生活垃圾炉排炉焚烧发电系统运营分析

代江燕，张美平，李 卓

（1.桑德环境资源股份有限公司，北京 101102；2.重庆市万州区环境监测站，重庆 500000）

生活垃圾炉排炉焚烧发电系统运营分析

代江燕1，张美平2，李 卓1

（1.桑德环境资源股份有限公司，北京 101102；2.重庆市万州区环境监测站，重庆 500000）

以我国中型城市1000t/d垃圾焚烧发电项目为例，分析了1～20年内的经济评价指标，对内部收益率的影响因素进行敏感性分析，提高经济效益的途径主要包括提高发电量、关键设备效率、垃圾量和垃圾补贴价格，同时降低建设投资和运营成本。

生活垃圾；技术效益；经济效益；发电量；敏感性分析

前言

技术和经济效益是项目运营阶段需要实现的两大关键；控制技术指标和设备维护到位是实现经济效益的两大途径。生活垃圾焚烧发电的关键技术指标包括垃圾处理量、垃圾热值、主蒸汽流量、锅炉效率、汽轮发电机效率等，设备维护的重点包括主要指标达到正常值，防止受热面结灰，防止设备磨损和腐蚀，停炉维护等；评价项目经济效益好坏的指标包括收益、运营成本、利润和内部收益率。

生活垃圾焚烧发电系统项目的运营阶段在设计和施工阶段之后，需要实现技术和经济两方面的效益。技术效益建立在设备运行正常和工艺连锁流畅的基础上，表现为各项技术指标在正常工作范围内，蒸发量、发电量等关键输出指标达到设计要求。经济效益在技术效益达成后实现，项目收支平衡，并能形成一定的利润，各项经济评价指标合理。在项目运营阶段中，对各项技术指标的控制是项目成功运行的重点，对设备维护和故障处理是长期连续运行的保障，对项目经济指标考核是评价项目运营好坏的关键；对影响财务内部收益率的各项因素敏感性分析是修正项目经济收支平衡的重要参考。

1 运营技术指标分析

生活垃圾焚烧发电项目包括进料系统、焚烧系统、余热利用发电系统、烟气净化系统、渗滤液处理系统、炉渣综合利用系统、飞灰处理系统共七个系统。工艺流程见下图。

工艺流程图

进料系统、焚烧系统、余热利用发电系统是项目的关键系统，决定了垃圾是否能安全焚烧，热能是否能有效转换为电能，项目是否能产生经济效益，是否能持续运行。烟气净化系统、渗滤液处理系统、炉渣综合利用系统、飞灰处理系统等四个系统处理处置垃圾前期焚烧过程中产生的废气、废水和废渣，排放指标需达到国家规定的排放标准。在不产生二次污染的前提下，废渣还可综合利用，具有一定经济价值。进料、焚烧及发电系统中的指标是项目的关键运营指标（见表1）。

表1 项目关键运营指标表

各项技术指标的控制是项目成功运行的重点。垃圾进场量和垃圾热值为实际发生数据，此两项指标为设计基础，当垃圾量和垃圾热值在运行期内的最大值确定时才能确定焚烧炉机械负荷及热负荷、锅炉主蒸汽流量、汽轮机发电量等工程关键参数。

锅炉主蒸汽流量指标为焚烧系统控制的关键指标，系统运行前设置主蒸汽流量的上限值和下限值，系统运行时，进料器速度、炉排速度、一次风及二次风流量等焚烧参数根据主蒸汽流量值进行连锁调整。锅炉主蒸汽流量是系统运营中的第一参照指标。

锅炉效率是反应锅炉性能的指示指标，进出口烟气流量、温度，除氧水流量、温度、压力，主蒸汽流量、温度、压力，出口氧含量，炉渣热灼减率等参数是锅炉效率的影响指标。

热耗率和汽耗率是反应汽轮发电机性能的指示指标，冷凝器真空度、端差、凝结水过冷度等是汽轮机热耗率和汽耗率。

为了使锅炉和汽轮机达到预期的效率，各影响指标需确保在正常范围内。根据实际炉排炉焚烧项目参数总结，锅炉效率、汽轮机热耗率主要影响指标分析见表2。

表2 锅炉效率、汽轮机热耗率主要影响指标分析表

表2中的效率影响值为实际项目测算总结得出，不同项目数据存在一定的偏差，但上升和下降的趋势不变。

2 系统设备维护

设备维护和故障处理是长期连续运行的保障。焚烧发电系统运营时容易发生三大问题：1）主要指标不能达到正常值；2）受热面和换热面的积灰及腐蚀；3）设备故障，如炉排片退料不到位或卡死，水冷壁、过热器及省煤器等受热面泄漏，炉墙结焦、脱落，炉排片脱落，给料炉排及燃烧段炉排卡涩，给料斗内架桥，灰斗堵灰，捞渣机内不明物体爆炸及出渣机主驱动轴断裂等。

针对上述问题，设备维护的重点包括：1）主要指标达到正常值；2）防止受热面积灰；3）防止设备磨损和腐蚀；4）停炉维护。

主要指标要达到正常值，需在系统运行中密切关注表1中所示关键指标，确保在设定的参数范围内运行设备；在垃圾热值变化幅度大的情况下，需提前进行调节，避免锅炉负荷大幅波动，将影响降到最低。

受热面积灰主要是炉膛内积灰。目前影响停炉的主要原因就是炉膛热负荷升高，受热面因结焦严重而必须停炉清焦。要避免受热面积灰问题，需合理开停炉，避免快速升降温。

磨损严重和运行周期短是普遍存在的问题，主要表现在水冷壁、过热器和省煤器的磨损、积灰，耐火材料脱落损坏，捞渣机的轨道磨损。设备磨损和腐蚀，传热效果降低，锅炉效率下降，水平烟道排烟温度；烟气通道面积变小，在总风量变化不大的情况下，出口负压增大，引风机电流增加，设备单耗增加。布袋除尘器发生糊袋现象，或脉冲清灰故障，引风机电流也会相应增加。要防止设备磨损和腐蚀，需要在设备的设计、采购

和安装施工阶段对其各项参数严格控制，尤其对设备的材料质量把关；在运营阶段，设备的运行人员必须严格按照操作规程执行，并具备一定的异常事故处理经验。

停炉维护的主要内容包括故障设备检修、设备关键部位检查、换热面清灰、炉膛除焦、锅炉保养五项。停炉维护是维持项目长期运行的重点和关键，在项目运营过程中应引起重视。表3为某生活垃圾焚烧发电项目2014年停炉维护台账。

表3 某生活垃圾焚烧发电项目停炉维护台账

3 运营期经济效益分析

运行期的收益包括垃圾处理补贴费、上网发电收益、炉渣废铁等；运营期成本包括运行成本、大修费、折旧费、贷款利息等。

3.1 投资分析前提条件

以人口约为100万人的中等城市为例。

取生活垃圾日产生量1kg/人；处理垃圾1000t/d（2×500t/d）；垃圾设计热值1500kcal/kg；锅炉参数：额定蒸发量2×42.5t/h；额定蒸汽出口压力4.0MPa；额定蒸汽出口温度400℃；锅炉给水温度130℃；锅炉效率 81%；汽轮发电机2×10MW（汽耗率5.0kg/kW·h）。年上网电价0.65元/kW·h；垃圾处理补贴80元/t；年满负荷运行小时为8000h；厂用电率为15%；年上网发电量108kW·h。

总投资4.3亿元人民币（其中注册资金1.5亿元）；银行贷款2.8亿元（年贷款利率6.55%，贷款期10年，2年建设期，8年等额还本付息，年还贷款4506万元，其中年平均还贷利息1006万元）。

年折旧2451万元（年平均折旧率6%计，15年折旧，固定资产形成率95%计，10%残值）；预提大修理费344万元（按固定资产的0.8%预提）。

3.2 运营收益

垃圾处理补贴费33万t/a×80元/t = 2640万元/a；供电收益33×104×280×0.65 +（108- 33×104×280）×0.43 = 6470.36万元/a；炉渣收益360万元/a。

3.3 运营成本

包括工资、办公费、消耗品费等，共计1500万元/年。

该1000t/d生活垃圾焚烧发电项目投产后1～20年的经济指标预测分析见表4。

从表4可见，前20年总可分配利润85,029万元，每年平均分配利润4251.45万元；前20年自有资金投资回报率28.3%；静态回收年限约为投产后7年。表明1000t/d的生活垃圾焚烧发电项目在达到设计垃圾处置量和发电量的情况下，能取得一定的经济效益。项目前期有一定经济压力，但在借款偿还期后，若项目持续良好运行，随时间增加利润也逐年增加。因实际项目参数定量情况不同，为了进一步分析垃圾量、垃圾处理补贴单价、发电

量、建设投资和运营成本等不确定因素对项目经济效益的定性影响，选定了内部收益率为指标，整理出各个不确定因素对内部收益率的敏感性分析数据（见表5）。

表4 经济指标预测分析表 （单位：万元）

表5 1000t/d生活垃圾焚烧发电项目内部收益率敏感性分析表

各因素敏感性分析表明，不确定因素对内部收益率的影响大小排序为：发电量＞建设投资＞垃圾处理量＞运营成本＞垃圾处理补贴单价。当垃圾处理量、发电量和垃圾处理补贴单价增加时，内部收益率也随之增加，指标与不确定因素成正相关；当建设投资和运营成本增加时，内部收益率随之减少，指标与不确定因素成负相关。发电量是影响内部收益率的关键指标，该指标数值与垃圾入炉热值、锅炉效率、汽轮发电机效率成正比，即，当垃圾入炉热值高，锅炉和汽轮发电机效率高时，发电量相应也高。要提高项目的经济效益，在建设阶段需在保证工程质量的同时尽可能地降低建设投资，在运营阶段主要关注：1）在炉排和锅炉允许的热负荷范围内，提高垃圾热值，并尽量维持热值在稳定值；2）控制技术指标，系统维护设备到位，尽量提高锅炉和汽轮发电机等设备的效率，提高项目发电量；3）合理使用消耗品，减少人工费和管理费等，尽量降低运营成本；4）在项目允许的范围内提高垃圾处理量，争取合理的垃圾处理补贴单价。

4 结语

随着我国城市生活垃圾产生量的日益增长，生活垃圾焚烧发电项目的推进也随之加快。项目运营阶段是设计和施工阶段的延伸，前期的成果和问题都在此阶段反应，运营质量是项目成败与否的关键。在运营阶段实现技术和经济效益，需要重点控制各项技术指标，重视系统设备维护和故障处理，实时记录和观测经济考核指标并严格控制和调整对经济效益影响大的发电量等不确定因素。好的生活垃圾焚烧发电项目，在具备了好的技术和经济效益的基础上，也能形成好的口碑和可持续发展的趋势，产生好的社会效益。品质好的运营项目形成群体效应，才能促进生活垃圾焚烧发电行业不断向更好地方向发展。

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Operation Analysis on Grate Furnace Incineration Generating System of Domestic Refuse

DAI Jiang-yan, ZHANG Mei-ping, LI Zhuo
(Chongqing Wanzhou District Environmatal Monitoring Station, Chongqing 500000, China)

A case study of 1000t/d refuse incineration generating project, the paper analyzes the economic evaluation index during 1-20 years, makes sensitive analysis on influence factor of internal benefit rate. The approach of economic benefits includes the increase of generating capacity, key equipment efficiency, the amount of garbage, the garbage allowance price and reduction of construction investment and operation costs.

domestic refuse; technical benefit; economic benefit; capacity of generating power; sensitive analysis

X799.3

A

1006-5377（2015）10-0064-04