上海某生活垃圾焚烧厂预可行性研究报告

上海XX生活垃圾焚烧厂预可行性研究报告编制中国城市建设研究院XX设计院XX集团建筑设计研究总院上海市环境工程设计科学研究院一一一概述11项目背景随着经济的发展和人民生活水平的提高，城市垃圾产生量越来越大，城市生活垃圾带来的城市环境污染越来越严重。特别是近期发生的SARS传染病流行现象，更引起了人们对环境卫生的关注。城市环境卫生和垃圾处理已成为政府高度重视的行业。上海市是我国人口最多、人口密度最大的工业城市，城市垃圾的产量目前已超过14万吨/天,但无害化处理率还很低，垃圾处理水平与上海市国际化工业和金融城市的地位及不相称。XX区是上海市的一个大区，人口约120万，目前垃圾日产生量近1600吨，均采用简易填埋，基本上没有达到无害化处理。按照城市整体规划对市容环境卫生的总体要求，XX区必须建设大型垃圾焚烧处理厂，以解决日益突出的垃圾处理问题。本预可行性研究报告即为XX垃圾焚烧厂的前期立项而编制。XX垃圾焚烧项目办委托城市建设研究院和上海市环境工程设计科学研究院共同编写本预可研报告。本项目名称上海XX生活垃圾焚烧厂工程预可行性研究编写单位中国城市建设研究院XX设计院XX集团建筑设计研究总院上海市环境工程设计科学研究院项目建设单位上海市XX生活垃圾焚烧厂项目筹建办项目建设地点上海市XX区华漕镇纪王12项目建设必要性1、本工程的建设是城市总体规划的需要上海市是我国重要的经济、金融、贸易和文化中心，是中国最大的港口和航运中心之一，是带动长江三角洲和整个长江流域地区经济发展的龙头。是我国对外开放、吸引外资的主要窗口。但长久以来，上海市环境卫生的发展水平与其经济发展水平不相适应。尤其在生活垃圾无害化处理方面还存在着很大差距。目前大部分生活垃圾还采用简单填埋处理，资源化利用率很低。虽然已建成江桥和浦东两座垃圾焚烧发电厂，但这两个焚烧厂的处理能力只有2000T/D，还不到上海市垃圾产量的20。根据上海市城市发展总体规划和上海市固体废弃物处置发展规划上海市生活垃圾的处理处置将逐渐改变原有的全量填埋的处理模式，运用分类收集、集装化运输、回收利用、卫生填埋、焚烧、生化处理等多种手段，推动固体废弃物的源头减量、二次资源开发利用和无害化处置进程。至2010年力争做到“垃圾产出数量与处置能力动态平衡，原生垃圾零填埋，建立处置有序、配置合理、技术可靠、环保达标、管理高效、国内领先、世界先进的固体废弃物处置系统。为了实现2010年上海市原生垃圾“零填埋”的规划目标，上海市必须尽快建设大型垃圾焚烧发电厂。本工程的建设符合上海市垃圾处理的需要。2、本工程的建设是XX及周边地区城市建设和环境保护发展的需要目前随着城市经济的快速发展与人口的急剧增长，XX区城市生活垃圾总产量也随之大幅增加，目前每日产量已将近1600吨。其中除少数通过闵吴码头水运到老港垃圾卫生填埋场填埋外，大部分垃圾只能就近裸露堆放。在XX区周围形成大小垃圾堆放点40余个，这些垃圾没有进行无害化处理，污染农田、水体、空气、孳生蚊蝇，这种局面如不改变，将会对周围环境和居民的身体健康造成危害维护人民的利益是体现“三个代表”最基本的要求，因此建设XX区垃圾无害化处理设施垃圾焚烧发电工程是摆在市区政府面前的刻不容缓的大事。2010年世界博览会将在上海举行，此次盛会是上海向世界展示自身风貌的一次难得的机会。上海市也正在抓紧会议场馆的建设，规划中的场馆将占用现徐汇区生活垃圾运输码头，徐汇区的生活垃圾将无法通过水路运往老港垃圾填埋场处理。从地理位置上看，XX区与徐汇区和青浦区相邻，从总体上考虑，XX生活垃圾焚烧厂的建设还可以考虑消纳徐汇区和青浦区的一部分生活垃圾。因此在世博会召开之前建设XX区大型垃圾焚烧发电厂可以解决因垃圾码头占用无法处理的部分徐汇区垃圾。3、上海市已全面具备发展垃圾焚烧的条件XX区作为上海市重要对外交通枢纽、工业基地、科技创业区，这些年城市建设有了较大的发展，人民生活水平大大提高。城市生活垃圾热值逐渐升高，尤其是工业区生活垃圾热值已经远远超过5000KJ/KG，已完全具备焚烧处理的条件。而上海市江桥、御桥两个千吨级焚烧厂的建成与成功运行表明，上海市采用焚烧处理生活垃圾是可行的，并且具有可观的经济效益，上海市是有能力有技术建设好生活垃圾焚烧厂的。江桥、御桥焚烧厂的成功也为XX生活垃圾焚烧厂的建设提供了宝贵的经验和人才上的支持。4、上海市人多地少，发展垃圾焚烧是必由之路。上海市是我国人口最多、人口密度最大、工业化水平最高的城市，土地资源非常紧缺，已不可能找到适宜的场地建设垃圾填埋场。目前除填埋之外，另一种规模化处理原生城市生活垃圾的主要方式即是焚烧发电。因此在上海发展垃圾焚烧是与其城市特点相适应的。13编制依据上海市XX区生活垃圾焚烧厂预可行性研究报告编写委托书上海市XX区总体规划方案XX区第五次人口普查数据手册闵北工业区控制性详细规划调整电力规划图1999年2000年XX区生活垃圾成分、水分、热值和元素测试分析报告上海市XX区华漕镇纪王12000地形图14编制原则本报告按照技术先进、环保达标、安全卫生、运行可靠、经济适用的原则确定建设方案，结合本工程的具体情况，编制报告重点遵循以下原则按照“减量化、资源化、无害化”的原则，在实现清洁生产的前提下对城市生活垃圾进行焚烧处理。为降低工程造价，部分引进国外先进焚烧技术和关键设备，提高设备国产化程度，大力促进国内环保产业发展，在保证技术先进的前提下尽量做到节省一次性投资。保护环境，防止污染，污染物排放指标采用高标准，需一定程度上满足未来发展的需要。节约用地、用水，避免资源的浪费。本工程系现代化的大型垃圾焚烧厂，提高装备和自动化水平。厂区建筑物及总平面布置按现代化工厂模式配置。15编制范围上海XX生活垃圾焚烧厂为新建工程。设计处理总规模为3000吨/日，预可研编制内容为该生活垃圾焚烧厂厂址围墙范围内各生产装置以及办公设施等的设计以及与外部相接的供水、供电以及排水管道等各种管线设计以厂界区外1米为设计分界线。设计范围为垃圾焚烧厂厂界范围内之各项设计不含厂外供水供电以及给排水管线等设计。16采用的规范和标准本项目采用标准规范如下生活垃圾焚烧处理工程技术规范J1842002小型火力发电厂设计规范GB5004994生活垃圾焚烧污染控制标准GB184852001污水综合排放标准GB89281996大气污染物综合排放标准GB162971996工业企业厂界噪音标准GB123481990火力发电厂水汽质量标准SD16385建筑设计防火规范GBJ1687生活垃圾焚烧炉CJ/T1182000工业企业设计卫生标准TJ3679城市生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准火力发电厂建筑设计规范DL/T50941999上海市市政工程设计文件编制深度规定DGJ08761999烟气排放标准执行欧盟1996年标准。17主要研究结论1、本报告选择炉排炉作为本工程的推荐炉型，选择次高温高压蒸汽参数锅炉作为本工程推荐锅炉。2、本工程焚烧烟气处理系统设计执行欧洲96标准。3、上海XX垃圾焚烧厂拟定规模为日焚烧垃圾3000吨，余热锅炉和汽轮发电机组配置为次高温、高压余热锅炉四台（单台蒸发量616T/H），汽轮发电机组为两台25MW机组。4、本项目总投资1378亿元，单位运营成本9455元/吨垃圾。售电收入按售电量及售电价计算，电价以上网电价05元/度计，垃圾处理补贴费按131元/吨计算，正常年可实现销售收入28644万元，投资回收期1207年。5、本报告通过投资估算和经济分析表明，本项目具有一定的财务盈利能力、清偿能力和一定的抗风险能力，因此本项目在财务上是可行的。6、本项目建成后可每年向电网送电286X108KWH。7、本工程注重提高设备的国产化水平，设备国产化率达到60以上。8、本项目注重厂区环境建设，厂区建有展览厅、游泳馆、主题公园等，厂区绿化率达到63。一一一XX区区域概况及基础资料21工程区域概述211XX区自然条件XX区位于上海市西南腹部，北纬31度5分，东经121度25分,黄浦江纵贯南北，分区界为浦东、浦西两部分。东接浦东新区，南与南汇、奉贤县毗邻，西与松江区、青浦县接壤，北连徐汇、长宁、嘉定三区，处于上海的腹地，地理位置十分优越。区政府位于莘庄镇，距市中心人民广场16KM。XX区境内铁路、公路、河流纵横交错，沪杭铁路、沪闵路、七莘路、龙吴路、闵松路、沪青平公路、莘松高速公路、沪杭高速公路、黄浦江、苏州河贯穿全境，虹桥国际机场位于XX区的西北部，构成了十分发达的水、陆、空交通网络。是上海市重要对外交通枢纽，上海西南地区重要的工业基地、科技创业区、现代居住区和区域性商业、物流中心。是一个现代化国际大都市的新城。XX全区面积约37168KM2约合5575万亩，占上海市总面积的586，南北最长约30公里，东西最宽约315公里。其中耕地面积114288公顷。境内辖有上海市级工业区即莘庄工业区，面积为137平方公里。XX区的地貌为堆积地貌类型，地势平坦，土层松厚肥沃；平均海拔高度4米左右。XX区具有北亚热带季风气候特征。四季分明，冬夏长，春秋短，日照充足，雨量充沛。2000年，全区年平均气温170，最热月为7月份平均气温289；最冷月为2月份平均气温44。全年最高气温为370，出现在7月22日。全年00初终间日数64天，最低气温为46，出现在1月26日。全年无霜期245天，降水日188天，年降雨量10586毫米。全年日照总时数为18928小时。XX区境内水资源丰富。上海的母亲河黄浦江贯穿区境，吴淞江、淀浦河、大治河等骨干水系与区内200多条河道组成纵横交织、百川归江的水运网络。黄浦江源自太湖和淀山湖，江宽水深，全长113公里，其中流经XX区境段长达268公里，再经上海市区注入长江。XX区工业发达，是上海市的重要化工、机电基地。区内的大气污染物主要来源于燃烧废气和工艺废气，属煤烟型污染。其中，XX发电厂、吴泾发电厂、上海焦化厂、上海吴泾化工厂、上海染料化工厂、上海电化厂等为该区内燃烧废气的主要来源，占总负荷90以上；主要的工艺废气污染物有氯化氢HCL、含酚废气、二硫化碳CS2、氟化氢HF、硫化氢H2S、苯类废气和四氯化碳CCL4等。XX区内建成了国内领先的城市环境监测和控制网络，大气环境、噪音治理及污水处理达到或超过国家规定的标准。212XX区总体规划简介XX区是上海中心城的发展区。作为上海的重要化工、机电基地，XX区的最终发展目标为外向型、多功能、既相对独立又城乡一体的现代化新区，最终形成上海市西南地区的经济、文化中心。根据XX区第五次人口普查的调查结果，XX区现有人口约12457万，其中户籍人口约7164万。根据上海市城市规划设计研究院编制的上海市XX区总体规划方案，到2005年，常住人口将达到13750万；到2010年，常住人口将达15230万；到2020年，常住人口将达178182万。未来的XX区建设将在加速农村地区城市化进程的同时，重点加强城市化地区的建设，形成有莘庄、七宝、虹桥、梅陇、颛桥、XX、吴泾等七个地区组成的，既相互独立又各有其侧重点的组团布局结构。22上海XX环境卫生及生活垃圾处理现状目前，XX区的生活垃圾收集方式采用不分类的混合收集方式，收集设施有垃圾间、垃圾桶等。垃圾收运系统如图21所示，送到收集点的生活垃圾，每天定时由专用车辆运走。其中老吴闵吴泾、XX地区的垃圾由汽车运输队运至闵吴综合码头，然后水运到南汇老港垃圾卫生填埋场填埋处置；其它各镇的垃圾则由各环卫所负责就近或陆运到松江临时滩地堆放处置。图21XX区生活垃圾收运系统示意图垃圾收集点垃圾收集点垃圾收集点垃圾收集点生活垃圾生活垃圾生活垃圾生活垃圾生活垃圾生活垃圾生活垃圾生活垃圾就近堆放处置陆运至松江或就近堆放处置陆运至松江或就近堆放处置陆运至松江或就近堆放处置闵吴码头闵吴码头闵吴码头闵吴码头老港场填埋老港场填埋老港场填埋老港场填埋混合收集混合收集混合收集混合收集闵行、吴泾闵行、吴泾闵行、吴泾闵行、吴泾闵行、吴泾闵行、吴泾闵行、吴泾垃圾垃圾垃圾垃圾垃圾垃圾垃圾垃圾其它各镇其它各镇其它各镇其它各镇垃圾垃圾垃圾垃圾水运水运水运水运23上海XX生活垃圾产量现状和预测231生活垃圾产量现状XX区内垃圾主要来源于居民、企事业单位、商业及办公机构等，其中大部分来源于居民的生活垃圾。根据XX区市政管理局提供的统计数字，XX区1999年2003年生活垃圾产生量见表21。表二11999年2003年XX区生活垃圾产生量统计表生活垃圾日平均产量T序号镇街道1999年2000年2001年2002年200314月1华坪所611026128615656606973742碧江所467550585384609484593红旗所4343481246624121410174吴泾镇42295452793990245342442115七宝镇504655115418982380926龙柏街道693051037124561072531073017梅陇镇97152691652917681971768虹桥镇1101201351501199049莘庄镇92482862561048151051812640610华漕镇7029071222156419624811莘庄工业区205472647295532382208512马桥镇28303123315381713颛桥镇42544653661816450414浦江镇1516557013123915古美街道68878810515881216316城冬清洁公司65975131625合计795891955555115878213087041576965232XX区生活垃圾产量预测影响生活垃圾产量的主要因素是城市人口和人日均垃圾的排放系数，人日均垃圾排放系数又受到生活燃料、生活水平及垃圾回收利用水平等因素的制约。从表二1可以看出，在1999年到2003年4月间，XX区垃圾产量增长速度很快。这主要由于XX区作为上海中心城区人口的疏散地，大量导入中心城区人口，人口增长速度很快，人口一跃增至12457万。生活垃圾的产量也急剧增加，随着上海市经济继续保持快速发展，人口数量稳步提高，在今后的一段时间内XX区人口的增加依然是生活垃圾产量增长的主导因素。随着居民生活水平的提高，人均垃圾的产生量也逐年增加，但随着居民环保意识的增强、垃圾收费制度的实施、垃圾分类的程度加大和燃气率的普及，人均垃圾的产量已趋于稳定。根据表二1，2003年人均生活垃圾产量为126KG/D。按照上海市XX区总体规划方案中人口预测，2010年XX区人口将达到1523万人，2020年将达到约180万人。由此估算XX区2010年生活垃圾日产量约为1920吨，2020年生活垃圾日产量约为2268吨。在此以后，随着城市人口的增长速度放缓和垃圾分类的实施，XX区垃圾产量将保持稳定，约为21002300吨/日。24XX区生活垃圾的性质和预测241生活垃圾性质现状城市生活垃圾组成及热值是焚烧发电工程的重要基础数据，直接关系到垃圾焚烧炉的设计参数。上海市环境工程设计科学研究院监测中心在1994年2001年对上海市生活垃圾性质和组成进行了系统的测试。测试结果见表22，表23，表24。表二2上海市区生活垃圾组分测定表单位年份纸类塑料竹木布类厨余果类金属玻璃渣石19947499161372135945138705640018919956501121147217596611990913810901996668118419622658551175068406223199780511781442245806120305840118219988771348127190532314100735151371999923144611822153221199084536151200080213931432875467128408541512620018201210126238554714490614031472002911131712629153671450086333112表二3上海市区生活垃圾含水率测定表单位年份19941995199619971998199920002001含水率58676049588560475723572358406022表二4上海市区生活垃圾低位热值测定表单位KCAL/KG年份19941995199619971998199920002001低位热值98097010509901100113011101060242生活垃圾基本性质预测城市生活垃圾成分受燃气率、气候、流动人口量、社会经济发展水平、居民消费水平等诸多因素影响，根据建设单位提供的预测资料，其生活垃圾性质和热值预测见表25、表26。表二5上海市生活垃圾成分预测表年份组分2005年2010年以后厨余及果皮62375876渣石217192纸类10831282塑料13211298纤维321441竹木193249玻璃545564金属083098表二6上海市市区生活垃圾低位热值预测表年份2005年2010年20152020低位热值KJ/KGKCAL/KG57781380628015006699160071181700根据垃圾焚烧厂一般工艺流程，垃圾进入焚烧厂后先卸入储料坑，储存几天后再进入炉内焚烧，垃圾经储存后物理化学性质将会发生较大变化。根据测定，上海市生活垃圾储存34天后，含水率降低1016，推算该地区生活垃圾含水率每降低1热值增加247KJ/KG。实践证明垃圾焚烧厂储坑脱水效果是明显的，脱水过程中垃圾热值变化较大。根据上海市环境工程设计科学研究院有关预测结果，入炉垃圾热值预测见表27。表二7入炉垃圾含水率、低位热值预测表年份2005200720102015含水率4260425042344180低位热值KJ/KG6071615563226615根据国内和国外的经验，当垃圾热值大于5000KJ/KG时，焚烧处理无需添加辅助燃料，考虑到XX区生活垃圾的现状和未来的发展，本项目垃圾设计热值为低位发热量6280KJ/KG1500KCAL/KG，焚烧炉热值可运行范围为37688792KJ/KG9002100KCAL/KG。一一一厂址选择与工程规模确定31厂址的选择311选址的基本条件符合经济运输要求，有效降低运输成本；市政设施较为齐全，充分利用已有的市政基础设施，减少工程投资费用；选择在生态资源、地面水系、机场、文化遗址、风景区等敏感目标少的区域；有足够的用地面积、动迁少，征地费用低满足水文地质条件，不受自然灾害的威胁；有可靠的电力供应，应满足电力上网要求；水源充足，选址应靠近河流等自然水源。312厂址方案由于XX区近年来人口增长和城市建设速度较快，适合建设垃圾焚烧厂的土地很难找到。为使本工程及早启动，2003年初，上海市市容环境卫生管理局与XX区规划部门对XX区区域范围内焚烧厂选址进行调查了解，在广泛寻找筛选的基础上初步选定以下两个可能的厂址。三121华漕镇纪王厂址纪王厂址位于XX区华漕镇境内，北邻嘉定区，西接青浦区，沪宁高速公路自厂址北侧东西向穿过。公路北侧为苏州河。初选厂址座落于纪鹤路北侧鹫山村张家桥生产队和卞家巷生产队一部分，占地约200亩，两个生产队共有农户130户，私人企业5家，拆迁厂房、办公楼面积8300平方米，根据XX区华漕镇总体规划该区域为闵北工业区。该厂址距机场15公里，根据上海市总体规划，不在机场净空高度控制范围内。焚烧厂周围市政设施和配电设施尚在规划与建设中，厂前道路规划40米宽，为双向六车道，北面约500米为沪宁高速公路，交通便利。道路等级能满足垃圾运输要求；厂址三面环水，有充足的水源供应；距离厂址南面约500M处有规划的220KV变压站，方便取得电源和送电。三122上海市白水泥厂厂址上海市白水泥厂位于吴泾镇西北，行政区域属梅陇镇车沟村。座落在黄浦江上游西岸，东邻龙吴路，处在XX区中心位置上，目前白水泥厂属上海建筑集团，规划厂址上还建有中外合资宝龙白水泥有限公司等企业。预计征地范围为龙吴路以西，永联路以东，澄江路100米以南，总面积约300亩，涉及到东沟村三个生产队350户人家。共需拆迁企业厂房、办公楼55050平方米。白水泥厂厂址地理位置适中，厂址位于XX区中心点，垃圾运输成本较低，市政基础设施齐全，但该厂址前期动迁人数多、范围广、工作量大，需要时间长，征地所需经费十分巨大，这样势必造成工程投资的大幅增加以及垃圾吨处置费用的提高。并且该厂址周围居民多，人口密度大，长期受到附近企业的工业污染，垃圾焚烧厂的建设不能起到改善当地环境的目的，建成后势必造成周边群众上访。313两个厂址方案的比较两个厂址的比较见表31表三1厂址方案比较表比较内容华漕镇纪王厂址白水泥厂厂址用地要求能够提供133公顷左右的生产用地和足够的环境保护用地，能够满足焚烧厂日处理3000吨垃圾的用地要求。能够提供20公顷的生产和环境保护用地，满足垃圾处理用地要求。生态环境焚烧厂位于工业区内，周围无敏感设施，无大型居住区，对居民影响很小。焚烧厂位于白水泥厂厂址上，周围居民和企业较多，容易造成扰民和长期环境影响。接入电网条件厂址南面500米规划建设220KV变电站，可发电并入市网。发电并入市网方便经济运输位于XX区西北部，XX区内垃圾需通过梅陇转运站压缩转运，运输距离长，费用相对较高。距离青浦区较近，可消纳处理青浦等区域的部分垃圾。位于XX区中心点，也是垃圾相应集中地，垃圾运输成本较低。动迁范围需拆迁企业厂房、办公楼面积8300平方米，农户130户至少需拆迁企业厂房、办公楼面积55050平方米，农户350户预计拆迁费用181亿元501亿元314厂址选择通过比选和现场勘查，认为华漕镇纪王厂址对于减少工程建设投资，消除垃圾焚烧对居民影响等方面具有较大优势，该厂址也得到了XX区、华漕镇和市环卫局领导的支持与肯定，因此华漕镇纪王厂址作为本工程的推荐厂址。315建厂条件经调查推荐厂址周围有河流流过,河水流量能够满足场内生产用水量,厂区周围也具有城市供水管网,能够满足厂内生活用水的需要,因此该厂址供水条件满足需要。该厂临近城市主要交通干道，交通条件和排水条件也可以满足工艺的需要。本工程规划厂址根据XX区华漕镇总体规划，为规划中的闵北工业区，离规划厂址约500M处为规划220KV变电站，附近还设置数座35KV变电站，可以从这些变电站取得电源和送电。如焚烧厂建成时这些变电站还未实施，离规划厂址约4KM处已建成220KV变电站，可以从那里取得电源和送电，因此供电条件较好。32工程规模根据本报告第二章XX区生活垃圾产量统计和预测，目前XX区生活垃圾日产量约1600T，预计到2010年日产量约1920T,2020年约为2268T。本工程除满足XX区生活垃圾处理的需要外，考虑到作为上海市生活垃圾综合处理设施的重要组成部分，从上海市垃圾处理的大局出发，本工程还可以消纳因世博会影响无法水运的徐汇区部分垃圾和青浦区部分垃圾。因此本工程总处理规模确定为3000T/D,采用分期建设的模式，一期工程计划建设处理规模2250T/D，计划在2006年建成；二期工程将处理规模扩大到3000T/D，计划在2010年之前建成。项目建成后每年可焚烧处理生活垃圾100万吨。将大大提高XX区和全市生活垃圾的无害化处理水平。考虑到垃圾产量的波动性和热值的变化，本工程处理能力在设计上将留有10的余量。一一一焚烧工艺方案论证41焚烧炉炉型选择目前国内外应用较多、技术比较成熟的生活垃圾焚烧炉炉型主要有机械炉排炉、流化床焚烧炉、热解焚烧炉、回转窑焚烧炉等四类。1、机械炉排炉机械炉排炉采用层状燃烧技术，具有对垃圾的预处理要求不高，对垃圾热值适应范围广，运行及维护简便等优点。是目前世界最常用、处理量最大的城市生活焚烧炉。在欧美等先进国家得到广泛使用，其单台最大规模可达1200T/D，技术成熟可靠。垃圾在炉排上通过三个区段预热干燥段、燃烧段和燃烬段。垃圾在炉排上着火，热量不仅来自上方的辐射和烟气的对流，还来自垃圾层的内部。炉排上已着火的垃圾通过炉排的特殊作用下，使垃圾层强烈的翻动和搅动，引起垃圾底部的燃烧。连续的翻动和搅动，也使垃圾层松动，透气性加强，有利于垃圾的燃烧和燃烬。2、流化床焚烧炉流化床技术在70年前便已被开发，之后在20世纪60年代应用来焚烧工业污泥，在70年代用来焚烧生活垃圾，80年代在日本得到相当的普及，市场占有率达10以上，但在90年代后期，由于烟气排放标准的提高和自身的不足，在生活垃圾焚烧上的应用有限。目前该炉型多用于日处理垃圾500T以下规模的处理项目，尚未得到广泛应用，有待于进一步完善。流化床焚烧炉的焚烧机理与燃煤流化床相似，利用床料的大热容量来保证垃圾的着火燃烬，床料一般加热至600左右，再投入垃圾，保持床层温度在850。流化床焚烧炉可以对任何垃圾进行焚烧处理，燃烧十分彻底。但对垃圾有严格的预处理要求。3、热解焚烧炉热解焚烧炉是指在缺氧或非氧化气氛中以一定的温度500600分解有机物，有机物将发生热裂解过程，使之变成热分解气体可燃混合气体；再将热分解气体引入燃烧室内燃烧，从而分解有机污染物，余热用于发电、供热。热解技术使用范围广，可用来处理多种垃圾。城市垃圾热解处理技术具有清洁、处理完全和能源利用率高等特点，越来越受到重视。4、回转窑焚烧炉回转窑焚烧炉的燃烧机理与水泥工业的回转窑相类似，主要由一倾斜的钢制圆筒组成，筒体内壁采用耐火材料砌筑，也可采用管式水冷壁，用以保护滚筒。垃圾由入口进入筒体，并随筒体的旋转边翻转边向前运动，垃圾的干燥、着火、燃烧、燃烬过程均在筒体内完成。并可根据筒体转速的改变调节垃圾在窑内的停留时间。回转窑常用于成分复杂、有毒有害的工业废物和医疗垃圾，在当前垃圾焚烧中应用较少。表41为几种常见垃圾焚烧炉性能的比较表四1常见生活垃圾焚烧炉型比较项目机械炉排炉流化床焚烧炉热解焚烧炉回转窑焚烧炉炉床及炉体特点机械运动炉排，炉排面积较大，炉膛体积较大固定式炉排，炉排面积和炉膛体积较小，多为立式固定炉排，分两个燃烧室无炉排，靠炉体的转动带动垃圾移动垃圾预处理不需要需要热值较低时需要不需要设备占地大小中中灰渣热灼减率易达标原生垃圾在连续助燃下可达标原生垃圾不易达标原生垃圾不易达标垃圾炉内停留时间较长较短最长长过量空气系数大中小大单炉最大处理量1200T/D500T/D200T/D500T/D垃圾燃烧空气供给易根据工况调节较易调节不易调节不易调节对垃圾含水量的适应性可通过调整干燥段适应不同湿度垃圾炉温易随垃圾含水量的变化而波动可通过调节垃圾在炉内的停留时间来适应垃圾的湿度可通过调节滚筒转速来适应垃圾的湿度对垃圾不均匀性的适应性可通过炉排拨动垃圾反转，使其均匀化较重垃圾迅速到达底部，不易燃烧完全难以实现炉内垃圾的翻动，因此大块垃圾难于燃烬空气供应不易分段调节，因此大块垃圾不易燃烬烟气中含尘量较低高低较高燃烧介质不用载体需石英砂不用载体不用载体燃烧工况控制较易不易不易不易运行费用低高低较高烟气处理较易较难易较易维修工作量较少较多少少运行业绩最多较少较少工业垃圾较多通过上表比较，机械炉排炉相对其它炉型有以下几个特点机械炉排炉技术成熟，尤其大型焚烧厂几乎都采用该炉型，国内也有成功的先例。操作可靠方便，对垃圾适应性强，不易造成二次污染。经济性高，垃圾不需要预处理直接进入炉内，运行费用相对较低。设备寿命长，稳定可靠，运行维护方便，国内已有部分配套的技术和设备。基于以上几点理由，推荐选用机械炉排炉作为上海XX生活垃圾焚烧厂焚烧炉炉型。42部分厂商工艺简介目前，发达国家，尤其是德国、瑞士、法国、美国和日本的焚烧技术居世界领先地位。这些国家生产的焚烧炉以机械炉排式焚烧炉为主，并且都有与之配套的发电及供热、二次污染控制、自动监测及控制系统。在机械炉排中，主要有以瑞士冯若尔VONROLL公司为代表水平往复炉排；日本三菱重工MHI生产的三菱马丁炉为逆推阶梯落差式炉排炉；丹麦伟伦VOLUND生产的为顺推沟槽阶梯落差式炉排。多阶滚筒炉排炉为德国BABCOCK公司的专利产品。比利时西格斯SEGHERS公司的专利技术为摆动式炉排。部分厂商和工艺介绍如下一、日本三菱重工日本三菱重工MHI已有100多年的历史，从1964年以来从事垃圾焚烧厂的建设工程。近70座生活垃圾焚烧厂的业绩遍布亚洲，业绩中单台最大处理量可达720吨/日。三菱马丁炉排的特点为逆推往复式运动炉排，由一排固定炉排和一排活动炉排交替安装而成，炉排运动方向与垃圾运动方向相反，其运动速度可以任意调节，以便根据垃圾性质及燃烧工况调整垃圾在炉排上的停留时间。炉排在炉内呈26倾角，由于倾斜和逆推的作用，垃圾不断地翻转和搅拌，与空气实现较充分的接触，使垃圾燃烧完全。其特点是1燃烧空气从炉底部送入并从炉排块的缝隙中吹出，对炉排有良好的冷却作用。2炉排推动时，炉排均能做到四周呈相对运动，可使粘结在炉排通风口上的一些低熔点物质吹走，保持良好的通风条件。3由于逆向推动可相应延长垃圾在炉内的停留时间，因此在处理能力相同的情况下，炉排面积可以小于顺推炉排。图41为三菱马丁炉排结构简图图四1三菱马丁炉排结构简图二、日本田熊株式会社该公司自1963年建成日本第一座垃圾焚烧厂以来，已为日本和日本以外国家提供了300多台设备。多年来积累了大量的业绩和技术，它的技术具有完整的综合工艺，有垃圾焚烧炉、烟气冷却设备、烟气处理设备、余热利用设备。焚烧炉有炉排焚烧炉技术也有流动床式焚烧炉技术、气化熔融技术和生物气化技术。其炉排炉焚烧技术特点为在往复炉排的基础上新改良开发的新型炉排SN型炉排；焚烧炉形状的优化；燃烧的低空气比、高温燃烧。余热利用设备可经发电提高热效率低空气比使锅炉高效化，减轻烟气处理负荷。烟气处理设备酸性气体处理方式有干式烟气处理、半干式烟气处理和湿式烟气处理。可根据不同用户的要求及投资能力，选用不同设备组合。图42为田熊SN型炉排结构简图图四2SN型炉排结构简图三、原比利时西格斯公司焚烧技术原西格斯公司成立于1974年，1985年开始从事生活垃圾焚烧处理事业。目前在欧洲和亚洲的韩国等地建厂140多座，其中，采用SEGHERS焚烧技术建厂27座。针对亚洲国家垃圾的高含水量，以开发了适合燃烧这样垃圾的特殊设计的炉排。西格斯固体废弃物和烟气净化公司已使其转化为清洁能源的方式，为处理各种类型的工业垃圾、城市生活垃圾、危险废物、工农业残渣以及生物垃圾和污泥提供了创造性的解决方案。西格斯焚烧炉是唯一能够将输送动作水平运动、翻搅和通风动作垂直运动区分开的炉排控制系统，其独特的炉排技术，使滑动炉排推动垃圾向前运动并决定了垃圾层厚度及停留时间；摆动炉排则起到搅动垃圾层的作用。为了遵守当地的排放要求，既不同国家其排放标准不同，西格斯公司开发了西格斯专利烟气净化系统。焚烧炉炉排的特点具有多级燃烧区的炉排；在完全控制下进行燃烧的炉排；具有很大适应性的炉排；安装时间短的炉排炉排在车间预组装，从而缩短了现场安装工期。图43为原西格斯炉排结构简图。图四3原西格斯炉排结构简图四、原德国BABCOCK公司焚烧技术原德国BABCOCK公司是专业的锅炉生产厂商，1961年开始从事生活垃圾焚烧项目，至今应用该技术已建厂200余座。业绩遍布世界，业绩中单台最大处理规模为1000吨/日。BABCOCK滚动炉排是一组直径为15米的空心圆筒组成的。滚筒呈20倾斜，自上而下排列，每个滚筒均由液压站单独驱动。滚筒由中空圆柱体框架表面安装弧形炉排片构成，炉排片有凹槽和突缘嵌合并由螺栓固定，安装和维修均较为方便。炉排片无相对运动，故没有相对摩擦损失；滚筒炉排旋转的工作形式，使圆筒处于半周工作，半周冷却的状态，工作条件较好，可以采用一般铸铁材料制造，因此费用低、使用寿命长；炉排具有较强的翻滚作用，燃烧充分，特别是主燃烧向燃烬段移动，有助于垃圾的有效燃烧，从而对垃圾的适应性较强。五、ABBENERTECHLTD公司焚烧技术ABB公司采用WIDMERERNSTWE焚烧技术，自1970年开始建第一台垃圾焚烧炉以来，现已应用该技术建厂67座，单台最大处理规模为912吨/日，该技术主要应用在欧洲，亚洲地区主要在日本建有数条小规模焚烧线。WE焚烧技术为水平双向逆动炉排，炉排为三段组合式结构，各段炉排均由活动炉排和固定炉排横向间隔排列，相邻的两列活动炉排分别向斜上、斜下两相反方向运动。垃圾在这种独特的炉排推动下滚动迁移。其动力消耗稍大。由于炉排水平布置，炉体总高度大大降低。炉排片设有散热肋，通过一次空气冷却。43焚烧生产线的配置按照垃圾焚烧工程建设标准规定和国内外垃圾焚烧厂运行的经验，对于大型垃圾焚烧厂，焚烧生产线数量一般为36条。根据上海XX生活垃圾焚烧厂总处理规模3000T/D的要求，如果选3条生产线，即单台炉处理能力1000T/D，国际上使用业绩较少，技术不完善，只有个别厂商有能力建造，因此不予以考虑。本工程只对4、5和6条焚烧线三个方案进行比较。即单台炉处理能力分别为750T/D，600T/D或500T/D。焚烧处理能力配置见表42。表四2焚烧处理能力配置表焚烧线全厂规模（T/D）方案单台炉处理能力T/D合计一期二期增加合计一期二期增加方案一7504312250750方案二60053218001200方案三50064220001000从技术成熟的角度来分析，单台500T/D焚烧炉和单台600T/D焚烧炉都有大量实际运行经验与数据，技术难点相当，单台750T/D焚烧炉只有少数大型焚烧炉制造厂可以生产，具有一定的技术难度，但在已建成的焚烧厂中运行效果良好。不存在过多的技术问题。从设备维修时对焚烧厂处理能力和汽轮机工作稳定性的影响考虑，焚烧线数量越多，设备备用性越好，故障和检修对焚烧厂的影响越小。也有助于汽轮机组工况的稳定。从投资与占地的角度考虑，在总处理规模确定的条件下，一般单台垃圾焚烧炉规模越大，焚烧厂建设和运行越经济。一次性投资越小。所需土地也越少。在焚烧处理规模一定的情况下，焚烧线数量越少，则维修、操作、管理更为方便，所需运行人员比较少，由于设备相对较少，全厂故障率也随之降低。原材料与能耗较少。对于特大型焚烧厂，若采用56条焚烧线，国外通常分成两个相对独立的焚烧组群进行管理。每组管理23条焚烧线，除部分公用设施外，两组之间基本相对独立。这样设置具有一定的灵活性和安全性，最大程度上减少了事故对焚烧厂运行的影响。但此配置方法基本相当于建设两个焚烧厂，所需投资将大大增加。上海XX生活垃圾焚烧厂焚烧线配置方案比较见表43表四3焚烧线配置方案比较表比较项目方案一750T/DX4方案二600T/DX5方案三500T/DX6一次性投资低中高处理费用低中高备用性差中好人员配备较少中较多占地面积较小中等较大三种方案的主体工程投资比较见表44表四4三种方案的主题工程投资估算比较方案一方案二方案三项目单位数量单价总价单位数量单价总价单位数量单价总价上料系统套3151452套4226904套4226904垃圾焚烧系统（国产设备）套4192957718套5169884898套61543692616进口设备及从属费用套473071292285套564303321513套658457350742发电系统套3231366941套3231376941套3231376941烟气净化系统套42905211621套525566127831套623242139452除灰渣系统套433751350套52971485套62701620焚烧车间M2418764000167504M2451114000180444M2469624000187848总计740609807986865308通过综合比较，选用750T/D的焚烧炉较为适宜，一期焚烧生产线为3条，二期为4条，主要从以下几点考虑1、选用单台处理能力为750T/D的焚烧线，设备购置费用低，厂房建筑面积小，有利于减少工程建设费用。2、由于上海市城市用地紧张，尤其是建设生活垃圾焚烧厂的土地很难找到，并且征地费用高，选用4750T/D的配置，能够减少征地费用。3、从运行管理的方便性考虑，选用4条焚烧线，便于对全厂进行集中控制。4、设备运行费用较低，能耗少。全厂检修周期短。5、当有单台炉检修的情况下，可以由上海市统一调配，将需处理的垃圾调配到江桥垃圾焚烧厂或其它综合处理厂协助处理。44余热锅炉过热蒸汽参数的确定在垃圾焚烧热能回收过程中，由于垃圾所含盐分、塑料成分较高，燃烧气体产物中含有大量的氯化氢等腐蚀性气体和灰分，因此选择合适的过热蒸汽参数对全厂发电效率和过热器寿命都有着重要的意义。目前国际通常采用的过热器出口蒸汽参数有中温中压4MPA，400和次高温高压55MPA，450，两种参数比较如表45表四5过热蒸汽参数比较表比较内容中温中压4MPA，400次高温高压55MPA，450余热锅炉投资较低比中温中压提高15全厂发电效率约21比中温中压提高1年发电量354108KWH362108KWH过热器材质合金钢耐高温耐腐蚀合金钢技术成熟性成熟较成熟国产化率能够实现国产化能够实现国产化使用业绩较多近些年使用较多从上表可以看出，由于生活垃圾焚烧厂全厂发电效率较低，次高温高压锅炉能够提高全厂发电效率和发电量，因而在欧洲和美国得到了广泛的采用。经过多年的探索与实践，耐腐蚀过热器管材的开发与使用已经趋于完善。国内也完全有实力加工制造。次高温高压参数55MPA，450属于国内标准蒸汽参数之一，所配套的汽轮发电机组为标准设计，技术成熟，避免非标设计而产生不必要的投资。因此选用次高温高压的蒸汽参数来充分回收资源，降低垃圾处理费用是可行的。45汽轮发电机组的配置根据余热锅炉蒸汽产量，推荐采用318MW和225MW两种作为本工程比选方案。以下从几方面来进行比较1、根据锅炉的产汽量确定装机容量本垃圾焚烧发电厂的总处理规模为3000吨，装有四台焚烧炉，单台的日处理垃圾能力为750吨。设计工况下，垃圾的低位热值为6270KJ/KG1500KCAL/KG,此时可产生55MPA，450的蒸汽为2464T/H，其中空气预热器和烟气加热系统需要1318MPA，T320的低压蒸汽51T/H左右。对于冷凝式非调整抽汽的18MW和25MW汽轮机发电机组，其单台额定进汽量分别为99T/H和136T/H。在设计工况1500KCAL/KG6270KJ/KG下，当选择2台25MW或3台18MW汽轮发电机组时，能够消纳全厂产生的蒸汽。其中一期工程安装3台焚烧炉，可产生蒸汽1849T/H，需配置2台25MW或2台18MW汽轮发电机从锅炉产汽量的角度来看，318MW和225MW两种方案均能满足要求。2、运行的灵活性由于采用母管供汽制，所以318MW和225MW两种方案在设计工况可以有较灵活的切换方式。3、投资比较318MW配置方案要比225MW设备投资增加30左右。在运行维护费用上，无论是人工投入还是其它运行维护量上318MW均比225MW要大，故障点也增加了许多。4、发电效率在经济运行的条件下，选用的汽轮机容量越大，排气压力也越低，汽轮机内效率也越高，蒸汽汽耗越低。因此在总蒸汽量一定的情况下，采用大容量的机组可以发出更多的电能。5、设备技术成熟度由于18MW汽轮发电机组在国内属于非标设备，机组的制造和运行实力较少，技术相对不成熟，需汽轮机制造厂商单独设计与制造，交货时间较长；而25MW的次高压汽轮机属于标准设备，汽轮机制造厂商较多，交货时间短，配套技术成熟。通过上述分析和比较，本工程配置两台25MW次高压汽轮机发电机组。46烟气净化方案的选择461烟气排放标准的确定为了满足日益提高的环保标准，适应上海国际化大都市的需要，本项目的环保标准要求应有超前意识。另外当本项目建成投产时，上海将迎来世博会的召开，环保标准理应达到国际先进水平。因此本工程烟气排放标准采用目前比较先进的欧盟1996标准。462除酸设备和工艺的确定酸性气体的去除工艺主要有干法净化工艺、半干法净化工艺、湿法净化工艺。干法净化工艺是将石灰粉喷入反应器，与酸性气体接触反应产生固态化合物从而达到脱酸的目的。一般是将CAOH2喷入文丘里，与烟气充分，停留时间在25秒以上，透过后继的旋风除尘器或袋式除尘器收集物料返回文丘里循环使用。在文丘里中加入适量的活性炭还可以减少汞、二恶英的产生。干法净化工艺在干燥环境中运行，腐蚀性较小，投资相对较低，但由于干法净化工艺中反应只发生在物料表面，因此对HCL的去除率一般为8090，不能达到排放标准。中和剂的实际消耗量也远大于理论量。半干法净化工艺多采用氧化钙作吸收剂原料，将其制备成氢氧化钙溶液。在烟气净化工艺流程中通常将吸收塔置于除尘设备之前。塔内未反应完全的吸收剂随烟气进入除尘器，附着于滤袋，同时与通过滤袋的酸气发生反应，使得除酸效率进一步提高，并提高了石灰浆的利用率。半干式吸收塔脱酸效率较高，HCL的去除率可达98以上。此外对一般有机污染物及重金属也具有良好的去除率,若搭配滤袋除尘器，则重金属去除率可达99汞除外以上。该吸收塔的优点是不产生废水，耗水量较湿式洗涤塔少。缺点则是喷嘴易堵塞，反应塔壁积垢。此问题可籍良好的设计及管理得以避免,大部分喷嘴部件极易拆卸及更换，反应塔壁积垢问题可通过维持正确的操作温度、适宜的石灰浆浓度等来解决。图44为半干法烟气净化设备示意图。图四4半干法净化工艺示意图湿法净化工艺是将烟气在骤冷器中降温至6070后，在湿式洗涤器中被碱液洗涤，去除烟气中的污染物。与其它形式的净化工艺相比较，湿法净化工艺的最大优点为酸去除率高，其对HCL的去除效率可达98以上，对SO2也可达80以上。同时对各种有机物及重金属也有较高的去除效率。因此在欧洲和美国均得到了广泛采用。但由于其产生大量含高浓度无机盐和重金属的废水，必须经处理后才能排放，设备投资高，运行费用也较高。在这三种工艺中，半干法具有零废水排放、对酸性气体去除效率较高、系统简单、设备成熟等优点，在城市生活垃圾焚烧系统中得到了广泛应用。因此本报告建议采用半干法净化工艺。463除尘设备的选择适用于垃圾焚烧炉烟气处理的除尘设备主要有两种静电除尘器和袋式除尘器。静电除尘器是一种利用强电场使气体电离，粉尘荷电，并在电场力的作用下分离、捕集粉尘的装置效率。具有运行费用低、运行管理方便、压力损失小、维修保养费用低等特点，多用于火力发电厂锅炉排烟除尘。除尘效率一般在95以上，低于袋式除尘器，尤其对99，且布袋表面吸附的微尘能对烟气中的二恶英和重金属等有害物进行吸附，捕集效果明显高于静电除尘器。实验表明约有20的有害成分在袋式除尘器表面吸附。袋式除尘器更适合处理垃圾焚烧产生的烟气。其缺点是滤袋材质脆弱，对废气高温、化学腐蚀、堵塞及破裂等问题较为敏感，压力损失大，运行费用高，使用寿命短，每35年需更换布袋。从除尘效率、运行费用、吸收效果等多方面考虑，选用袋式除尘器作为本工程的烟气除尘设备。与半干式吸收塔组成高效、经济、稳定的烟气净化系统。464NOX净化工艺的确定NOX是造成酸雨的主要因素之一，空气中的NOX对人的直接危害也是相当大的。相关标准上对垃圾焚烧炉烟气中氮氧化物的排放浓度也提出了相应的规定。目前控制NOX排放的措施大致分为两类，一类是低NOX燃烧技术，通过各种技术手段，抑制或还原燃烧过程中生成的NOX，来降低NOX排放；另一类是是烟气净化技术，脱除烟气中的NOX。目常用的净化方法有选择性催化还原法SCR，选择性非催化还原法SNCR以及氧化吸收法等多种形式。SNCR法是在高温的条件下，利用还原剂尿素或氨水将氮氧化物还原成N2的方法。主要反应公式如下4NO4NH3O24N26H2O2NOCONH22H2O1/2O