探讨兴建垃圾电厂的几个问题

探讨兴建垃圾电厂的几个问题
2010-02-28 12:20 环卫科技网整理：陈格桓
摘要：垃圾电厂对解决城市环保问题具有重要的意义，但是，建设垃圾电厂存在一些问题，为此，探讨和分析兴建垃圾电厂的原则：垃圾电厂厂址的选择必须满足国家环境保护标准的要求；设备选型必须安全可靠、经济适用；机组主设备尽量国产化，可降低工程造价；垃圾电厂的营运必须加强在线监测，实现污染物达标排放。

相信在兴建垃圾电厂的过程中，这些原则的实施，能使环境保护更加良性发展。

关键词：垃圾电厂；环境保护；建设；原则
兴建垃圾电厂是实现城市垃圾资源化，无害化和减量化的有效途径，对解决城市环保问题具有重要的意义。

但是，目前在兴建垃圾电厂过程中存在着厂址选择，设备选型、工程造价偏高、排放控制差等方面的问题，因此，结合国情，因地制宜地建设垃圾电厂，更好地加快我国城市垃圾处理和资源再生，已成为需要认真研究和解决的一个问题。

1垃圾电厂的设置地点
1.1建垃圾电厂的选址原则
2000年6月1日实施的国家环境保护标准GWKB3-2003《生活垃圾焚烧污染控制标准》第四条，对垃圾电厂的选址原则做出了明确规定：“生活垃圾焚烧厂选址应符合当地城乡建设总体规划和环境保护规划的规定，并符合当地的大气污染防治、水资源保护、自然保护的要求。

”根据这一规定，在进行垃圾电厂厂址选择时，必须将厂址所在地的城乡和环境规划、大气污染防治、水资源保护、自然保护等作为选址的主要原则，这是根据垃圾电厂的特殊性和公益性做出的规定，这一点与常规发电厂的选址是有区别的。

以前对特殊性和公益性认识不足，垃圾电厂选址时，往往沿用《火力发电厂设计技术规程》和《小型火力发电厂设计规程》，过分强调厂址应符合电厂功能要求。

垃圾电厂不同于常规发电厂，一般都由政府部门负责或出资建设，建成投产后，政府还要给垃圾电厂每年一定额度的垃圾处理费作为补贴，以便垃圾电厂能够正常运转，发挥作用。

因此，垃圾电厂的主要功能是烧掉城市垃圾，保护生态环境，为了达到这一要求，除了保证焚烧炉能够可靠、稳定、连续地焚烧垃圾外，还必须在厂址选择时考虑垃圾电厂的特殊性和公益性。

城市垃圾天天产出，垃圾处理按计划进行，加之生活垃圾具有腐烂酸臭的难闻气味，运输路途不宜过远，路径平坦畅通，因此要求应在城市边缘地带寻找合适的厂址建设垃圾电厂，务必使垃圾电厂的设置地点满足规定要求和获得公众的广泛支持。

1.2案例分析
某城市在筹建一座大型垃圾电厂工程时，由于对垃圾电厂的特殊性和公益性认识不足，结果选择了一个很不理想的厂址。

该厂址曾经是一个垃圾填埋场，四周荒无人烟，在城乡结合部，但经过几十年的变迁，厂址所在地已纳入当地的规划，厂址东面将兴建大型体育中心和高级住宅区，北面是规划中的中心医院，南面是未来的大型商业广场，西面是一条河流，显然在
这样的区域内建设垃圾电厂完全不符合当地城乡建设总体规划和环保规划要求，严重违反标准和规范的基本规定，因此，该项目遭到城建、规划、环保部门和社会公众的强烈反对，虽然经过数年筹建，但进展缓慢，连“三通一平”工作都无法开展，最后筹建方不得不另选新址兴建垃圾电厂，但已造成了不应有的损失。

这就充分说明在垃圾电厂选址时，将城乡总体规划和环保规划作为主要原则和放在首要位置是十分重要和完全合理的。

2垃圾电厂的设备选型
垃圾电厂可以划分为锅炉岛、汽轮发电机岛和BOP岛三个部分，其设备选型要求也不尽相同。

2.1锅炉岛设备
垃圾焚烧炉和烟气处理装置是锅炉岛的主要设备。

由于我国还没有实现垃圾电厂设备的成套化和系列化，因此，目前已建成投产和计划建设的垃圾电厂、垃圾焚烧炉及其烟气处理装置主要采用进口设备。

2.1.1焚烧炉
由于垃圾焚烧炉的燃料为垃圾，而垃圾作为燃料，其特征是水的质量分数高（达30％～60％）、热值低（3000～8500kJ／kg），这些因素决定了焚烧炉应采用焚化炉篦和配置中温中压锅炉这个特点。

目前，世界上比较有代表性的焚化炉篦有3种：马丁式炉篦；辊底式炉篦；机械向前式炉篦。

3种焚烧炉篦技术发展到今天都已经成熟，其中又以辊底炉篦的运行业绩比较丰富，效果较好，但设备价格相对较高。

必须指出，在焚烧炉型选型时，需认真考虑以下3个问题：
a）垃圾的水分。

南方垃圾含水质量分数都很高，有的高达60％，因此，焚烧炉炉篦必须具有很强的垃圾烘干功能，这就需要从炉篦的结构、烘干区面积和垃圾在烘干区的停留时间以及增强垃圾搅动强度等方面加大焚烧炉篦垃圾的烘干功能，以适应燃烧高水分的垃圾。

b）垃圾的热值。

国内的垃圾热值都比较低，在生活垃圾的构成成分中，厨余、叶草占的质量分数高达60％以上，低位热值一般约为5000kJ／kg，因此，焚烧炉燃烧区的面积不宜过大，否则正常运行时，由于垃圾热值低需经常投油作为助燃，这样必然会加大运行成本，降低垃圾电厂的经济效益。

但是在考虑这个问题时，还需要预见到将来垃圾成分的变化和热值会相应有所提高这一发展趋势，使选择的焚烧炉也能够适应，达到可靠、稳定连续地焚烧垃圾。

c）设备的价格性能比。

设备价格性能比实际上是一个经济性和技术性相互统一的问题，考虑到目前国内垃圾电厂均由政府出资兴建，资金来源不很充裕，因此，在焚烧炉选型时，尽可能选择价格性能比适中的产品，达到既能充分将垃圾燃烧掉，又能使设备价格较为经济。

总之，在焚烧炉选型时，上面所述的3个问题一定要全面综合考虑，以便能选择到一个性能良好，价格适中的产品。

2.1.2烟气处理装置
烟气处理方法有干法、半干法、湿法3种。

干法虽然工艺系统简单、投资少、运行费用低，但其脱硫效率低，达不到现行环保标准；湿法虽然脱硫效率高，超过90％，但工艺系统复杂，投资巨大、占地面积也大、运行费用昂贵，所排酸性废水还需要处理，因此，目前垃圾电厂
烟气处理系统基本上采用半干法，但工艺各有差异。

对喷雾干燥法、循环流化床反应法和MHGT处理法（多组分有毒废气处理技术），从投资、可靠性、运行费用方面分析，有如下评价意见：
a）系统投资方面
喷雾干燥法的关键设备必须采用进口设备，所以喷雾干燥法投资最高，其次为MHGT处理法、循环流化床反应法；
b）系统可靠性方面
3种方法均能达到相同的去除效率，运行业绩最好为喷雾干燥法，其次为循环流化法、MHGT 处理法；c）运行费用方面
由于喷雾干燥法的备品备件需进口解决，价格较贵，而其它2种方法的备品备件均可国产解决，加上3种处理方法的运行消耗品量各有差异，因此，运行费用最高为喷雾干燥法，其次为循环流化床反应法、MHGT处理法。

根据笔者的考察，MHGT处理法是专门为垃圾电厂烟气进行处理的一种脱酸工艺，因此，具有很强的实用性、针对性和推广应用价值，在烟气处理装置选型时可作为重点考虑。

2.2汽轮发电机岛设备
已建成和计划建设的垃圾电厂，汽轮发电机组及其辅机设备已国产化。

由于垃圾电厂的特殊性，如果参照《小型火力发电厂设计规范》的有关规定，就难以满足垃圾电厂汽轮发电机及其辅机的选型要求。

2.2.1汽轮机
在汽轮机选型时，应考虑如下几个因素：
a）垃圾成分复杂。

垃圾焚烧后，其排放烟气中含有HCl，HF，SO2等有害成分，在低温下会产生酸性腐蚀；在高温下与金属表面接触产生化学反应而造成金属的高温腐蚀。

因此，一般要求焚烧锅炉的受热面温度不宜高于450℃。

b）主蒸汽温度的提高会使锅炉过热器面积增加，而蒸汽压力的提高又会增加锅炉水冷壁管壁的厚度，两者均会增加锅炉的耗钢量，使锅炉设备的价格升高。

c）锅炉蒸汽参数应选取恰当。

如蒸汽温度取450℃，压力取6.6MPa时，汽轮机尾部通流区的湿度就会比较大，这不但影响热效率，而且对汽轮机的安全运行也不利。

d）根据我国中小型机组蒸汽参数匹配情况，锅炉主蒸汽温度定为430℃及以下，锅炉受热面的材质可用20号钢代替合金钢，主蒸汽管可采用20号钢，具有节约投资，工程造价低的显著优势。

综上所述，垃圾电厂宜选用进汽温度为425℃，压力为4.5MPa的汽轮发电机组，此时，汽轮机的相对内效率在80％～83％之间，与我国中小型汽轮机的参数匹配。

2.2.2辅机设备
2.2.2.1除氧器及给水箱
由于垃圾电厂的汽轮发电机组容量较小，回热级数少，一般不设高压加热器，因此给水除氧可采用中压热力式除氧器，除氧器的压力应不低于锅炉最低允许给水温度（一般为130℃及以上）相应的饱和水压力。

给水箱的储水量应按在全厂停电时焚烧锅炉内存留垃圾的产热量全部由给水吸收变成饱和蒸汽时需要的给水量来确定，按此算法，除氧器给水箱的储水量比按《小型火力发电厂设计规范》计算要大。

广东南海市环保电厂，其除氧器给水箱的储水量
按《小型火力发电厂设计规范》计算为20m3，而按炉内存留垃圾的产热量计算储水量则为32～35m3。

2.2.2.2汽轮机旁路装置
由于垃圾电厂的主要功能是焚烧垃圾，因此，当发生汽轮发电机组故障停运时，应尽可能使垃圾电厂做到“停机不停炉”运行，所以汽机应配置旁路装置以实现垃圾电厂“停机不停炉”的工况运行。

旁路容量的选取值得研究，目前国内兴建的垃圾电厂，其旁路装置容量有2种方式，第1种是汽机设2套50％容量的旁路，当汽轮发电机组故障停运时，2套50％容量的旁路投入运行，如若此时有1套旁路故障，锅炉可低负荷运行或停运一台锅炉；第2种方式是汽机设2套100％容量的旁路，无论是汽轮发电机组停运和此时有1套旁路故障，均可确保全厂锅炉正常运行，完全实现垃圾电厂“停机不停炉”运行。

我们认为从满足垃圾电厂的主要功能考虑，加上垃圾电厂汽机旁路装置的容量一般都比较小，设置2套100％容量的旁路在投资上也不会增加太多，因此，采用第2种方式是适宜的。

3降低垃圾电厂的工程造价
常规电厂的工程造价是以每千瓦的投资费用进行控制的，这无疑是一个科学和合理的表达方式，但垃圾电厂应用这个表达方式来反映其工程造价水平就不大合适，也不够科学，因为垃圾电厂的主要功能不是发电，而是焚烧垃圾，因此，垃圾电厂的工程造价应以处理每吨垃圾的投资费用作为指标控制工程造价，这样，才能切合实际地反映出垃圾电厂的工程造价水平。

表1为广东省内垃圾电厂工程情况。

表1广东省内垃圾电厂工程情况表
注：1）除总承包模式外，其它建设模式的工程总投资均为静态投资额；2）工程总投资已含
外汇部分，按1美元兑换8.3元人民币汇率换算；3）南海市环保发电厂最终规模工程总投资为35000.0万元，每吨垃圾单位造价为35.0万元。

从表1中可以看出，工程单位造价最高为每吨垃圾80.2万元，最低为每吨垃圾31.3万元，相差2.56倍，差距比较大，分析其原因有：
a）国产化问题。

凡是主设备采用国产设备或引进技术国内制造，其工程造价都会大幅度降低，如珠海市和南海市两个垃圾电厂工程就是明显例子。

因此，垃圾电厂的主设备应尽量国产化，进口设备只是一些关键设备和零部件，如焚烧炉的炉蓖、控制装置、调节阀等，只有这样才能有效地降低垃圾电厂的工程造价。

b）建设标准问题。

垃圾电厂的建设标准应掌握好，建议采用安全、可靠、经济、适用、符合国情的建设标准，对焚烧炉及其控制系统的建设标准不能降低，一定要安全可靠，有足够裕度，而垃圾电厂的BOP部分其规模就不能搞得过大，裕度不能留得过多，控制方式也要适中，同时，汽轮发电机岛设备的备用裕量和备用设备也要本着安全、可靠的原则尽量降低，厂房布置要紧凑，面积不能过大，建筑装饰和非生产性建筑物等的标准应因地制宜，经济适用。

总之，建设标准过高，必然会增加工程投资，加重工程负担，不利于垃圾电厂的建设和发展。

c）建设模式问题。

工程建设模式对于降低工程造价，提高工程建设质量，确保合理的建设工期都具有重要意义。

以项目法人负责制为“核心”的“五制”建设管理体制也完全适合垃圾电厂的筹划和建设，因为它既符合市场经济需要，也符合工程管理的客观规律。

因此，垃圾电厂的建设和工程管理同样需要认真选取符合市场经济需要的工程建设模式，它可以使垃圾电厂的建设获取最大化的投资回报。

d）工程优化问题。

工程优化包括设计方案优化、设备选型优化、施工方案和施工方法优化等等，对于项目带有全局性、整体性的技术方案，如总平面布置、厂房布置、供水方案、交通运输方式和基础处理方案等都应进行优化，以期达到方案最佳、投资最少的目的。

同样，设备选型和施工方式也应优化，应经过详细的技术经济比较后确定。

必须指出，工程优化不但能够给垃圾电厂带来节约投资的良好效果，而且还可以提高垃圾电厂的安全可靠性。

总之，需要认真关注上述几个问题，才能使降低垃圾电厂工程造价的工作取得实效。

4做好排放控制工作、保护生态环境
为减少生活垃圾焚烧造成的二次污染，保护和改善生活环境和生态环境，保障人体健康，加强环境管理，世界各国、各地区根据自身的实际情况，均制定出有关垃圾焚烧大气污染物排放限值作为环境保护标准发布实施。

我国国家环境保护总局根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，于2000年2月29日发布《生活垃圾焚烧污染控制标准》，并于2000年6月1日起实施。

4.1世界各国各地区排放限值对照
表2列出世界各国各地区垃圾焚烧大气污染物排放限值，从表2中可以看到，我国现阶段实施的排放限值标准还是比较低的，显然，这是考虑到中国属发展中国家，排放限值标准的制定实施应遵循“符合国情”的原则，但必须指出，随着经济发展，科学技术进步，保护生态环境已成为社会经济全面进步的重要组成部分，理所应当，排放限值标准也会相应提高，更何况，
我国现阶段实施的排放限值标准与发达国家相比，相差较大，特别是在几个主要排放项目的排放限值，如：SO2，NOx，Dioxin（二恶英）等，差距达到几倍至十几倍，在这样的条件下，国内的垃圾焚烧发电企业更应当全面认真地执行现行的国家排放限值标准，做到防治污染的工程设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产。

移交商业运行后，应加强在线监测，实现达标排放，认真履行保护生活环境和生态环境的职责，为净化环境作出贡献
4.2防治污染工程应与主体工程同步建设投产
垃圾电厂兴建时，必须根据国家和地方有关垃圾焚烧企业的排放标准，认真做好烟气处理、灰渣处理以及污水处理等的工艺流程和设备选型工作，根据我国现行的建设项目管理程序，主体工程配套的环保设施，其工艺流程和设备选型应在工程设计文件中作出详尽论证和说明，经环保主管部门审核后，环保设施应与主体工程“三同时”，以确保垃圾电厂移交商业运行后，其烟气排放、污水排放和灰渣排放能实现达标排放，符合环保标准。

笔者认为，实现防治污染工程与主体工程同步建设投产，需要认真做到“五个到位”，具体是：认识到位、资金到位、组织到位、质量到位、进度到位，只有这样，才能确保垃圾电厂相关的防治污染工程发挥作用。

表2世界各国、各地区垃圾焚烧大气污染物排放限值一览表（标准状态下）
4.3加强在线监测工作
环保项目投运后，能否发挥应有作用，加强环保设备的在线监测工作就显得十分重要。

首先必须有专业人员从事在线监测工作；其次要加强在线监测设备的维护，使设备和仪器仪表始终处于良好状态；第三是要定期将监测结果反馈给运行人员，适时调整环保设备的运行工况，使环保设备能取得良好运行效果。

总之，做好在线监测工作对于确保设备的正常有效地运行至关重要，也是实现达标排放的一个重要环节。

4.4加大环保监督力度，实现达标排放，保护环境
环保监督是各级环境保护部门的职责之一，对于垃圾电厂的烟气、污水，灰渣排放必需实行监督和控制，对个别长期违规排放的企业应列为重点实行监控，限期整改。

对于严重的环保
事故可利用传媒力量、行政、法律手段予以曝光和处理，加大环保执法力度。

应当指出，对于垃圾电厂而言，实现达标排放，是最起码要负担的环境责任，因此，垃圾电厂企业应当努力在环保设施正常有效运行方面多下功夫，共同创造优美的生态环境。

5结束语
a）垃圾电厂的选址必须遵守国家环保标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》的规定，应符合城乡总体规划和环保规划的规定，这是根据垃圾电厂的特殊性和公益性作出的规定。

b）垃圾电厂的设备选型应当在满足其主要功能是在焚烧垃圾的前提下，考虑垃圾作为燃料的特殊性，根据安全可靠、经济适用的原则进行选择。

c）垃圾电厂的工程造价应以处理每吨垃圾的投资费用作为指标控制工程造价，这是符合实际的表达方式。

应从提高设备国产化率、控制建设标准、选取合适的建设模式以及实行工程优化等方面采取措施，努力降低垃圾电厂的工程造价，促进垃圾电厂的建设和发展。

d）与世界各国、各地区排放限值标准对照，中国现阶段实施的排放限值标准要求还是比较低的，显然这是遵循“符合国情”的原则制定实施的。

环保设施与主体工程应做到“三同时”，应加强在线监测，加大环保监督检查和执法力度，实现达标排放，共同营造优美的生态环境和生活环境。

参考文献：
［1］GB50049—94，小型火力发电厂设计规范［S］
［2］GWKB3—2000，生活垃圾焚烧污染控制标准［S］
［3］中国轻工业广州设计院，广东省电力设计研究院南海市环保发电厂一期工程初步设计［Z］
广州：中国轻工业广州设计院，2000.
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