关于生活垃圾焚烧热电联产及区域集中供热的探索与实践

吴永新 狄耀军 姚留锁

摘要：随着新农村的建设、城市化进程不断加快，生活垃圾清洁、环保、无害化处理已成为重要的研究课题。而生活垃圾焚烧发电已成为目前最经济、最环保的处理方式之一，垃圾焚烧发电项目既符合国家节能减排工作要求又符合产业政策的导向。

关键词：生活垃圾；热电联产；供热；实践

中图分类号：X799.3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0230-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.136

Abstract： With the construction of new rural areas and the acceleration of urbanization， the clean， environmentally friendly and harmless disposal of domestic garbage has become an important research topic. At present， domestic waste incineration power generation is one of the most economical and environmentally friendly treatment methods. The waste incineration power generation project meets the national energy conservation and emission reduction requirements and industrial policy guidance.

Keywords： Domestic waste； Cogeneration； Heat supply； Practice

随着生活垃圾焚烧发电新技术的不断运用，能够实现生活垃圾处理“科学环保、达标排放、回收能源、循环利用”等目标，实现生活垃圾资源回收利用、循环使用。提升生活垃圾焚烧发电厂的管理水平、運行经验，垃圾焚烧发电处理和资源化利用已经成为成熟的产业，较好的实现了废物转能源的功能。同时由于生活垃圾焚烧发电项目可以大大减少生活垃圾的填埋量，节约大量填埋生活垃圾的土地资源，减少因填埋生活垃圾造成对地下水和填埋场周边环境的大气污染。因此生活垃圾焚烧发电技术正在向大型化、高效化、专业化、节约型方向快速发展。

1 区域集中供热课题的提出背景

随着宁波固废处置静脉产业园区功能的不断完善，配套企业不断建成投产，部分园区企业对工业蒸汽的需求日益迫切。为配合国家依法坚决取缔燃煤小锅炉、推广集中工业企业供热的政策推行，进一步提升园区综合经济、环境效益，光大宁波公司积极探索热电联产的可行性，宁波公司走访周边企业，积极拓展热力市场，成功实现了向周边两家提供蒸汽，原用户关停了燃油锅炉，项目的实施既减少区域污染物的排放，又减少了用汽的成本，又改善了园区环境，提升了园区的综合竞争力。

光大环保能源（宁波）有限公司（以下简称宁波公司），位于宁波市北仑区郭巨街道长浦一号，宁波公司占地75亩，分两期建成：一期建设规模为2台500t机械焚烧炉+1台20MW汽轮发电机；二期扩建1台500t机械焚烧炉+1台12MW汽轮发电机，日处理入炉垃圾量1500t，环保排放执行欧盟2010排放标准，公司2016年取得浙江省生活垃圾处理无害化AAA评定、浙江省工业旅游基地、全国绿色标杆示范企业等荣誉称号。

2 生活垃圾焚烧热电联产及区域集中供热的实施

光大宁波公司与用汽单位确定供热规模、供热方案后，分别对宁波公司内部系统、对外供热管线进行施工；供热管道的改造按照用汽企业用汽的时间先后，分二次建成，分别对甲、乙企业完成宁波公司厂区外的供热蒸汽主管道、分支管道等安装工作，供热蒸汽主管道经过冲管合格后投用。光大宁波公司对内供热管网改造工作：汽源由#1、#2汽轮机一级抽汽提供，对甲企业厂区内供热管道沿厂区西侧架空布置经#3门岗地埋管后出厂；对乙企业厂区内供热管道Φ219*6沿电气配电室与化水分析室走廊架空布置，然后沿厂区东侧经#2门岗地埋管后出厂。为了提高供汽的稳定性、可靠性、安全性，公司内部汽机间抽汽系统改造与供热母管改造：将一、二期汽轮机一级抽汽已建的Φ108*4管道经扩容改为Φ133*4.5管道；与汽机房南侧Φ219*6的供热母管进行对接，同时在此管道上安装与之管道相匹配的手动隔离阀、疏水阀、流量计和压力表等。在#1、#2汽轮机4米夹层一抽逆止阀后各加装一个快关阀，确保汽轮机故障停运时的快速隔离。在#1汽轮机一抽快关阀后增设三通阀，经扩容改为Φ133*4.5的管道对接至供热母管，实现隔离和调整运行方式的作用。

3 热电联产经济效益分析

3.1 汽机一段抽汽对外供热系统概述

宁波公司配套一台20MW的凝汽式汽轮发电机组（以下称“1号机”）和一台12MW的凝汽式汽轮发电机组（以下称“2号机”）。正常运行中，1、2号机的一段抽汽分别经过各自机组的抽汽逆止阀、电动隔离门、快关阀最后进入一段抽汽母管，1号机一段抽汽供三台炉一级空预器供热，2号机一段抽汽向热用户供热。供热系统如图1所示：

因运行中1、2号机一段抽汽压力不同，故管路中间设有隔离阀，可实现正常运行情况下的隔离和调整1、2号汽轮机不同运行方式情况下，保证不间断对外供汽的作用。

核定的可向热用户最大供汽能力：

每台焚烧炉一级空预器额定用汽量为3.605 t/h，三台焚烧炉共有6台一级空预器，即三台焚烧炉一级空预器额定总用汽量为3.605*6=21.63t/h，1、2号汽轮机一段最大抽汽量为25+8=33 t/h，故我司汽轮机抽汽在满足三台焚烧炉一级空预器用汽的情况下，最大可具备向热用户提供33-21.63=11.47 t/h的供汽能力，见表1。

3.2 供热经济效益分析

3.2.1 成本

（1）蒸汽成本：以2号机实际运行情况为例，汽机抽汽（1.10MPa，293℃，过热蒸汽）的焓值为3032.44kJ/kg，排汽（0.0083MPa，45℃）的焓值为2577.28kJ/kg，经计算得出，蒸汽自一段抽汽口至排汽焓降为455.16kJ/kg；每吨抽汽发电能力：455.16*1000/3600=126.43kwh/t，按焚烧厂用电率13.49%折算，则每吨抽汽售电能力为：126.43*86.51%=109.37kwh/t；每吨抽汽成本为：109.37*0.66=72.19元。2016年度总供汽18312t，则蒸汽总成本为：18312*72.19=1321893元。（2）除盐水成本：我司采用自来水经过水处理（反渗透+EDI工艺）制成除盐水，设计制水能力45t/h。制水成本包括自来水成本9.42元/t、耗电成本2.18元/t、设备检修维护成本0.8元/t、药品药剂成本1.2元/t，则除盐水单项成本共13.6元/t。2016年总供汽18312t，汽水损耗率按3%考虑，则除盐水总成本为：18312*13.6*1.03=256514.5元。投资（建设、安装）成本：供熱管道总投资成本为67.5万元，按十年均摊，每月成本为0.56万元，则2016年度成本为6.75万元。运行维护成本：包括检修、维护、备品备件及流量计的校验等费用，按1万元/年核算。

3.2.2 收入

2016年全年对外供汽18312t，按平均每吨汽215元计，则2016年供热收入（含税）为：18312*215=3937080元。

3.2.3 经济效益分析

4 实现热电联产对生产经营指标的影响

4.1 供热对吨入厂垃圾上网电量超280kwh的影响

2016年全年对外供汽18312t，按吨汽可发电126.43kw·h计，相当于减少机组发电量2315186.16度，焚烧厂用电率按实际13.49%计，相当于减少上网电量2002867.5度，相关指标列表对比如表3所示：

对比上表数据，全年供热降低吨入厂垃圾上网电量2.98kwh/t，导致实际平均售电单价上升了0.0013元/度，全年售电单价的变化相当于增加售电收入：0.0013*20747.51=26.97万元。

4.2 对汽机汽耗的影响

从表4中可以看出，汽机真空正常控制在-（90-93）KPa范围内，由于供热的影响，汽机汽耗有小幅上升趋势，供热在2～3t/h左右，对汽耗的影响较小。

4.3 对综合厂用电率的影响

从上表可以看出，供热对全年综合厂用电率的影响为0.13%。

4.4 对吨入炉垃圾发电量的影响

从上表可以看出，供热导致全年吨入炉垃圾发电量及吨入炉垃圾上网电量均降低3.69kwh。

4.5 对机组运行方式的影响

自对外供热系统投运以来，经过运行方式的切换和运行参数的对比，确定运行方式为：1号机正常负荷在18～21MW范围内，“压控”运行状态，一段抽汽接带1、2、3号炉一级空预器运行，产生的疏水回收至1号除氧器；2号机正常负荷定为10MW，“功控”状态，一段抽汽压力为1.10MPa，温度为293℃，接带对外供热系统运行，无回水；1、2号机一段抽汽管路隔离阀正常处于关闭状态。原因阐述如下：

（1）1、2号机一段抽汽均为不可调整抽汽，满负荷状态下，压力分别为1.3MPa和1.45MPa（实际试验参数），存在0.15MPa的压差，若将1、2号机一段抽汽系统联通，则高压侧蒸汽会流向低压侧一抽管道，可能威胁机组安全运行，特别是在雷雨季节，当外供电线路受雷击跳闸后，若孤网运行不成功，一段抽汽联通供热可能导致事故扩大。

正常运行中，由于垃圾焚烧炉的特性，汽机负荷一直处于动态的变化过程中，若将1、2号机一段抽汽系统联通，综合考虑空预器进汽压力、出风温度、疏水是否不畅导致管道水击等因素，对负荷的调整和运行的稳定性方面带来较大的难度。

因此根据运行中1、2号机一段抽汽不同的压力，故管路中间设有隔离阀，实现了既可隔离，又可调整如1号机或2号机其中一台汽轮机检修，仍可以对外连续不间断供热，保证连续稳定对外供热的运行方式。在对外供热期间，目前没有中断过一次供热，确保供热可靠性100%。

4.6 热电联产的综合效益

原来用汽单位减少设备了的投资，运行人员、维护成本也大为减少，同时用汽时间、量不受限制，能够满足连续生产的要求，综合成本有明显降低。

2016年度，宁波公司实现对外连续、稳定供热18312t，根据电力行业热力计算数据，以吨标煤产汽6.3t计，2016年为社会节约标煤2906.67t，相当于减少CO2排放7246.32t（按每千克标煤燃烧排放温室气体CO2量2.493kg计算），宁波公司可减少因垃圾热值提高导致吨入厂垃圾上网电量超280kwh/t带来的经济损失，以进一步改善了公司生产经营状况。宁波公司2016年热电联产产生的净利润超过200万元，且随着供热量的增加，其经济性将进一步增加。

5 结论

光大国际宁波公司通过探索、技术改造，成功实现了已经投运的生活垃圾焚烧发电项目对园区企业供热的目标，进一步释放了生活垃圾焚烧发电厂清洁、低碳的功能，提高能源的综合利用新效能，探索、建立了垃圾焚烧发电的绿色低碳循环发展供热的新模式。积极打造生活垃圾焚烧发电行业的循环、高效、集约型发展示范，为实现更高层次上发展与集约、人与自然、环境与经济、企业与社会的和谐做出更大的贡献。

参考文献

[1]《决胜全面建成小康社会 夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利》的报告.

[2]十三五全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划.国务院.2016.

[3]聂永丰.三废处理过程技术手册（固体废物卷）[M].北京：化学工业出版社，2000：485-491.

[4]马攀. 危险废物焚烧系统的数值模拟与试验研究[D].浙江大学，2012.

收稿日期：2018-03-28

作者简介：吴永新（1972-），男，硕士研究生，高级工程师，研究方向为环境工程与科学专业。