清潔化、高效化、信息化、
創新發展垃圾發電
紹興 陳耀東
前 言
在城市化進程中,垃圾作為城市的代謝物,曾經是城市發展的負擔,世界上許多城市都有垃圾圍城的窘迫局面,而如今已被認為最具開發潛力的,而且是永不枯竭的“城市礦藏”,是“放錯地方的資源”,蘊含著巨大的資源潛力和潛在的經濟效益。經半個世紀的探索發展,垃圾焚燒發電已被世界各國公認為一種高效、快捷、無害化處理垃圾的最佳處理方式。
我國近二十年來,垃圾發電項目發展迅速,在建和建成項目已達500多座,但是發展很不平衡:中西部二、三城市還在原始填埋;大部分農村垃圾無序堆放,嚴重污染江河湖海;而早期建成的,僅僅是為了達到減量化處理垃圾,建成的垃圾發電項目技術落后,設施差,垃圾熱能利用效率低,汚染嚴重,生產成本年年高漲的情況下,虧損嚴重,經濟效益差,繼續在重蹈小火電發展的老路。
而今垃圾焚燒發電已由“無害化、減量化、資源化”的初級階段,向成熟期邁進,應該創新思路、創新舉措,把垃圾作為煤、油資源一樣的珍惜,采用先進技術,先進設備,先進
工藝,轉變發展方式,進一步提高垃圾熱能的利用效率,促進垃圾發電節能、增效,獲得較好的經濟效益。成為中國特色的分布式能源 。
所以,新建垃圾發電項目要借鑒煤電升級改造的成熟經驗:
“清潔化、高效化、信息化”創新發展垃圾發電事業
一、垃圾焚燒發電 在爭論中艱難 推進
曾經呈現下列現象:
專家學者陣營分明; 媒體報道眾說紛紜;
周邊居民一片反對; 群體事件時有發生;
政府決策左右為難; 垃圾發電艱難推進。
爭論的八個問題得到解決:
項目審批是嚴還是松; 優化審批,強化監管
環境影響是大還是小; 做到燃氣一樣超低排放
設備選型是爐還是床; 完善流化床爐;提高爐排爐效率
蒸汽參數是中還是高; 淘汰效率低的中溫中壓 及以下參數鍋爐
競標價格是低還是高好; 低價中標造成低檔次配置,是落后的產能
惠民設施是要還是不要; 要成為城市的金牌名片,旅游的特色景點
關鍵設備是進口還是國產;創新研發適合國情的垃圾焚燒爐及輔機
項目投資找市長還是市場;社會為依托,政府出政策、企業市場運作;已經形成了一批中國領先的垃圾發電營運商:光大、錦江、三峰、中環、綠色動力等等
二、技術成熟帶來了大規模發展:
我國近二十年來的研發改進和完善,垃圾焚燒技術已日趨完善,已形成一系列規格的焚燒鍋爐和輔機,廢氣處理新技術的廣泛應用,特別是煙氣的脫硫、脫硝、除塵的精細處理,和二惡英、呋喃類污染物的嚴格控制,排污處理的技術突破,殘渣的回收制磚等資源再生利用,DCS自動控制和許多高新技術的應用,加上新穎的外觀設計,特別是焚燒余熱的發電和供熱,產生較好的經濟效益,促使垃圾焚燒發電向高新技術方向發展,技術成熟帶來了大規模發展,已成為我國垃圾處理事業一個發展方向,并將迎來一個快速發展的高潮。
國產垃圾焚燒爐己系列化成套、達到一定水平。目前,無錫、杭州、南通等鍋爐廠都研發生產了40t/h至75t/h系列焚燒200t/h至600t/h垃圾的各類循環流化床垃圾焚燒鍋爐,中國領先的垃圾發電營運商——錦江環保:采用高溫高壓參數的循環流化床焚燒爐,不摻燒任何燃料,高效全自動的2000t/d;80MW垃圾發電廠,已于2018.7. 在山東淄博投運。
光大、三峰引進開發了150t/h至750t/h各類階段式往復爐排的垃圾焚燒鍋爐。2018年10, 光大自主研發的850噸/日生活垃圾焚燒爐排爐,填補了國產自主研制設備空白,實現大容量焚燒爐排爐的國產化,且具有更適合處理中國“高水分、高灰分、低熱值”生活垃圾,燃燒效果更好,噸垃圾發電量更高等優勢。
三、浙江的垃圾、污泥焚燒 發電廠遍地開花,技術國內領先
浙江的垃圾、污泥焚燒 發電,是以企業為主體,社會為依托,政策給支持,走出了民辦環保事業的新路子,在快速推進,遍地開花,焚燒垃圾量、裝機容量、上網電量為全國之首。
2001年開始有第一個垃圾發電廠,2003年16家;2012年:共28家
2013年38家 ,垃圾焚燒 700萬t,
2018年48家 垃圾污泥焚燒920萬t;裝機82.8萬kw;上網電53.1億kwh;供熱512萬GJ
杭州9廠:富春江、喬司、肖山、余杭九峰、杭州光大、濱江、臨安2家、桐廬、
溫州10廠:偉民、歐海、永強、蒼南、瑞安、龍灣、平陽、永嘉、樂清、偉民;
寧波5廠:中科、慈溪、余姚、明州、寧波光大;
紹興5廠:濱海、八方、春暉、清能、龍德;
嘉興5廠:桐鄉、步云,海寧、德力西長江、嘉仁;
臺州5廠:臨海、溫嶺2家、玉環、椒江;
湖州4廠:長興、德清、安吉、南太湖;
金華4廠:八達、乂武、永康、蘭溪;麗水1家
四、我國垃圾發電存在的問題和不足:
(1)垃圾焚燒發電處理垃圾量只占全國產量的25%,發展很不平衡。
全國657座地市級城市,年產生垃圾約2.1噸,而且每年按8~10%提增,已建和在建有510座垃圾焚燒發電廠,充其量也不足30%,而且都集中在中東部大中型城市,大量的垃圾,還在填埋和亂堆,污染環境,危害百姓。
(2)垃圾熱能轉換效率低,經濟效益差:
大部分垃圾焚燒發電,采用了中溫中壓參數的純發電的小火電方式,其配置不合理,設施擋次低,又是中壓低參數凝結式汽輪機,冷端損失大,熱能轉換效率不足25%,又補貼政策不到位,生產成本年年高漲,環保投入大,造成連年虧損,經濟效益差,無能力進行改造升級。
(3)先期投產的垃圾發電必須改造升級,環保達標:
較早投產的垃圾發電,由于經驗不足,配置檔次低下,技術不成熟,故障率高,效率低,排放不能達到環保新標準的要求,環保新標準要求大大提高,如煙塵<20mg/ m3 ;SO2<80mg/ m3;NOX<200mg/m3;二惡英<0.1ng/m3,而且將會按煤電新的標準〔10、35、50 mg/ m3 〕
日益嚴格,所以早期投產的垃圾發電廠必須進一步改造升級。
(4)一些地方政府采用低價格中標的BOT運作方式應廢除,
低價中標造成設施簡易,配置低端,建設低檔次,其后患無窮。必須廢除低價格中標的BOT運作方式,要按髙標準的要求來招標,加大政府投入,管好垃圾分類,提高垃圾熱值,提高垃圾發電的收益。
五、創新思路,借鑒煤電升級改造經驗,按“五化” 標準提高垃圾發電的水平
經濟的發展,社會的進步,現在新建的,應借鑒煤電升級改造的成熟經驗,創新思路,做到“清潔化、高效化、信息化、燃料化、智能化” 高標準的水平,成為世界一流的垃圾焚燒發電,成為城市的金牌名片, 旅游的特色景點!
1. 做到“清潔化、高效化、信息化、燃料化、智能化” 高標準的水平
① 清潔化:達到燃氣電廠一樣的清潔排放
煙塵濃度≤〔10 〕mg/Nm3 現執行20 mg/Nm3
二氧化硫≤ 〔35〕mg/Nm3 80 mg/Nm3
氮氧化物≤〔50〕mg/Nm 200mg/Nm3
二 惡 英≤ 0.1 ng/Nm3 0.1 ng/Nm3
惡臭強度 ≤ I
②高效化:噸垃圾供電量:爐排爐330kwh/t;流化床420kwh/t
實施熱電聯產:焚燒爐熱效率>85%。綜合熱效率 >65%。
③信息化:dcs自動控制技術,遠程實時監控,信息公開,多方監管
④燃料化:垃圾分選、破碎、篩選、除鐵、除砂、添加、制粒。 專設垃圾制成品加工點;
⑤智能化:高自動化,高智能化,機器替人,全廠減員增效。
依據:國務院三部委文件:“煤電升級改造行動計劃”發改能源〔2014〕2093文。
2. 具 體 內 容:
1)嚴格的排污控制 2)成熟的工藝路線
3)穩定的運行工況 4)高效的熱電出力
5)可靠的監控系統 6)協調的建筑風格
7)優美的廠區環境 8)配套的惠民設施
9)合理的經濟成本 10)灰渣的綜合利用
一流的外觀設計——花園工廠;成為世界一流的垃圾焚燒發電廠,
成為城市的金牌名片, 旅游的特色景點!
六、精細煙氣治理,達到燃氣清潔的水平:
1.煙氣治理的差距:單位: mg/Nm3 (煙氣黑度除外)
污染物 項目 | 垃圾發電 | 燃煤發電 | 2001年紹 興國產第一 臺流化床爐 實測值 | |||
現執行 限值 | 歐盟限值 | 目標限值 | 現執行限值 | 2018年執行 | ||
煙塵 | 20 | 10 | 10 | 20 | 10 | 42.1 |
二氧化硫 | 80 | 50 | 35 | 50 | 35 | 86.1 |
氮氧化物 | 200 | 200 | 50 | 100 | 50 | 90.0 |
汞及其他 | 0.05 | 0.05 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.007 |
二惡英 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.048 | ||
執行標準 | GB18485— 2011 | 歐盟—2000 | 實現清潔化 | GB13223— 2011 | 發改能[2014]2093號文 | 德國MPU 實驗室測定 |
2.煤電采用濕式電除塵等新技術,完全 可以實現超低排放
(1).嘉興新嘉愛斯熱電的5#爐:260t/h循環流化床鍋爐,2014年采用了在濕法脫硫后,裝濕式電除塵的運行方式,,實測煙塵排放為2.32mg/m3,二氧化硫排放3.0 mg/m3,氮氧化物44.6mg/m3,完全達到燃氣的清潔排放水平,而且任何時間的在線監測都是合格的超低排放,,實踐證明“濕式電除塵技術” 其穩定、可靠、效率高,有了“一勞永逸”的效果。浙江百家小熱電普遍實現了超低排放。
(2)嘉興發電廠1000MW機組;3000t/h鍋爐煙氣的超低排放示范工程2014.5.投運中國環境監測總站測試:PM=3.08 mg/Nm3;SO2=15.1mg/Nm3 NOX =23.67mg/Nm3均比天然氣排放標準低(5;35;50)(總投資3.95億)
(3)濕式電除塵器工作原理
濕式電除塵器的工作原理是:金屬放電線在直流高電壓的作用下,將其周圍氣體電離,使粉塵或霧滴荷電粒子,在電場力的作用下向收塵極運動,并沉積在收塵極上,水流從集塵板頂端流下,在集塵板上形成一層均勻穩定的水膜,將板上的顆粒帶走。因此,濕式電除塵器與干式ESP的除塵原理基本相同,都要經歷荷電、收集和清灰三個階段,最大的區別在于清灰方式的不同,濕式電除塵器采用液體沖刷集塵極表面來進行清灰。其工作原理如
圖3 WESP工作原理示意圖
3.2濕式除塵器技術特點
(1)能提供幾倍于干式電除塵器的電暈功率,適用于去除亞微米大小的顆粒,能有效收集黏性大或高比電阻粉塵;
(2)獨特的噴水清灰工藝能有效控制二次揚塵發生;
(3)利用噴水對集塵極始終保持清潔,提高單位面積的集塵效率,達到更低的排放濃度;
(4)無運動部件,可靠性較高,大大降低了運行維護工作;
(5)設備本體結構小,設備布置緊湊,占地面積小;
(6)濕式電除塵技術可同時解決PM2.5微細粉塵、石膏雨和 SO3氣溶膠的排放問題,因此濕式電除塵技術是控制燃煤大氣污染物的最先進的技術之一。還可與其它煙氣治理設備相互結合多樣化設計。
七,提高參數、拓展供熱,是提高垃圾發電的熱效率和經濟效益的重要措施:
煤電改造升級行動計劃規定:全面淘汰中溫、中壓機組;同樣,低參數爐排爐的純凝垃圾發電,效率低、效益差,而芬蘭、瑞典等國,進口垃圾并采用高參數、高效率的循環流化床焚燒鍋爐,實現供熱和發電,值得借鑒。浙江48座垃圾發電,采用了高效反動式背壓式汽輪機實現熱電聯產,熱效率和經效益顯著提高;例如浙江諸暨八方垃圾發電廠2006年投產后一直虧損(2009年虧損1830萬元),經千方百計拓展供熱50t/h,又將抽凝C12改為反動式高效背壓機B12,當年就扭虧為盈,2013年錦江集團收購后,進行脫胎換骨的改造升級,垃圾焚燒量從400t/d增到1200t/d;供熱量增加到300t/h,成為高效率、高效益的垃圾熱電廠!因此熱電聯產的垃圾發電廠,是大幅度提高垃圾發電的熱效率和經濟效益的重要措施:因為 1)、新的電價補貼政策有利于實施熱電聯產,大幅度提高垃圾發電熱能利用效率。 而30公里長輸熱網工程的技術突破,為垃圾純發電 轉變成熱電聯產成為可能。
2).垃圾發電選配各類汽輪機的全廠最高熱效率比較
性質 | 選配汽輪機 | 熱能利用情況 | 最高熱效率 |
純發電 似小火電 | 冷凝式汽輪機 | 發電后的排汽冷凝后的熱量,全部經冷卻塔排掉,造成大量的“冷端損失” | 20-25% |
熱電聯產 | 抽凝式汽輪機 | 額定發電后,中間抽汽供熱,部分排汽進入冷卻塔,仍有部分“冷端損失” | 40-50% |
熱電聯產 | 背壓式汽輪機 | 全部排汽供熱,沒有“冷端損失” | 80-85% |
熱電聯產 | 雙功能抽背式汽輪機 | 額定發電后,平常抽凝式供熱運行,熱負荷大時,改為背壓式運行 | 50-70% |
3). 反動式高效背壓機比沖動式多發電8~12:為多級(是常規沖動式的3倍 )轉鼓型整鍛轉子 堅固、輕巧、振動小,技術先進,熱化發電率高,運行穩定可靠
4. 千方百計拓展供熱的技術:
(1)30公里長輸熱網專利技術:
(2)冷、熱、電三聯供;
(3)用溴化鋰制冷機,代替電力壓縮 式制冷機;
(4)用中壓蒸汽替代導熱油對印染布匹定型;
(5)改造舊熱網:采用環網供熱;
(6)熱泵技術;“基于吸收式換熱的余熱回收技術”和
“基于吸收式換熱的超大溫差供熱技術”
(7)閃蒸汽回收技術;
(8)壓力匹配器及余熱回收利用;
(9)蓄熱器及移動蒸汽供熱;
(10)熱水和蒸汽結合采暖供熱:
5.現有的垃圾發電純冷凝汽輪機也可以改造成供熱惠民:
八、兩種爐型比較:尚需進一步攻關改造升級
流化床焚燒技術 | 爐排焚燒技術 | ||
基本 描述 | 國內自主開發主流技術之一,具有自主知識產權,核心技術掌握在無錫華光鍋爐廠、錦江、浙大、中科院等國內供貨商,制造200t/h至600t/h垃圾的各類循環流化床焚燒鍋爐; 錦江集團引進芬蘭高效、高溫高壓循環流化床鍋爐,2018.7.在山東投運, 不摻燒任何燃料,又熱電聯產 | 國外成熟技術,大型爐排爐,國內基本上 技術引進,國產化為主。如VONROLL日立造船(無錫華光)、馬丁(重慶山峰)、西格斯 (光大國際)、底特律等;150t/h至750t/h各類階段式往復爐排的垃圾焚燒鍋爐; 光大2018年自主研發了850t/g爐排爐,填補了國產設備空白,實現了大容量焚燒爐排爐國產化 | |
投資 | 噸垃圾投資約50萬元 | 噸垃圾投資60萬元 | |
補貼 | 每噸垃圾補貼費用50~100元 | 每噸垃圾補貼費用100~180元 | |
工藝 優點 | 技術成熟,可以處理低熱值垃圾,爐膛穩 定在850℃,鍋爐效率和參數高、噸垃圾發電髙,效益好 | 技術成熟,連續運行時間長,垃圾不需預處理,工廠系統相對簡單。 | |
工藝 缺點 | 需垃圾預處理系統,飛灰量較大,鍋爐磨損快,需定期清理檢修。需摻燒少量的煤。 | 需噴油補燃,灰渣含碳量較高,排煙溫度高,鍋爐效率(80%)和參數低(4.0mpa,400℃)爐排年更新5%;尚有5%的未燃 盡垃圾要填埋 | |
改 造 升 級 | 清潔化 | 二惡英、氮氧化物等有害氣體原始排放較低,實現清潔化容易。 | 氮氧化物、二惡英等有害氣體原始排放較高。實現清潔化較難 |
高效化 | 已有〔5.3mpa,485版權與免責聲明:本網轉載并注明自其它來源及網站的作品,目的在于傳遞更多信息,而非盈利之目的,并不代表本網贊同其觀點或和對其真實性負責,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任,內容僅供參考,版權歸原作者所有,若有侵權,請聯系我們刪除。凡來源注明垃圾發電產業網的內容,如有轉載,請注明來源和作者。
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