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生活垃圾焚烧发电厂发电量提升因素分析

    摘要:目前,焚烧是一种重要的生活垃圾处理方法,在我国许多城市得到了应用,焚烧垃圾的同时兼备发电上网效益,是一种非常贴合我国国情的垃圾处理方式.近年来生活垃圾焚烧吨发电量提升迅猛,主要剖析了厂吨发电量关键因素,希望对今后工作有所帮助.

    我国生活垃圾焚烧发电企业的吨垃圾上网电量均值在2011~2018年间提升42kW·h。按照全年上网电量/年入厂垃圾量作为计算指标,2018年垃圾焚烧发电企业平均吨上网电量均值为283kW·h,较2011年时提升了16%。深圳能源环保吨上网电量从2010 年的227kW·h 提升到2018年的293kW·h,吨上网电量提升达66kW·h。吨上网电量的主要影响因素比较多,但是核心原因在于入炉提升以及垃圾焚烧技术工艺明显改善。其中,生活垃圾热值是带动垃圾焚烧吨发电量提升的关键因素;技术工艺进步是吨发电量提升的重要补充。

    1 生活垃圾热值提高是吨发电量提升的主要原因

    近年来垃圾焚烧企业吨上网电量有较明显的提升趋势。行业普遍出现吨发电量提升,而大规模企业提升尤其明显,其他主要垃圾焚烧上市企业近两三年来吨上网电量也均有较明显提升。

    1)生活垃圾热值是影响垃圾焚烧吨发电量关键因素之一,轻质可燃组分(主要包括纸类、织物、塑料)含量的多少对生活垃圾热值具有决定性影响。2)在经济发达地区,生活垃圾热值一般较高,在我国的珠三角、长三角、京津地区都有吨上网电量相当高的项目。珠三角:粤丰环保已经投运项目主要位于广东东莞,自2011年以来吨上网电量就高于340kW·h,2018年吨上网电量达365kW·h;深能环保投运项目主要在广东深圳,吨上网电量也一直保持在315kW·h以上;康恒环境已投运项目目前在珠海以及宁波,2018年吨上网电量均值达324kW·h。长三角:伟明环保已投运项目目前主要位于浙江,2018年吨上网电量均值达303kW·h;旺能环境主要项目位于浙江,吨上网电量在260kW·h左右,与其部分项目供热以及部分项目是流化床技术有关;上海环境运营项目主要位于上海,吨上网电量接近300kW·h。京津冀:泰达环保运营项目主要位于天津、大连等地,2018年吨上网电量300kW·h以上。北控环境运营项目主要位于北京和全国其他区域,吨上网电量接近250kW·h。

    3)垃圾分类收集推进人民生活水平提高,使得城镇生活垃圾吨热值提升,带来吨上网电量增加:

    (1)垃圾分类收集推进:剩余垃圾的水分含量会随着生物质垃圾分类率的提高而降低,以深圳为例,随着生活垃圾分类的推进,厨余垃圾逐年减少,当生物质垃圾分类率为20%时,剩余垃圾的低位热值将由4419kJ/kg升高5465kJ/kg;如果生物质垃圾分类率达到39%,剩余垃圾的低位热值将达到7000kJ/kg。

    (2) 人民生活水平提高使得生活垃圾热值自然提升:在中国,垃圾中不燃物逐年降低和可燃物的逐年上升,热值在过去十几年间有较快的增长。随着经济发展和人民生活水平提高,生活垃圾热值有提升趋势。生活垃圾热值的高低取决于构成垃圾的各种废弃物性质及其所占比例。对净热值有贡献的主要是固定碳、水分和挥发分。固定碳主要成分为碳,其热值为碳的燃烧热;水分对热值是负贡献,主要考虑其蒸发潜热;而挥发分的热值与垃圾中的塑胶份额有密切关系。其中轻质可燃组分(主要包括纸类、织物、塑料)含量的多少对生活垃圾热值具有决定性影响。虽然目前,我国经济发达地区的垃圾焚烧项目吨发电量和吨上网电量已经达到较高水平,但是对比发达国家,仍有较大提升空间。美国生活垃圾焚烧吨发电量在600kW·h以上,高吨发电量的背后是垃圾分类到位带来的高热值,美国生活垃圾热值可达到我国目前平均水平的两倍。在我国,垃圾分类收集的推进及人民生活水平提高,使得城镇生活垃圾吨热值处于提升过程中,带来吨上网电量的增加。

    2 技术进步也是带动吨发电量数据提升的重要原因

    炉排炉技术全面推广,垃圾预处理、给料、分选和焚烧技术的进步,以及垃圾焚烧装备技术的提升,尤其是中温次高压蒸汽参数的垃圾焚烧锅炉技术的应用,带来新建项目吨发电量的进一步提升。

    3 炉排炉较流化床技术吨上网电量高,而炉排炉技术在我国已成为主流

    1)炉排炉在块状物料方面有着良好的处理效果,并且对垃圾前处理并无过高要求,因此,其储料上料机制较为成熟并且十分简单,借助炉排翻转,能够使垃圾得到充分燃烧,在燃烧中,能够添加固体或液体补充燃料进行助燃,当前,燃烧系统也日益成熟。另外,其除渣系统十分稳定。在燃烧时能够保持稳定状态,控制便捷,通过光大国际、深能环保、绿色动力(炉排炉技术)与锦江环境(硫化床技术)对比,可以看出炉排炉技术比流化床技术吨上网电量有显著优势。

    2)2010年到2018年上半年,全国使用了流化床技术的项目产能占比已由49% 下降到21%。

    4 中温次高压蒸汽锅炉能够促进发电效率

    余热锅炉的热效益、运行成本、制造成本以及焚烧厂收益等均会受到蒸汽参数的直接影响,对于垃圾焚烧厂,一般会选用4.0MPa,400℃以及6.5MPa、450℃,5.3MPa、450℃作为余热锅炉的主要参数。李坑垃圾发电厂,是国内首次将中温次高压工况技术应用于余热锅炉中,对于比较以上两种工况,是在外部条件确定的情况下,开展的简略计算。在条件不同的情况下,其比率也会发生变化,然而对比趋势并无明显差异。对于售电收入,次高温高压的方案更具优势,然而其有着较高的锅炉设备费用与运维费用,以25a运行的综合情况分析,中温次高压有着良好的经济效果。因此,在我国新建的焚烧厂中,已经开始推广、使用6.5MPa、450℃,5.3MPa、450℃参数蒸汽锅炉。当前,通过在过热器中应用高镍合金钢等耐腐蚀材料,使得过热器寿命得到有效延长,虽然,在一次性建设有着较高的投资成本,但是其有着良好的综合效益,因此,该参数有着良好的应用前景。

    1)李坑一厂借助中温超高压技术,在2017年的垃圾热值已经达到6900~7100kJ/kg,并且1t 垃圾的发电量达到350~360kWh。

    2)深圳平湖垃圾焚烧厂一期通过中温中压技术,其垃圾热值已经达到6 900kJ/kg,每吨垃圾垃圾发电量为290kW·h在垃圾热值相近的情况下,比较当前国内垃圾焚烧厂用余热锅炉采用的蒸汽参数即中温中压参数(400℃,4MPa)和中温次高压参数(450℃,6.5MPa)下的发电量,表明蒸汽温度越高,发电效率越高,中温次高压余热锅炉发电量增加17%。

    5 结语

    垃圾分类推进及人民生活水平提高带来生活垃圾热值提升,以及焚烧发电技术进步,使得行业普遍吨上网电量有较明显的提升,给垃圾焚烧企业带来发电收入的增加,和与之对应的盈利改善,必将引领更多的企业进入到垃圾焚烧发电的浪潮中,持续推进行业进一步发展。


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