垃圾焚烧综合利用热电厂工程项目可行性研究报告Word文档格式.docx
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由于城市垃圾产量不断增长,成份日益复杂,其危害也越来越大,已成为当前社会和经济发展的一大公害,如不引起足够重视,进行无害化、减量化、资源化处理,将严重破坏生态平衡。
在XX市兰山区涑河以北及涑河以南临西八路以西面积约12平万公里的范围内,有大大小小98台各类工业锅炉,年耗原煤约10万吨,这些小锅炉大部分没有脱硫除尘设施,灰渣不能得到综合利用,如果不尽快对以上地区实行集中供热,取消这些小锅炉,当地的自然环境将会遭到极大破坏。
垃圾焚烧集中供热发电厂,就是利用高科技技术对城市垃圾进行焚烧处理,焚烧后产生的蒸汽进行发电、供热,实现废弃资源的综合利用。
这样既解决了垃圾的污染问题,保护了环境,又供热发电,产生经济效益。
国发[1996]36号《国务院批转国家经贸委等部门关于进一步开展资源综合利用意见的通知》一文中,明确支持综合利用城市垃圾等低热值燃料生成热力、电力,并给予优惠政策。
符合国家耍求的资源综合利用范围。
同时本项目符合《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》中第27条环境保护和资源综合利用”之第4款“废弃物综合利用”及第6条“电力”之第3款“热电联产”的政策。
按照国家环保规定,建设城市垃圾处理设施是重要的市政工程。
利用垃圾焚烧供热发电,即有利于环境保护和资源综合利用,又符合国家产业政策。
为此,本项目的建设是十分必要的。
1.6主要设计原则
1.本着近、远期结合,分期实施,以焚烧垃圾热量和热负荷为基础,热电联产,节约能源的基本原则进行设计、建设,并兼顾远期热负荷和垃圾供应量,将远期热负荷和垃圾供应量作为最终规划容量的参考依据。
2.总图布置既要紧凑,减少占地,又要考虑今后的发展。
3.主体工程与环保、安全和工业卫生同时考虑,尽量消除热电生产的“三废”对环境的影响。
4.节约投资、降低造价、缩短建设周期,力求较好的经济效益。
第二章垃圾状况
我国生活垃圾主要来自消费残余的动植物垃圾和来自民用固体燃料残余的无机垃圾,二者合计约占垃圾总量的80-95%,废品占总量的5-20%,其内部构成以塑料、纸品等包装剩余物和废旧低值日用品为主。
消费残余的动植物垃圾在我国各地有一定差异,但随时间变化较慢。
包装物废品的热值较高,在垃圾总量中的比例明显受城市消费水平的影响。
消费水平高的地区,日用品更新时间短,废品量大。
本工程焚烧的垃圾为XX市兰山、河东两城区的生活垃圾、商业垃圾和街道清扫垃圾,兰山、河东两城区目前人口约75万,日产垃圾900多吨(不包括建筑垃圾),全年垃圾量30万吨,且垃圾产量随着城市工商贸的发展、人口的增加正以8%的速度逐年增加。
垃圾主要成分为厨余物、塑料薄膜、玻璃、纸、木等。
发热量约在3000-4500KJ之间。
XX市于1999年在市区西北部建—座垃圾处理场,征地1500亩,投资5000万元,搞填埋式处理。
这种处理方式不仅需要占用大量的土地,且易造成二次污染。
由XX市环卫部门在收集垃圾时经粗分拣,除去建筑垃圾后,本工程燃用的垃圾物理性质如下:
成分
时间
纸张
(%)
塑料
布
金属
玻璃
竹木
有机物
灰渣
含水率
热值
kJ/kg
1998
1.71
3.12
1.23
0.87
1.85
1.01
58.1
32.1
56.6
3485
1999
2.57
5.10
1.46
1.03
1.97
1.35
57.9
28.6
54.3
3560
2000
3.46
6.57
2.2l
1.16
2.15
1.15
61.0
22.3
53.1
3612
从上表可见,XX市的垃圾热值已经初步满足焚烧的要求。
按照XX市今后经济、社会发展的总体目标和建设的总体规划,城市垃圾的产量、成分、热值在今后将会有大的改变。
目前垃圾热值较低,含水量较高,采取添加少量煤的方式助燃,可达到严格的环保标准及较好的系统效率。
根据垃圾的增长速度计算,5年以后,XX市两城区的生活垃圾日产量将达到1200吨,随着垃圾量的上升,垃圾热值也会逐渐上升,届时可以采取减少加煤量的方法增加垃圾处理量。
第三章热负荷
3.1供热现状
XX市现有四家热电厂,分别是:
XXXX热电有限公司(原XX热电厂)、盛庄热电厂、罗庄热电厂和矿物局热电厂,其中XXXX热电有限公司位于兰山区南部,于1991年建成投入运行,现拥有3x35t/h+2x75t/h锅炉和2×
6MW+l×
l2MW+1×
l5MW供热发电机组,年供热130万吨,热网主干线总长59公里,现有工业用户34家,采暖用户148家,供热面积360万m2,供热范围为XX市兰山区涑河以南、临西九路以东。
在XX市兰山区涑河以北、临西九路以西,面积约12平方公里的范围内,受XX市热电厂供热能力和距离的制约,仍然采用自备锅炉供热,有大大小小工业锅炉98台,(详见表3-2,表3-3)。
年耗煤量10万吨,年排灰渣量3万吨,由于没有完善的脱硫、除尘设施,灰渣不能得到很好的综合利用,对当地的环境影响很大。
3.2热负荷
3.2.1现状热负荷
(1)工业热负荷
本工程供热范围内的工业热用户有以下9家,它们是:
雪牛集团(XX染织厂)、XX瑞地丝绸有限公司、后十居委板厂、XX市六合饲料厂、大陆药业公司、大陆啤酒厂、沟上板厂(沟上村所有板厂的简称),义堂镇板厂(义堂镇所有板厂的简称),经过专家对这些工业热用户的产品产量、单位能耗、用汽工艺、生产班制、检修期等生产情况逐—进行了调查了解,详见表3-1,并在此基础上整理获得的现状热负核详见表3-2。
表3-1:
工业热用户生产情况一览表
序号
单位名称
产品名称及产量
生产班制
用气压力
(Mpa)
年生产
天数
1
XX瑞地丝绸有限公司
抽丝500吨
3
0.4
260
2
雪牛集团
牛仔布600/万米
300
后十居委板厂
三合板6万m3
0.6
330
4
XX六合饲料厂
饲料10万吨/年
5
大陆药业公司
西药中成药
0.7
350
6
大陆啤酒厂
啤酒3万吨年
7
沟上板厂
三合板4.8万m3
8
义堂板厂
三合板200万m3
表3-2:
工业用锅炉及现有工业热负荷一览表
序
锅炉
现有热负荷t/h
号
容量
台数
采暖期
非采暖期
最大
平均
最小
l
瑞地丝绸有限公司
10
8.3
6.5
5.9
7.5
62
5.3
8.5
6.6
7.2
6.1
20
6.4
3.7
1.6
1.5
1.33
12
1.0
17.8
13.4
10.0
13.5
11.1
9.8
162
13.9
10.1
13.7
11.3
沟上居委会
5.44
4.1
6.3
4.9
3.6
义堂镇板厂
60
50
31
23
21
29
18
合计
66
98
98.4
75.6
62.3
85.1
68.8
56.5
在调查的基础上对热负荷进行了计算核实,现就两个主要工业用户的热负荷核实过程举例如下:
1.大陆啤酒厂
该厂1989年建厂,1999年由大陆集团购买,现有职工500人,主要产品为普通啤酒,年产量3万吨,每吨啤酒耗汽1.5吨,主要用来糖化、发酵、包装和处理酒糟。
该厂现有二台SZDl0—13型锅炉,锅炉效率平均为0.6,用汽压力0.6MPa,用汽温度220℃,用汽方式为直接用汽,生产班次为三班制,全年生产天数为200天:
全年耗煤量12400吨,非采暖期日均耗煤54.3t/d,采暖期日均耗煤62.8t/d。
原煤低位发热量平均为23500kJ/kg,采暖期生产天数为60天。
按燃煤量核定热负荷如下:
采暖期平均用汽量:
62.8×
23500×
0.6-0.95÷
[(2960-84)÷
22]=13.30t/h
非采暖期平均用汽量:
54.2×
0.6×
0.95÷
[(2960-84)×
22]=11.5t/h
全年平均用汽量:
[13.3×
60×
24+11.5×
(200-60)×
24]÷
(200×
24)=12.0t/h
用以上方法计算出的用汽量和现场调查的数值相差很小,在允许范围内。
2.大陆药业公司
大陆药业公司系由XX制药厂和XX中药厂于2001年9月合并组建而成,是山东大陆集团的子公司,占地200亩,现有职工700人,主要生产西药和中成药物,西药主要有:
大输液2000万瓶,针剂1亿支,片剂1亿片;
中成药有:
庆大口服液1000万瓶,丸剂2000万粒,冲剂2000万袋。
主要能耗指标为:
大输液每万瓶耗标煤1吨;
针剂每万支耗标煤1吨,片剂万支耗标煤1.5吨,口服液万支耗标煤2.5吨,丸剂万粒耗标煤1.5吨,冲剂万袋耗标煤2吨,蒸汽直接使用,其参数最高为0.7MPa、250℃。
生产班次为三班制,全年生产天数为300天;
现有2台10t/h锅炉,全年耗煤量18000吨,锅炉效率平均为60%,非采暖日均耗煤58t/d,采暖期日均耗煤64.6t/d。
原煤低位发热量平均为23350kJ/kg,采暖期115天。
按燃煤量核定热负荷如下:
64.6×
23350×
22]=13.60t/h
58×
22]=11.2t/h
[13.6×
100+11.2×
(300-100)]÷
300=12.0t/h
其它企业的热负荷也经一一核实,证明热负荷基本准确,各企业现有热负荷见表3-2。
(2).采暖负荷
在本工程供热范围内没有采暖用锅炉,采暖方式多数为小煤炉、电暖器,共计有采暖面积12.46万m2,热电厂本期工程将对其实行集中供热。
现有的采暖面积和采暖热负荷见表3—3。
表3-3采暖热负荷情况一览表
名称
采暖面积
(m2)
采暖热指标
KJ/m2/h
采暖热负荷
GJ/h
XX五中
12000
250
童星实验学校
25000
6.25
保安学校
10000
2.5
信息学校
8000
大岭信用社
0.5
大岭居委
60000
230
13.8
兰田物流中心
8600
125600
30.2
XX市采暖期室外计算温度为-8℃,采暖期室外平均温度为-0.6℃,采暖期室内计算温度为18℃,采暖天数为115天。
由此计算出平均采暖热负荷与最大采暖热负荷之比:
=0.72
18-(-0.6)
18-(-8)
最小采暖热负荷与最大采暖热负荷之比:
=0.5
18-5
根据表3-3统计数值计算得出现有采暖期最大、平均、最小热负荷如下:
最大热负荷:
30.2GJ/h
平均热负荷:
21.8GJ/h
最小热负荷:
15.1GJ/h
3.2.2近期热负荷
据调查,在本工程供热范围内,工业热负荷和采暖热负荷近期内均没有增加,既近期热负荷和现有热负荷相同。
3.2.3规划热负荷及规划容量
根据XX市城市总体规划,今后5年内,将在蒋王平工业园、义堂镇工业园内大力发展工业项目,预计新增热负荷40t/h;
在本工程供热范围内新增采暖面积50万m2,采暖热负荷110GJ/h,届时,本热电厂的热负荷将达到160t/h。
根据规划热负荷和今后的垃圾日产量,确定本工程的最终规模为3x75t/h锅炉+2xCl2汽轮发电机组。
3.3设计热负荷
3.3.1用汽参数的选择
根据调查,用汽压力最高的单位是大陆啤酒厂,压力为0.7MPa,其它单位的用汽压力均在0.5MPa左右,温度均为250℃以下,所以供0.98MPa、300℃的蒸汽可满足要求。
由于本热电厂所供工业热用户大部分为直接加热,凝结水不易回收,采暖热用户所占比例较小,所以采用一种供热介质即可,凝结水不回收。
3.3.2根据电厂出口蒸汽温度、压力和现有工业锅炉所提供的蒸汽温度、压力,经焓值折算,考虑网损2%,最大热负荷同时率0.83,平均热负荷折算系数0.9,最小热负荷折算系数0.88后,折算到热电厂出口的设计值,见表3-5
表3-5:
设计热负荷汇总表
负荷类型
单位
工业热负荷
T/h
80.9
67.3
54.2
69.9
61.3
49.2
4.98
90.9
74.5
59.18
第四章电力系统
4.1电力系统概况
XX电网是山东电网东南部的区域性电网,担负着XX市九县三区的供电任务,供电总面积为17184.1平方公里。
截止2001年底,XX城区共有220kV变电所3座,主要电源为500kV沂蒙站、十里泉电厂和XX电厂。
本热电厂厂址位于XX市的西部开发区内,在开发区附近有—座地区级220kV变电站,距离约2.5公里。
站内有两座三卷变压器,容量分别为150MVA和120MVA,分为220kV、110kV和35kV三种电压等级,220kV母线为单母线分段带旁路接线,110kV和35kV母线为双母线分段带旁路,其中35kV配电装置有备用出线间隔。
4.2电力负荷预测
根据XX市电力部门所做的XX城市电网发展规划,在“十五”期间,XX地区每年的用电量基本以7.72%左右的递增率增长,由于XX热电属区域电网,电网统调供电负荷尚不能满足本区用电需要,2001年缺额近158万千瓦,需由省网解决。
本热电厂建成后符合国家能源产业政策,以热定电,热电联产综合利用,热电联产热源所产电力可补充本区电网电力供应,同时增加热电厂本身的经济效益。
4.3接入系统方案
根据本地区的电网特点,经与当地电力部门协商,热电厂以一路35kV线路接入220kVXX变的35kV母线上。
具体方案应委托有资质的单位编制接入系统可行性研究报告,并经省电力集团批准后方可实施。
4.4电气主接线方案
根据热电厂本身的特点,发电机出口配电装置采用单母线的形式,经主变升压后送入35kV配电装置,联网线由35kV母线上引出,机组的高低压负荷均接至发电机出口母线上。
第五章燃料供应
5.1燃料来源及供应
本工程的燃料由两部分组成,一部分XX市兰山、河东两城区的生活垃圾、商业垃圾和街道清扫垃圾,—部分为煤。
垃圾由当地环卫部门分类收集后由垃圾装卸车无偿运输到电厂的垃圾库内,垃圾装卸车的数量及吨位由环卫部门根据垃圾消耗量自行解决;
煤来自XX矿务局塘崖煤矿,塘崖煤矿位于罗庄区,年产煤20万吨,距本热电厂不到15公里,交通方便,由煤矿负责运输到厂。
根据业主提供的资料,其燃料特性工业分析如下:
煤:
Car:
51.24%Har:
3.71%Oar:
3.73%Nar:
0.97%
Sar:
1.52%
Aarr:
29.13%War:
9.7%Vdaf22.71%·
Qnetar:
20370kJ/kg
垃圾:
Carl5.0%Har8%Oar9.0%Nar2.5%Sar0.2%Clar0.3%
Aar:
35.0%War:
30%Vdaf20.0%Qnetar:
3615kJ/kg
混合燃料:
Car22.2%Har7.1%Oar7.9%Nar2.2%Sar0.46%C1ar0.24%
Aar:
33.8%War:
25.9%Vdaf20.5%:
Qnetar6966kJ/kg
5.2锅炉点火
锅炉为床下动态点火,锅炉点火采用轻柴油点火,耗油量为lt/h,油压为1.96MPa,设有独立的点火油系统。
正常情况下每次每炉点火需耗油2-3t。
锅炉点火油由中国石化XX公司供应。
第六章机组选型及供热方案
6.1机组选型
根据设计热负荷和全厂经济效益,本工程对锅炉蒸汽参数确定为5.29MPa,485℃,相应汽机进汽参数为4.90MPa,470℃。
在本工程供热范围内,大陆啤酒厂的用汽压力最高为0.8MPa,其它热用户用汽压力均在0.4-0.6Mpa之间;
采暖热负荷较少,因此抽排汽参数选用一种就可满足要求。
根据以上设计热负荷特点和以热定电、热电联产的原则并考虑到XX市的垃圾供应量,对机组充分比较后,确定以下两个比较方案:
方案I:
(次高温次高压参数)
锅炉:
容量75t/h2台
汽机:
C124.90/0.9811台
方案II:
C6-4.9/0.9811台
B6-4.9/0.9811台
由于本工程为垃圾焚烧综合利用热电厂,所选炉型首先应能满足以垃圾为主要燃料,目前用于原生生活垃圾直接焚烧的锅炉有:
往复式排炉、链条炉排炉、循环流化床焚烧炉等。
本项目选用循环流化床焚烧锅炉,该锅炉是由中国科学院工程热物理研究所和无锡锅炉厂在燃煤循环流化床锅炉技术和循环流化床垃圾焚烧技术的基础上开发出的,该锅炉的特点是对垃圾预处理要求低,非常适合我国现阶段低热值生活垃圾焚烧要求,焚烧所产生的有害物质排放基本满足国家生活垃圾焚烧污染控制标准(GWKB3-2000),在国内处于领先水平。
研究成果已经在北京海淀区上庄、福建漳州、浙江绍兴获得应用。
其中浙江省绍兴市的城东热电厂(日处理垃圾350吨),于2001年8月成功投产,半年来已实现了连续、稳定的工业化运行,绍兴市区的生活垃圾全部由该厂焚烧处理,各类污染物的排放,经中国科学院和省环保监测站测定,均优于国家标准,该锅炉同其它锅炉相比具有以下特点:
1.燃烧稳定性好。
垃圾可以完全燃尽,热效率高。
由于采用石英砂作热载体,其储热量大,炉床下布风板在压力空气的吹动下,石英砂呈沸腾状,垃圾在其中被迅速烘干,燃烧,燃烧稳定性好,燃烧温度均匀,锅炉热效率可达85%以上,垃圾中的有机物可以100%烧掉,焚烧后的垃圾重量可减量70%,减容90%以上。
为了稳定燃烧,锅炉只需掺烧15%—20%的原煤。
2.能够有效地控制垃圾焚烧过程中有害气体的产生。
由于循环流化床焚烧在850-950℃之间,而氮—般在大于1300℃时才会大量生成氮氧化物;
本锅炉还能抑制二恶英的生成,—般垃圾焚烧产生二恶英的条件是燃烧不稳定,燃烧温度不均匀,燃烧温度低于700℃以下,燃烧时间短,而流化床炉温高于850℃,可以加煤助燃,还有蓄热量大的石英砂沸腾,使燃烧稳定,炉温均匀,垃圾得以充分燃烧,保证炉烟在炉内停留3-4秒,所以能有效的抑制二恶英生成。
3.主体设备没有机械运动部件,耐久性好,设备可靠、故障少;
国产化技术成熟,节省投资。
4.采用外置式换热技术,能有效防止垃圾焚烧产生的HCL气体对受热面的高温腐蚀。
因此本锅炉用于焚烧垃圾也可采用较高的蒸汽参数,提高电厂效率。
5、负荷调节范围大,燃料适应性好,特别适合城市生活垃圾组成随季节变化大的特点。
6、垃圾入炉前不需要予处理,只要求垃圾进厂前由环卫部门进行粗分拣及去掉建筑垃圾即可。
由此本工程推荐采用循环流化床垃圾焚烧锅炉。
6.2热经济指标和方案比较
按设计热负荷计算出二个装机方案,各工况下的热技术经济指标见表6-1。
通过热经济指标比较,可以看出在供热相同的条件下,方案一的供电量大于方案二,且供电标煤、全年热
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