率區間。
表10 比較了焚燒爐、余熱鍋爐、煙氣凈化處理系統配置相同的案例3 和案例11 的引風機選型設計參數。
表10 生活垃圾焚燒發電廠案例3 和案例11 的引風機選型參數比較Table 10 Comparison of model selection parameter for induced draft fans between typical project 3 and project 11
由表10 可知,案例3 入口靜壓初設取值為3 500 Pa,而案例11 入口靜壓初設取值高達7 000 Pa,這是導致案例11 引風機選型遠大于案例3 的主因。此外,風量設計余量系數選擇基本為20%~30%,也造成了引風機實際運行功率遠小于額定功率。
綜上所述,除了配置必要的變頻器外,引風機、循環水泵、一次風機、給水泵、冷卻塔風機、再循環風機等主要用電設備的合理選型是降低廠用電率的關鍵,主要用電設備電機工作效率應高于70%,才能達到變頻器最佳工作效率區間,從而達到最低的廠用電率。按噸進廠垃圾總發電量400 kWh 計,每節約5%廠用電率,上網電量增加20 kWh/t,相當于500 t/d 焚燒廠每年增發上網電量3.65×106kWh,按0.4 元/ kWh 考慮,每年增收146 萬元,對應1 000 t/d 焚燒廠增發電量收入為292 萬元。
通過設備選型優化,推薦500 t/d×1 的案例通過設計設備選型的優化,廠用電率控制在15%~17%(無SCR 設備)或16%~18%(有SCR 設備);500 t/d×2 規模項目廠用電率控制在14%~16%(無SCR 設備)或15%~17%(有SCR 設備)。
合理控制垃圾焚燒廠主廠房建筑面積,通過滲濾液原液回噴設計降低滲濾液處理系統處理規模,通過試樁進行樁基優化設計,控制鋼筋混凝土配筋量4 個要素均可較好地實現建設投資的節約。與文中部分典型案例相比,選取優化后的設計值或設計模式,其降本效果約為1 742~4 978 萬元,如表11 所示。
表11 生活垃圾焚燒發電廠降本效果Table 11 Cost reduction result for waste to energy plants
提高余熱鍋爐主蒸汽參數,降低廠用電率和采取“水噴淋吹灰+蒸汽吹灰+激波吹灰”在線吹灰組合模式3 個要素可以較好地實現運營增效,確保焚燒廠運行期足夠的發電收益。與文中部分典型案例相比,選取優化后的設計值或設計模式,其增效效果約為421~842 萬元,見表12。
表12 生活垃圾焚燒發電廠增效效果Table 12 Efficiency increase result for waste to energy plants
城市生活垃圾焚燒發電廠的7 個設計要素的控制具有較為顯著的降本增效效果,可作為新建生活垃圾焚燒發電廠設計考核的關鍵指標。
合理控制垃圾焚燒廠主廠房建筑面積、通過滲濾液原液回噴設計降低滲濾液處理系統處理規模、通過試樁進行樁基優化設計、控制鋼筋混凝土配筋量,這4 個要素均可較好地實現建設投資的節約。其中,500 t/d×1 和500 t/d×2 處理規模垃圾焚燒廠主廠房優化建筑面積推薦值分別為12 000 m2和19 000 m2;500 t/d 規模單條焚燒線采用滲濾液原液回噴,滲濾液處理系統設計規模可降低30 t/d;通過試樁進行樁基優化設計通??晒澕s樁基投資費用的25% 以上;在抗震設防烈度7 度的條件下,焚燒廠主廠房卸料大廳、垃圾池、汽機房和主控樓等結構分區單位混凝土配筋推薦指標為160~195 kg/m3。通過上述4 個設計要素的控制,焚燒廠土建投資費用可以降低約1 742~4 978 萬元。
提高余熱鍋爐主蒸汽參數、降低廠用電率和“水噴淋吹灰+蒸汽吹灰+激波吹灰”的在線吹灰組合模式可以較好地實現運營增效,確保焚燒廠運行期足夠的發電收益。其中,余熱鍋爐主蒸汽參數推薦值為6.4 MPa 和450 ℃;無SCR 設備時,500 t/d×1 和500 t/d×2 規模焚燒廠廠用電率推薦控制值分別為15%~17% 和14%~16%,有SCR 設備時,廠用電率相應增加1 個百分點;500 t/d 焚燒線在余熱鍋爐二、三煙道應用水噴淋吹灰,在蒸發器和過熱器區域應用蒸汽吹灰,在省煤器區域應用激波吹灰的在線吹灰組合模式,能夠提高2 t/h 以上蒸發量。通過上述3 個設計要素的控制,可以增加收益約421~842 萬元。