垃圾焚烧发电行业报告.doc

垃 圾 焚 烧发电报告2011年4月目 录一前言2二垃圾发电的定义2三垃圾发电的工艺流程2四垃圾发电站的主要组成系统31.垃圾接收与贮存系统32.垃圾焚烧系统33.助燃空气系统34.灰渣处理系统45.余热利用系统46.烟气净化系统47.废水处理系统58.自动化控制系统5五垃圾发电的焚烧技术51.机械炉排焚烧炉52.流化床焚烧炉63.回转式焚烧炉64.热解气化炉65.典型炉型（焚烧炉）综合性能比较表7六垃圾发电厂的建设与运营81.垃圾发电厂的建设82.垃圾发电厂的收入构成83.垃圾发电厂的优惠政策8七. 国外垃圾发电现状9八. 国内垃圾发电现状91.我国城市生活垃圾的特点92.我国垃圾发电行业现状93.国内垃圾焚烧厂发电及上网电量参数 104.国内垃圾焚烧厂主要经济参数 10九. 四川垃圾发电现状 10十成都垃圾发电现状 111.成都洛带城市生活垃圾焚烧发电厂 112.成都九江环保发电厂 113.成都市祥福环保发电厂 11十一目前垃圾发电的主要问题 121.选址问题 122.投资费用高昂 123.国内垃圾分类制度不完善 124.垃圾转运系统建设滞后 125.垃圾发电站成为“小火电” 12十二.结束语13一前 言二十世纪以来，全球固体废弃物的排放急剧增加，造成的大气污染、地下水污染、土壤污染、土地占用、自然景观破坏等问题日趋严重。固体废弃物分为工业垃圾和城市垃圾两种，城市垃圾的产量是惊人的。据统计，中国目前每年产生生活垃圾近10亿吨。如何有效地处理这些城市垃圾，使之资源化、减量化和无害化（即三化），成为当前世界各国十分关注的课题。在“十二五规划纲要”中共有46处涉及能源规划发展扶持等问题。如此高密度的提及，表明能源问题已然是政府和社会共同关注的重大问题，其中着重强调了要在资源节约环境保护方面取得显著成效：“非化石能源占一次能源消费比重达到11.4%，单位国内生产总值能源消耗降低16%，单位国内生产总值二氧化碳排放降低17%。主要污染物排放总量显著减少，化学需氧量、二氧化硫排放分别减少8%，氨氮、氮氧化物排放分别减少10%。”做好清洁能源的发展工作一方面是关乎国际民生的国家重要战略，一方面也是我国兑现节能减排承诺、保护地球家园的重要举措。因此在“垃圾围城”的严峻情势以及“十二五”规划的利好刺激下，垃圾发电行业一定会大放异彩。二垃圾发电的定义垃圾发电是把各种垃圾收集后，进行分类处理。其中有两种发电方式：一是对燃烧值较高的进行高温焚烧（也彻底消灭了病源性生物和腐蚀性有机要物），在高温焚烧（产生的烟雾经过处理）中产生的热能转化为高温蒸气，推动涡轮机转动，使发电机产生电能。二是对不能燃烧的有机物进行发酵、厌氧处理，最后干燥脱硫，产生一种气体叫甲烷，也叫沼气。再经燃烧，把热能转化为蒸气，推动涡轮机转动，带动发电机产生电能。三垃圾发电的工艺流程生活垃圾由城市环卫部门收集后用垃圾车运至电厂的垃圾库，在垃圾库中经简单的粉碎、磁选后，用行车抓斗将垃圾抓入输送皮带，然后经输送皮带进入除氧间垃圾进料斗，给料机将斗内垃圾送入炉膛焚烧。经过干燥、燃烧、燃烬三个阶段充分燃烧，燃烬的炉渣排入渣池冷却后，运往厂外填埋。垃圾燃烧后产生的大量高温烟气进入余热锅炉换热，过热蒸气进入汽轮发电机组发电。下图为垃圾焚烧发电的主要工艺流程： 垃圾进入炉内与空气混合后充分燃烧，因垃圾中有机物的裂解需在高温下并有足够的停留时间才能完成，因此焚烧炉内设计温度和烟气停留时间分别保持在850和2秒以上，使垃圾中有害成分（二恶英等）能在炉膛内充分裂解焚烧，而不至于产生新的有害物质。为避免垃圾库内臭气的无组织排放，给周围环境带来不良影响，国内垃圾焚烧电厂目前均采用焚烧炉的一次风机从垃圾库抽气送入炉膛焚烧，这样可使垃圾库内保持负压，避免臭气外排。另外垃圾库内的垃圾渗滤液中含有很多有害物质，为防止外排引起二次污染，均送入炉内焚烧处理。四垃圾发电站的主要组成系统1.垃圾接收与贮存系统城市生活垃圾由运输车运入焚烧厂，经地泵计量后，卸入贮坑。有的焚烧厂在此系统中设置垃圾破碎机，以破碎大件垃圾。2.垃圾焚烧系统抓斗行车的抓斗将贮坑内的垃圾抓入进料斗，垃圾再经移送装置和送料器，被推入焚烧炉排预热段，机械炉排将垃圾依次通过各燃烧段和燃烬段进行燃烧，所产生烟气中的可燃性气体和颗粒状碳素在后续燃烧室和烟道中进一步燃烧。充分燃烧后的高温烟气经烟道进入余热系统，所产生的灰渣则落入灰渣坑，进入灰渣处理系统。焚烧炉的温度可达8001000。3.助燃空气系统助燃空气系统包括：向焚烧炉提供助燃空气的一次、二次（甚至三次）风机，对助燃空气进行预热的空气预热器，空气系统中的各种管道阀门。通常还将辅助燃油装置（包括油枪、点火器、油泵、贮油罐及燃油管路等）划入助燃空气系统。辅助燃油装置主要用于启动焚烧炉的升温、焚烧低热值垃圾时助燃以及各燃烧段（室）所必需的升温（如烟气在进入余热锅炉前，喷入一定燃油燃烧后，使烟温升至850左右，可进一步分解二恶英等有机污染物）。4.灰渣处理系统1）炉渣处理 焚烧后排出的炉渣，经渣斗落入有水的炉坑，经输送装置或抓斗运出。这一系统还包括炉渣冷却设备，通常采用水浸没炉渣的方法，使灼热的炉渣迅速冷却。 2）飞灰处理 由烟道、余热锅炉、除尘器等所捕集的飞灰通过灰斗、滑槽、输送机、湿润装置、灰仓等排出并收集，然后外运出厂进行处置（如填埋、水泥固化、沥青固化等）。5.余热利用系统 此系统的作用是将垃圾焚烧产生的热量，通过能量转换，制取蒸汽、热水、电能。1）余热发电 余热锅炉的水吸收垃圾焚烧所发生的烟气的热量，再经过热器进一步吸收烟气热量成为具有一定压力和温度的过热蒸汽（一般压力可达2.453.82mpa，温度可达400左右）；蒸汽经管道进入汽机岛带动汽轮发电机组发电。余热所产生电能除焚烧厂自用外，还可向电网输出。目前，国内外大型垃圾焚烧厂都配置余热锅炉和汽轮发电机设备，以充分利用余热，提高经济效益。所采用的汽机，多为纯冷凝式，蒸汽做功后经冷凝器冷凝，再送入锅炉，这种方式补给水量最少。 2）热电联供 有的焚烧厂在条件允许情况下，采用热电联供方式，将余热锅炉产生的蒸汽送至汽轮发电机以及各蒸汽、热水用户，使垃圾焚烧余热最大限度地得到利用，以提高焚烧厂的热利用率。3）热能直接利用 将垃圾焚烧产生的高温烟气通过余热锅炉或其他热交换器，使烟气热量转换成一定压力和温度的蒸汽、热水和热空气，供本厂及外界使用。6.烟气净化系统1）垃圾焚烧烟气中的污染物可分为粉尘状颗粒物、酸性气体（hcl、hf、硫氧化物、氮氧化物等）、重金属（hg、pb、cr等）以及有机剧毒物（二恶英等）四大类。烟气净化则是通过一些工艺方法有效地捕集和减少烟气中的污染物，使烟气排放达到规定标准。2）烟气净化工艺可分为湿法、半干法和干法三种。目前，半干法净化工艺越来越多地得到应用。此工艺通常采用喷雾干燥吸收塔（半干式反应塔）加上袋式除尘器来完成。一定粒度的粉状石灰作为吸收剂，加入一定量的水形成石灰桨，以喷雾形式在反应塔内与烟气中的酸性气体发生化学反应，形成固态钙盐。同时，雾状石灰浆被高温烟气所干燥，也使烟气温度降低，又有利于二恶英等有机毒物和重金属的凝集而以固态形式被去除。经反应和冷却的烟气进入袋式除尘器，飞灰及反应生成物和其他污染物的聚集物被捕集，落入灰渣收集系统，经净化后的烟气则通过烟囱排放入大气。 3）活性炭喷射吸附装置为确保汞等重金属和二恶英等有机剧毒物得到进一步去除，可在袋式除尘器前的烟道中设置活性炭喷射吸附装置。通过压缩空气将活性炭喷射入烟道，活性炭与烟气强烈混合，吸附一定量的污染物，然后与烟气一起进入袋式除尘器，停留在滤带上，与缓慢通过滤袋的烟气充分接触，进一步吸附烟气中的重金属和有机污染物。7.废水处理系统垃圾焚烧厂产生的废水主要有：垃圾渗沥水、灰渣处理废水、烟气净化废水、锅炉排污水和各车间及设备清洗水等。上述废水分为有机废水和无机废水两大类。对有机废水，一般采用生化工艺进行处理；对无机废水，采用物化处理工艺（混凝沉淀、混凝过滤、脱水）；对灰渣冷却水和烟气净化后的废水，因其重金属含量较高，根据具体情况，采取离子交换、铁酸盐法、树脂吸附、活性炭吸附等方法进行处理。8.自动化控制系统目前大型垃圾焚烧厂，多采用集散型计算机控制系统（dcs），由中控室主机进行系统集中监视和控制管理，并通过各专用计算机对各系统进行分散监控。主要子系统包括垃圾称重和垃圾管制、垃圾输送及饲料控制、焚烧炉燃烧控制、焚烧炉自动启动和停炉控制、烟气检测及净化控制、余热锅炉蒸汽量及给水控制、汽轮发电机运行控制、电能输出控制等。五垃圾发电的焚烧技术1.机械炉排焚烧炉1）工作原理：垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排（炉排分为干燥区、燃烧区、燃尽区），由于炉排之间的交错运动，将垃圾向下方推动，使垃圾依次通过炉排上的各个区域（垃圾由一个区进入到另一区时，起到一个大翻身的作用），直至燃尽排出炉膛。燃烧空气从炉排下部进入并与垃圾混合；高温烟气通过锅炉的受热面产生热蒸汽，同时烟气也得到冷却，最后烟气经烟气处理装置处理后排出。2）特点：炉排的材质要求和加工精度要求高，要求炉排与炉排之间的接触面相当光滑、排与排之间的间隙相当小。另外机械结构复杂，损坏率高，维护量大。炉排炉造价及维护费用高，使其在中国的推广应用困难重重。该工艺在中国焚烧垃圾适用性不强，中国垃圾没有严格分类，垃圾中含水分较高、成分复杂，所以热值很低，很难把垃圾焚烧透彻，炉内温度难以提高，造成二次污染的可能性就大。2.流化床焚烧炉1）工作原理：炉体是由多孔分布板组成，在炉膛内加入大量的石英砂，将石英砂加热到600以上，并在炉底鼓入200以上的热风，使热砂沸腾起来，再投入垃圾。垃圾同热砂一起沸腾，垃圾很快被干燥、着火、燃烧。未燃尽的垃圾比重较轻，继续沸腾燃烧，燃尽的垃圾比重较大，落到炉底，经过水冷后，用分选设备将粗渣、细渣送到厂外，少量的中等炉渣和石英砂通过提升设备送回到炉中继续使用。 2）特点：流化床燃烧充分，炉内燃烧控制较好，但烟气中灰尘量大，操作复杂，运行费用较高，对燃料粒度均匀性要求较高，需大功率的破碎装置，石英砂对设备磨损严重，设备维护量大。该工艺比较适合中国的国情，燃烧比较复杂、水分比较多的垃圾也能够把垃圾燃烧彻底，温度也比较高，投资也比较低，是适合中国国情的工艺流程。3.回转式焚烧炉1）工作原理：回转式焚烧炉是用冷却水管或耐火材料沿炉体排列，炉体水平放置并略为倾斜。通过炉身的不停运转，使炉体内的垃圾充分燃烧，同时向炉体倾斜的方向移动，直至燃尽并排出炉体。2）特点：设备利用率高，灰渣中含碳量低，过剩空气量低，有害气体排放量低。但燃烧不易控制，垃圾热值低时燃烧困难。 对于垃圾量比较少的地区可以采用该工艺。4. 热解气化炉1）工作原理：垃圾运至储存坑，进入生化处理罐，在微生物作用下脱水，使天然有机物（厨余、叶、草等）分解成粉状物，其他固体包括塑料橡胶一类的合成有机物和垃圾中的无机物则不能分解粉化。经筛选，未能粉化的废弃物进入焚烧炉的先进入第一燃烧室（温度为600），产生的可燃气体再进入第二燃烧室，不可燃和不可热解的组份呈灰渣状在第一燃烧室中排出。第二室温度控制在860进行燃烧，高温烟气加热锅炉产生蒸汽。烟气经处理后由烟囱排至大气，金属玻璃在第一燃烧室内不会氧化或融化，可在灰渣中分选回收。2）特点：可回收垃圾中的有用物质；但单台焚烧炉的处理量小，处理时间长，目前单台炉的日处理量最大达到150吨，由于烟气在850以上停留时间难于超过1秒钟短，烟气中二恶英的含量高，环保难以达标。对于垃圾量比较少的地区可以采用该工艺。5. 典型炉型（焚烧炉）综合性能比较表项目机械炉排焚烧炉流化焚烧炉回转焚烧炉热解气化炉炉排样式机械炉排无炉排无炉排无炉排主要传动机构炉排砂循环炉体垃圾进料燃烧炉体积较大小大较大残渣中未燃比例3153操作运行方便不太方便方便方便适应垃圾热值低低高低适应垃圾水份高较高较底低操作方式连续可间断连续分批进料耐火材料磨损性小大大小单炉垃圾处理量大中中小垃圾焚烧历史长短较长短设备投资高低较低较低运行费用高较高低低检修工作量多较少较少较多六垃圾发电厂的建设与运营1. 垃圾发电厂的建设为避免不具备垃圾焚烧发电的地方建发电厂，一是政府部门严格把关，只有具备建垃圾焚烧电厂的地方，才批准建厂并给予各种优惠政策；二是对于垃圾电厂上网收购的发电量，要按进厂的垃圾数量及垃圾发热量进行测算，超过垃圾可发电量不予收购，电价也不予优惠。由于垃圾发电厂定位是属于市政配套设施，所以国内垃圾焚烧发电厂较多采取“bot”合作运营方式。垃圾发电厂的建设包括：1.厂房及配套土建工程；2.垃圾焚烧系统；3.环境保护处理系统；4.监控系统；5.发电及其控制系统；6.电力送出工程。在工程建设中，关键核心设备（焚烧炉余热锅炉、烟尘及烟气处理系统、垃圾抓斗、大件破碎机、垃圾储仓密封门等）主要依靠进口，其中对于环境保护的投资占据了很大一部分。2. 垃圾发电厂的收入构成垃圾发电厂的主要收入来源于：1.上网电量收益（一般厂内自用电量约为总发电量的25%左右）；2.城市垃圾处理费及补贴；3.利用生活垃圾焚烧余渣生产建筑材料等。另外还可以考虑“cdm”项目收益。3. 垃圾发电厂的优惠政策1）增值税在财税2008156号文件中规定：以垃圾为燃料生产的电力或者热力。垃圾用量占发电燃料的比重不低于80%，并且生产排放达到gb132232003第1时段标准或者gb184852001的有关规定，实行增值税即征即退的政策。2）企业所得税根据资源综合利用企业所得税优惠目录（2008版）规定，对于企业所得税实行头三年免征，后三年减半征收的税收政策。3）优惠上网电价对于垃圾发电上网优惠电价，发改委在可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法中已明确规定：2006 年及以后建设的垃圾发电厂，上网电价执行当地脱硫燃煤机组标杆电价+补贴电价，补贴电价标准为0.25 元/度。4）垃圾处理补贴对垃圾处理的补贴费没有做出统一规定，主要由项目业主方与当地政府部门协商确定。国内垃圾补贴费的多少除了和焚烧厂投资、设备维修、营运管理水平、资金来源、企业利润等因素有关外，还和残渣、飞灰及渗沥液的最终处置方式密切相关。七.国外垃圾发电现状最先利用垃圾发电的是德国和美国。国土面积狭小，资源贫乏的日本则以拥有垃圾焚烧厂总量占世界总数70%以上而成为垃圾焚烧厂最多的国家。目前，全世界已有各类垃圾发电厂3000多座，最大单机容量超过10万千瓦。国外垃圾焚烧技术发展方向有以下三点：1.减少污染排放总量富氧燃烧技术 配备专门的制氧设备，将纯氧加入一次风，可大大减少一次风量；同时，与部分烟气回流相结合，可减少最终烟气排放量，从而降低了污染物排放总量和烟气处理成本。富氧燃烧还可提高炉膛内的燃烧温度，保证垃圾的完全燃烧。 2.提高热量利用效率燃气联合循环技术 针对垃圾焚烧烟气的高度腐蚀性问题，采用燃气联合循环的方式，用天燃气加热锅炉过热器，以达到高温、高压状态，在提高发电效率的同时，避免了过热器的快速腐蚀。同时，采取一系列的节能技术，提高热量回收利用效率。 3.改善垃圾燃烧特性机械生物处理技术 通过对生活垃圾的机械生物处理，使垃圾中的有机物初步降解，垃圾中的水分大大减少，热值大大提高，从而提高垃圾焚烧发电处理的效率。八.国内垃圾发电现状1.我国城市生活垃圾的特点目前我国城市生活垃圾主要为厨房垃圾，具有成分复杂、水分高、热值低等特点，垃圾袋装但没有实行分类，水分均在50%以上，平均热值只有7901100千卡/公斤，而且还随地域、季节、生活水平等不同，差异很大，与国外含热值为25003010千卡/公斤的城市垃圾相比差距甚远。2.我国垃圾发电行业现状1988 年我国第一座垃圾焚烧厂深圳市市政环卫综合处理厂建成投产。截止目前北京、上海、山东等大多数省份均建立了垃圾发电厂。其中上海市老港垃圾发电厂拥有尚在建设中的国内最大单机装机（单机装机容量：30mw，生产厂家为：青岛捷能汽轮机集团股份有限公司）。我国拥有成熟垃圾焚烧技术的单位有中科院、清华大学、浙江大学、创冠环保、温州伟明集团等几家单位，绝大多数项目都是从日、法、德、比利时等国引进设备。存在投资大，垃圾焚烧性能“水土不服”等问题。但随着引进设备的消化吸收、根据国情的技术创新，一批拥有自主知识产权国产化的城市垃圾发电成套技术正在涌现，生活垃圾焚烧发电建设成本逐渐降低。3.国内垃圾焚烧厂发电及上网电量参数： 进厂垃圾低位热值为1000千卡/公斤时，发电量：220kw.h/吨垃圾，上网电量：170kw.h/吨垃圾； 进厂垃圾低位热值为1200千卡/公斤时，发电量：260kw.h/吨垃圾，上网电量：200kw.h/ 吨垃圾； 进厂垃圾低位热值为1400千卡/公斤时，发电量：320kw.h/吨垃圾，上网电量：250kw.h/吨垃圾。4.国内垃圾焚烧厂主要经济参数 引进设备炉排炉焚烧厂，吨投资：4550万元，垃圾补贴费：80150元/吨； 引进技术炉排炉焚烧厂，吨投资：4045万元，垃圾补贴费：60130 元/吨； 国产炉排炉焚烧厂，吨投资：3035万元，垃圾补贴费：50110 元/吨； 国产流化床焚烧厂，吨投资：2530万元，垃圾补贴费：3070 元/吨。九.四川垃圾发电现状目前成都已建成目前西部最大、最先进的成都洛带城市生活垃圾焚烧发电厂，另有2座垃圾发电厂在建。另外内江（处理城市生活垃圾1400吨/日，配套装机容量212mw。）、达州(处理城市生活垃圾1050吨/日，配套装机容量212mw。)、南充（处理城市生活垃圾1200吨/日，配套装机容量212mw。）等城市也即将开工建设垃圾发电厂。按照目前四川年垃圾产生量989万吨，处理率70%计算，全省总共可以建设处理能力800吨/日的垃圾焚烧发电厂24座。十成都市垃圾发电现状1.成都洛带城市生活垃圾焚烧发电厂已建成成都洛带城市生活垃圾焚烧发电厂位于成都市龙泉驿区洛带镇 ，由四川电建二公司承建，2008年12月22日，通过成都市政府组成的五人专家组审查验收。是西南地区首座正式投入商业运作的生活垃圾焚烧发电厂。该项目由省发改委核准建设，采取“bot”特许经营方式，特许经营期为25年（其中含建设期2年）。项目中标方为上海环境投资有限公司联合体，组建成都威斯特再生能源有限公司具体项目运作。项目总投资约5.4亿元，采用三炉两机配置，日处理垃圾1200吨/天（年处理垃圾40万吨），总装机2x12mw，年发电量约为1.2亿度，其中除电厂自用电外约9000万度电接入成都电网进行销售,经成都市物价局核准上网电价为每千瓦时0.583元。该厂单位干瓦投资约为22500 元，单位电能投资约为4.5元/kw.h，单位垃圾投资约为1350元/吨，合同建设期2年。2.成都九江环保发电厂在建成都九江环保发电厂位于成都市双流县九江镇，采取“bot”特许经营方式，特许经营期为25年（其中含建设期2年）。该项目由重庆钢铁（集团）有限公司（51%）和美国卡万塔集团（49%）共同出资，成立成都九江环保发电有限公司负责建设运营。项目总投资约7.1亿元，采用三炉两机配置，日处理垃圾1800吨/天（年处理垃圾65万吨），总装机2x18mw，年发电量约为1.5亿度，10年后可达2亿度。该厂单位干瓦投资约为19722元，单位电能投资约为4.73元/kw.h，单位垃圾投资约为1092元/吨，合同建设工期2年。3.成都市祥福环保发电厂在建成都市祥福环保发电厂位于成都市青白江区祥福镇，采取“bot”特许经营方式，特许经营期为25年（其中含建设期2年）。该项目由中国环境保护公司独资。项目总投资约为8.6亿元，采用三炉两机配置，日处理垃圾1800吨/天（年处理垃圾65万吨），总装机2x18mw，年发电量约为2亿度。该厂单位干瓦投资约为23889元，单位电能投资约为4.3元/kw.h，单位垃圾投资约为1323元/吨，合同建设工期2年。目前成都市已经开展“垃圾分类”回收工作，并已经在“万科金域蓝湾”等小区开展了试点推广工作。十一目前垃圾发电的主要问题1.选址问题尽管垃圾焚烧发电前景很好，但是由于担心焚烧产生的二噁英等排放会影响身体健康，国内各城市发电厂的周边居民对此多持反对态度。2009年底，广东番禹垃圾焚烧项目因居民反对而停建，这是国内对于垃圾焚烧厂的选