生活垃圾焚烧发电项目中的能耗分析及节能措施探讨

葛长飞 临沂市园林环卫保障服务中心

1 生活垃圾焚烧发电项目中的能耗分析

1.1 垃圾发电项目工程规模

本项目将生活垃圾焚烧所产生的能源用作发电，提升资源利用率，工程所使用的工艺流程如图1 所示。

图1 生活垃圾焚烧发电工艺流程图

焚烧厂焚烧炉选择1 台500 t/d，余热锅炉使用1 台，发电机组使用1 台容量为10 MW 的汽轮发电机组。

项目在正式启动时，可处理垃圾18.25万t，除自用外，额定工况下最多可每年向电网供电56.50×106kWh。

1.2 垃圾发电项目能源消耗

1.2.1 生活垃圾

生活垃圾在本项目中是需要处理的固体废物，同时也是进行发电时焚烧炉的原材料，其来源为县内产生的生活垃圾。

在此项目中的生活垃圾低位热值的设计值为6280 kJ/kg，其设计变化范围数值为4190 ～8370 kJ/kg，垃圾处理量为每天焚烧处理生活垃圾500t，每年共计约可处理18.25万t 生活垃圾。

1.2.2 辅助燃气

焚烧炉点火、停炉以及垃圾热值低于4700 kJ/kg 时使用天然气作为辅助燃气使用，在生活垃圾焚烧发电厂中设置乙炔库房，作为备用气源。

辅助燃气消耗量如下：起停炉每小时天燃气消耗约900m3(标态)。冷炉启动一次需用燃气12h，燃气消耗量=900×12=10800 m3(标态)；停炉一次需用燃气5h，燃气消耗量=180×5=900 m3t；焚烧炉按一季度检修一次考虑，一年4 次。全年点火消耗燃气=9900×4=39600m3。

对于助燃消耗燃气，即在焚烧温度未能达到850℃下启动投入的燃气消耗，根据生活垃圾特性，通过合理的堆存脱水，入炉垃圾平均热值能达到6280 kJ/kg 以上，高于焚烧炉保证焚烧效果所需的4700 kJ/kg（1100 kcal/kg）。考虑到最不利的因素，即在雨季或特殊情况下，入炉垃圾热值仅有4400 kJ/kg（1050 kcal/kg），需要喷入燃气使入炉热值达到4700 kJ/kg。年运行小时数暂定为350h。

全年助燃消耗天燃气=500/24×(1100-1050) ×350/(9860×0.98)=36236m3，合计消耗天燃气75836 m3。

天燃气折合标煤系数1.3300 kgce/m3，年折合标准煤=75836×1.33/1000=100.86 tce。

在焚烧炉无法达到额定焚烧量时启用储油罐，当垃圾低位热值小于4700 kJ/kg时，依照自动燃烧控制系统的命令，自动启闭辅助燃料系统，并通过辅助燃烧器持续向炉内添加辅助燃料，从而保证炉膛温度高于850℃，并维持2s。

1.2.3 水源

本项目生活用水生产用水采用市政供水，生产用水采用自来水或中水，消耗量为1746.65 m3/d。

1.2.4 电力

计算厂内电力负荷，可知发电厂自用电计算负荷为2130 kW、安装容量为2506 kW、每年发电厂的最大发电量为66.14×106kWh/a、每年供给厂内的自用电量为9.64×106kWh/a、每年最大供给上网的电量为56.50×106kWh/a、发电厂内自用电率为14.6%。

1.2.5 其他物料

生产中使用的活性炭及消石灰、砂、氨水、螯合剂均通过外部厂商供应，使用汽车输送至厂内。

焚烧线在MCR 条件下运行时，全年使厂内使用消石灰3106 t，消耗活性炭103.3 t，同时可以有效的去除烟气杂质，达到排放标准。

飞灰处理工艺使用螯合剂进行飞灰的稳定化及固化，螯合剂耗量为328 t/a。

1.3 垃圾发电项目能耗分析

此生活垃圾焚烧发电厂充分利用垃圾焚烧时通过热量所产出的蒸汽，供给汽轮机、除氧加热、低压加热器使用进行汽轮机发电以及加热燃烧空气。并通过自发电量维持电厂中耗电。项目运行过程中主要能源消耗包括有水、电及燃油，进行1t 固体废物处理的能耗指标见表1。

表1 能耗指标

经上述分析可知，本项目通过将废物进行资源化利用，通过焚烧处理时的产热进行发电，具备很高的环境效益。本项目在工艺方面采用工艺水平已经达到了国内先进水平，比如使用能高效产热的余热锅炉及焚烧炉，高效发电的汽轮发电机组，以节省能源。

2 生活垃圾焚烧发电项目中的节能措施

2.1 工艺系统节能措施

在热力系统中安装蒸汽旁路装置，可以提高运行稳定性，节约能源。蒸汽旁路装置对主蒸汽进行减温降压。既可以减少不必要的汽水损失，又保证了生产的安全性。

发电厂中所选机电产品均选用高效节能型产品。

热力系统中绝热保温的材料与厚度在选取时应注意经济性和实用性，从而减少管道散热导致的热损失。当设备和管道的外表面温度高于50℃时需进行保温设计，减少热损失。

设计使的流速计算应该尽量精准，并对应选取恰当管道，减少过程中所带来的沿程水头损失和局部水头损失。

烟气净化除尘系统在选取时应考虑到长期运行的稳定性，以减少引风机的耗电量，减少厂用电率。

可将厂区处理后废水继续用作厂内水质要求不高的地区，如车辆冲洗、地面冲洗、残渣的冷却、绿化用水等。

安装高精度的电、水、热计量装置，精准计量所用能源，避免资源的浪费。

设备、管道等在安装时应注意尽量严密，防蒸汽的不必要损失。

可充分利用焚烧厂内的余热进行淋浴室等设施的供给，提高资源利用率。

厂内布置应充分考虑运行的安全性及检修的方便性，同时应尽可能紧凑，较少能量损失。

通过以上对工艺系统进行优化，可降低垃圾发电中的能源损耗，提高资源利用率。

2.2 电气系统主要节能措施

经分析可知，水厂的自用电量消耗远高于水能及燃气耗能，因此，通过节约电力系统中的能耗可以有效的实现能源减耗，具体实施措施如下：①在设备的选型时，可优先考虑变频调速。②厂内所使用的变压器尽量选取节能型变压器。③车间变电应尽量设置在用电负荷高的区域，线路应以直线为主，尽量紧凑布置以减少电缆长度，减小沿途损失。④水泵、风机等有变速要求的选择变频控制，可节约能源；电机较大的启动方式可选取降压启动方式，以减少冲击，同时便于变压器的合理选择。⑤当室外照明可满足照明需求时，应充分利用室外照明，因此车间尽量使用自然采光窗，此时使用智能系统调节，控制照明灯启闭。

2.3 水工系统节能措施

在垃圾发电过程中，可采取如下措施减少水的损耗：①卫生器具的选择应尽量采取节水型的产品，避免使用过旧产品。②冷却塔中的填料尽量使用高效填料，可提高换热效率、减少循环水使用量。③对使用过后的冷却水进行回收使用，以降低水损耗，节约能源。

3 结语

生活垃圾焚烧发电可以有效推进垃圾处理进程、促进垃圾再回收利用。本文通过对某生活垃圾焚烧发电项目的能源消耗进行分析，将处理过程中的资源损耗进行量化处理，可以更直观的对比生活垃圾焚烧发电时不同能源消耗，并针对能源损耗，提出了垃圾发电过程中可采取的节能措施，在工程本身具备环境、社会效益的基础上，提升了其经济效益，对推动生活垃圾的无害、环保、节能处理具有实践指导意义。