水泥窑协同处置每天400吨生活垃圾示范线可行性研究报告.docx
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水泥窑协同处置每天400吨生活垃圾示范线可行性研究报告
水泥窑协同处置每天400吨生活垃圾示范线
可行性研究报告
1
总论………………………………………………………………
1
1.1
项目概况…………………………………………………………
1
1.2
项目背景…………………………………………………………
1
1.3
可行性研究依据…………………………………………………
9
1.4
设计基本原则……………………………………………………
9
1.5
项目提出的必要性………………………………………………
9
1.6
引进设备的原则及内容…………………………………………
11
1.7
城市生活垃圾处理场的主要建设条件…………………………
11
1.8
主要技术经济指标………………………………………………
14
1.9
初步结论及建议…………………………………………………
15
2
城市生活垃圾处理的主要技术方案……………………………
16
2.1
城市生活垃圾处理方案…………………………………………
16
2.2
主机设备…………………………………………………………
19
2.3
配料设计…………………………………………………………
20
2.4
利用水泥工业新型干法窑处置城市生活垃圾的影响分析……
23
2.5
厂址选址与总图运输……………………………………………
25
2.6
电气………………………………………………………………
28
2.7
过程控制…………………………………………………………
31
2.8
给排水……………………………………………………………
32
2.9
建筑………………………………………………………………
33
2.10
结构………………………………………………………………
34
2.11
通风、空调及动力………………………………………………
35
3
环境保护…………………………………………………………
36
3.1
设计依据和标准…………………………………………………
36
3.2
本工程污染源……………………………………………………
36
3.3
本工程中将采取的环保措施……………………………………
37
3.4
水泥工业新型干法窑处置城市垃圾抑制二恶英产生的原理
40
4
消防………………………………………………………………
48
4.1
概述………………………………………………………………
48
4.2
设计依据…………………………………………………………
48
4.3
消防设计…………………………………………………………
48
5
劳动安全及职业卫生……………………………………………
50
5.1
概述………………………………………………………………
50
5.2
设计依据…………………………………………………………
50
5.3
职业卫生措施……………………………………………………
51
5.4
劳动安全措施……………………………………………………
52
5.5
劳动安全卫生管理………………………………………………
53
6
节约与合理利用能源、土地资源………………………………
53
6.1
节约与合理利用能源……………………………………………
53
6.2
土地综合利用……………………………………………………
53
7
项目实施进度设想………………………………………………
54
8
组织机构、劳动定员及人员培训………………………………
55
8.1
企业组织机构……………………………………………………
55
8.2
劳动定员…………………………………………………………
55
8.3
劳动生产率………………………………………………………
55
8.4
职工培训…………………………………………………………
55
9
投资估算…………………………………………………………
57
9.1
工程概述…………………………………………………………
57
9.2
估算编制范围……………………………………………………
57
9.3
引进设备范围……………………………………………………
57
9.4
编制依据…………………………………………………………
57
9.5
投资估算表………………………………………………………
58
10
技术经济分析……………………………………………………
61
10.1
概述………………………………………………………………
61
10.2
项目总投资………………………………………………………
61
10.3
资金筹措…………………………………………………………
62
10.4
生产成本与费用计算……………………………………………
62
10.5
财务经济评价……………………………………………………
64
10.6
各种因素对主要指标的影响……………………………………
66
10.7
结论及建议………………………………………………………
67
1总论
1.1项目概况
1.1.1项目名称
某科技有限公司某分公司水泥窑协同处置500t/d生活垃圾示范线
本项目包括生活垃圾预处理厂、水泥厂接纳配套系统两部分。
1.1.2建设地点
湖北省某市,厂址选择拟定在某某水泥有限公司4500t/d生产线厂区外侧。
1.1.3建设规模和范围
建设规模:
采用国际先进的城市生活垃圾预处理技术,结合水泥工业新型干法预分解技术中的原料处理和高温煅烧工艺,拟建设日处理500t城市生活垃圾处理线,年处理某市及周边地区城市生活垃圾总量15.50万t。
建设范围:
自城市生活垃圾车进厂至可燃物入熟料烧成系统、不可燃物入原料粉磨系统。
包括:
进厂卸料平台、进厂储坑、分选车间、可燃物接纳系统、不可燃物接纳系统、旁路放风系统、除臭系统、渗滤液收集池以及以及与之相配套的电气、给排水、办公室等辅助设施
1.1.4项目运营
本项目由某科技有限公司进行投资、建设和运营管理。
1.2项目背景
1.2.1城市生活垃圾处理
1.2.1.1城市生活垃圾的污染
城市生活垃圾一般是指城市居民生活产生的废弃物。
目前国内生活垃圾没有实行分类收集,因此城市生活垃圾中还混有商业垃圾、市政维护和管理中产生的垃圾。
目前,国内每年的垃圾量达1.65亿t,我国已积压下来的垃圾70多亿t。
随着未来城市人口的增加,每年垃圾预计以8%的速度递增。
据权威部门公布,在我国668座大中城市中,已有200多座城市陷入垃圾的包围之中,近70个重点城市的地下水受到垃圾污染。
绝大部分生活垃圾未经处理,堆积在城郊,侵占土地面积达5亿m2。
垃圾随意弃置破坏了城市景观,也会滋生传播疾病的害虫和昆虫。
未经过有效处理的垃圾长期堆放容易发酵,产生的携带氨、氮、硫化物、甲烷等有害气体形成恶臭,污染环境并散发热量,甚至引发爆炸事件。
大量的酸性和碱性有机污染物溶解垃圾中的重金属,成为有机物、重金属和病原微生物集中的污染源,污染周围的地表水体或渗透地下水,造成水资源的严重污染,再通过食物链进入人的身体影响人体健康。
1.2.1.2城市生活垃圾的处理
城市生活垃圾处理已成为世界范围内一个普遍关注的问题,是一项十分艰巨的综合性、系统性的工程。
目前,世界上许多发达国家,对城市生活垃圾的处理曾采用过多种办法。
如:
填埋法、堆肥法、热处理法、蠕虫法、城市生活垃圾的饲用、细菌消化、水载法、微波处理法或分类回收、综合利用等等。
其中主要的处理方法是填埋法、堆肥法和热处理法,热处理法根据所采用的工艺又可分为:
焚烧法、热解法和气化法。
但是这几种传统的垃圾处理方式只是实现了垃圾污染的转移和减量,没有真正达到垃圾处理的“无害化、减容化、资源化、集约化”要求。
国际环保机构发表《焚烧炉与人类健康》报告,对二恶英与焚烧炉的关系作了进一步专门研究。
在80年代至90年代初期焚烧炉特别是固体废弃物焚烧炉,已被发现是排放二恶英的主要源头,估计约占各工业国二恶英排放总量的40%~80%,而且实际数字可能更高。
焚烧废物中产生新的含氯物质(如:
毒性极高的二恶英),并经焚化炉的烟气、灰烬及其它残余物排放出来。
事实上焚化炉并不能解决废物中有毒物质的问题,而只是改变它们的形态,部分物质的毒性较原来更高。
很多国家已经认识到焚烧炉对人类环境和健康存在着严重的威胁,所以一方面从根本上着手减少制造废物,实行废物循环再利用,另一方面纷纷制定相应的标准加强垃圾焚烧炉的排放控制。
从上世纪80年代发达国家已开始停建或关闭部分焚烧炉,从1985年起美国就已有超过137座焚烧炉兴建计划被取消,1996年北美洲五大湖区52个焚烧炉结束运作,日本于1998年开始由于二恶英的污染问题,关闭了许多工业废物焚烧炉。
欧洲的德国、荷兰、比利时也相继颁布“焚烧炉禁建令”。
从现有垃圾焚烧炉的运行情况来看,焚烧过程产生的飞灰含有毒性极高的二恶英,飞灰的二次处理难度更大。
同时,焚烧的残渣仍需采用填埋等方法进行二次处理,又会造成新的二次污染。
很多地区由于污染问题造成当地民众的围堵和抗议,造成许多地区老百姓上访事件发生。
目前的垃圾焚烧的系统投资较大,随着环保部门制定的尾气排放标准越来越严格,垃圾处理成本逐渐加大,预计未来垃圾发电厂难以长期运转。
分类回收、综合利用是世界各国在城市生活垃圾的处理问题上主要研究和实施的垃圾处理方案,最大限度的回收和综合利用,将垃圾视为可回收的再生资源。
国外城市生活垃圾采用分类收集,降低了回收再利用的难度,提高了资源的再利用率。
对于未分类的混合型生活垃圾,根据垃圾成分的粒度、密度等特点,通过预处理技术筛分、风选等技术,将其中的可回收资源分选出来。
热值较高的部分送至水泥厂或发电厂作为二次燃料替代能源,分选剩下的无机物作为水泥厂的原料或修路使用,有机质含量较高的厨余物采用发酵处理,回收沼气进行发电,发酵后剩下的部分残渣制成有机肥料或再进行填埋处理。
1.2.1.3国内外利用水泥烧成系统处理城市废弃物的现状
(1)国外概况
早在20世纪70年代发达国家就已开始采用水泥窑处理危险废弃物,美国、欧洲、日本等发达国家已有几十家水泥厂将危险废弃物作为替代原料和燃料,其替代量一般在20%~40%。
韩国、巴西、墨西哥以及我国的台湾省等中等发达国家和地区,利用水泥回转窑处理城市废弃物替代传统化石燃料的比例也相当高。
发展中国家的印度尼西亚、泰国、摩洛哥、巴基斯坦、印度等国家也在水泥厂大量处理各种固体危险废弃物。
德国和日本在利用水泥回转窑处理生活垃圾的技术一直处于领先地位。
据美国和德国国家环境保护局对水泥回转窑的监测表明,水泥回转窑使用危险废弃物替代原、燃料不仅对环境没有危害,而且被列为现有最佳示范技术。
根据日本麻省水泥株式会社公布的报告,日本利用水泥窑处置工业危险废弃物具有量多、面广的特点,处理城市生活垃圾是水泥工业回转窑的又一潜能。
1995年德国汉堡建设了一条日产4500t新型干法水泥生产线,汉堡城市附近的许多企业排放的废物被送到这家水泥厂进行处置,大量的生活垃圾中可燃物、飞灰、自来水厂和废纸处理场的残留物,漂白土、废油和废橡胶等替代部分原料和燃料。
瑞士Holcim公司旗下多家水泥厂处理大量的各种废弃物,如:
废弃轮胎、农业废弃物、固体危险废弃物、液态危险废弃物、废油、污泥、动物骨血粉等替代原料和燃料。
日本共有40多家水泥企业,其中50%以上的工厂在处理各种废弃物,水泥窑处置各种废弃物生产出的高强度水泥,其性能与普通水泥完全相同,彻底实现了垃圾的无害化和资源化处理。
(2)国内概况
中材国际从上世纪90年代开始对水泥回转窑处置废弃物进行了研究和实践,目前已设计、建设了多条处置废弃物的水泥生产线;由中材国际投资并管理运营的“溧阳市利用水泥窑无害化协同处置450t/d生活垃圾示范线项目”已于2013年3月投入正常运行,各项指标均满足国家相关标准的要求。
北京水泥厂和上海万安企业总公司多家企业处理各种危险废弃物,燃烧产生的废气经环境监测中心测试完全达到国家标准,水泥产品的质量指标均在国家标准控制范围内。
铜陵海螺水泥厂无害化处理铜陵市生活垃圾项目于2010年投产运行,日处理能力约为300t。
华新武穴水泥厂的生活垃圾处置项目于2011年投产运行,日处理能力约为200t。
1.2.1.4利用水泥窑烧成系统处理城市生活垃圾的优越性
当前水泥工业发展急需解决节能、降耗、环保等技术问题,走可持续发展的道路。
而利用水泥窑烧成系统处理城市生活垃圾正好可以帮助水泥厂解决节能和降耗等问题,减少了对传统的不可再生燃料和自然资源的开采,减少了对环境和资源的破坏,减少了生活和工业垃圾对自然环境的污染,避免了填埋和焚烧等处理方式对环境的二次污染等。
水泥窑是现存最好的固体废弃物焚烧窑炉,不需要新建垃圾焚烧炉和发电处理工艺中的尾气净化处理装置和废渣处理装置,处理过程不依赖于垃圾热值的高低。
因此利用水泥烧成系统处理城市生活垃圾是一种“双赢”的处理方式,有利于实现资源的再利用和经济的可持续发展。
基于国内外水泥窑烧成系统处理城市生活垃圾已取得的成功经验,可总结出利用水泥窑处理城市生活垃圾具有以下一些特点:
(1)水泥回转窑内的物料温度在1450℃~1550℃,而气体温度则高达1700℃~1800℃,在高温下垃圾中有毒有害成分可彻底地分解。
(2)水泥回转窑筒体长,垃圾在回转窑高温状态下停留时间长。
根据统计数据,物料从窑尾到窑头总的停留时间在35min左右,气体在大于950℃以上的停留时间在12s以上,高于1300℃以上的停留时间大于3s,更有利于垃圾的燃烧和分解。
(3)水泥回转窑是一个热容大、十分稳定的燃烧系统,不易受垃圾投入量和性质的变化影响生产操作。
(4)可以利用水泥厂的原料或中间态物料控制生活垃圾的发酵,遏止垃圾发酵产生的臭气,特别有利于垃圾预处理过程中的气味控制。
(5)生产水泥过程的中间产物是CaO,且以悬浮态均匀分布在系统中,加上颗粒分布细、浓度高极具吸附性。
这就决定了烧成系统内的碱性固相氛围,可将SO2和Cl-等化学成分化合成盐类固定下来,有效地抑制酸性物质的排放,减少或避免了焚烧处理后产生“二噁英”的现象。
(6)烧成系统中气体流速较大,气流湍流度大,有利于固体垃圾的分散,保证垃圾与高温烟气的充分接触,使垃圾处于高温流态化燃烧过程,有利于垃圾的完全燃烧,避免产生有毒气体。
(7)利用水泥厂处理城市生活垃圾是各种垃圾处理方式中唯一没有废渣废气排出的处理方式,没有垃圾焚烧产生炉渣的问题。
且整个系统是在负压下操作运行,烟气和粉尘无外漏问题。
(8)利用水泥厂处理垃圾,可以将垃圾中的重金属离子固化在熟料矿物中,避免再度渗透、扩散污染水质和土壤。
(9)由于垃圾在回转窑中放出热量,可作为矿物质燃料的替代物,从而减少了水泥工业对燃煤的需要量。
这种把垃圾加到回转窑内与传统的矿物质燃料混烧的方式产生的烟气量,远远小于单独的水泥生产和焚烧垃圾所产生的废气之和。
(10)烧成系统高温焚烧处置点多,可适应多种不同性质和形态的废弃物。
液态的可燃性垃圾可在窑头燃烧器位置喷入回转窑内燃烧,固态和气态可以根据垃圾的物理特性和需要从窑头或窑尾喷入烧成系统。
(11)废气处理性能好。
水泥工业烧成系统和废气处理系统,具有较高的吸附、沉降和收尘处理特性,可满足当地政府控制的排放标准。
(12)与新建专用焚烧厂相比项目投资小。
利用水泥回转窑处理垃圾,只需要增加垃圾预处理设备,可节约大量的资金投入。
1.2.2某市城市生活垃圾概况
1.2.2.1某市概况
某市位于湖北省西南部,处于平原和丘陵结合地区,隶属荆州市管辖。
全市国土总面积2235平方公里,总耕地面积92.3万亩,共辖16个乡镇,23.5万户,人口89万,农业人口68.4万。
东临荆州,西连宜昌,南接武陵,北滨长江,华实蔽野,系焦柳铁路与长江的交汇处,是一座集工业农业商贸旅游于一体的新兴城市。
1.2.2.2某市生活垃圾处理现状
某市主城区新江口镇日均生活垃圾产量160吨左右,某某水泥有限公司所处刘家场镇及周边洈水镇、洈水镇、松宜矿区四乡镇合计日均生活垃圾产量180吨左右。
目前某市中心城区环卫作业面积约190万平方米。
城区现有垃圾中转站9座,分别是:
三叉路、同心桥、商贸城、玉佛寺、沿城公园、谷乐乡、城东工业园、仁和路中转站及玫瑰园一个在建中转站。
地面垃圾斗19个,垃圾箱16个。
采用政府采购的形式,先后购置下列设施:
垃圾车10辆、勾臂车2辆、装载机1辆、吸尘车1辆、扫地车1辆、洒水车1辆、垃圾对接车1辆、果皮箱676个。
2009年至2012年,某市投资3818万元,在新江口镇木天河村2组新建无害化垃圾处理场1座,建设规模为日处理垃圾160吨,服务年限20年,库区面积11.9公顷,总库容110万立方米。
通过BOT模式建设垃圾渗滤液处理厂1座,日处理渗滤液70立方米。
以上两处设施均已建成并投入使用。
对拟处置生活垃圾区域进行了采样分析,其组成见表1-1;从表中可以看出,由于采样时间处于春夏交替季,生活垃圾垃圾的含水率较低。
某市生活垃圾组成与含水率(%)表1-1
组分
不可燃物
可燃物
厨余物
渣土石头
玻璃
金属
塑料
纸张
织物
木头
组成
54.76
16.81
3.82
0.81
12.94
6.49
0.67
0.82
含水率
66.18
28.32
/
/
36.91
38.82
31.06
/
57.3
37.3
1.2.3某集团某水泥有限公司
某集团水泥有限公司某4500t/d熟料水泥生产线产能置换项目是根据国家和湖北省对水泥工业实施控制总量,淘汰落后水泥产能,调整结构和优化升级,提高产业集中度,扶持水泥骨干企业做大做强的产业政策,由中国某集团水泥有限公司淘汰荆门市落后产能,实施异地产能置换的投资项目,也是某市人民政府招商引资的重大项目。
项目地处某市刘家场镇河田坪村,生产线占地面积27.4公顷,配套矿山156.4公顷,矿石运输皮带廊2.3千米,由新建的雅澧、沙渔连接线具有省二级标准的龙河公路相通,项目包括新建4500t/d新型熟料水泥生产线一条,年生产200万吨水泥,装机容量9MW余热电站一座,以及配套的110KV变电站、垃圾处理装置、脱硝装置、环境绿化工程等,项目建成后将成为集节能、环保、景观为一体的新型水泥制造企业。
项目投资12亿元人民币,预计2015年11月建成投产,投产后将实现年工业产值5.72亿元,税收1.2亿元,安排和带动就业岗位1400个,成为荆州市唯一一家水泥制造企业和荆州市建材龙头企业。
1.3可行性研究依据
(1)国家有关的环境保护法制、法规及政策。
(2)某市城市管理局、某某水泥有限公司提供的有关基础资料。
1.4设计基本原则
(1)垃圾处理采用国际、国内先进成熟的技术和设备,确保系统整体装备水平处于国内领先地位,确保系统长期、稳定、可靠运行。
(2)垃圾处理过程以不影响水泥生产过程和水泥熟料质量为准,对垃圾进行初步分类、筛选和脱水,针对其中不同的组分采用不同的处理方式,确保垃圾处理过程不出现二次污染,各项环保指标达到国家排放标准。
(3)垃圾处理车间的设计确保安全、卫生,在车间四周布置隔离绿化带,增加厂区绿化面积,降低对周围环境的影响,建设一个美丽、环保的现代化工厂。
(4)充分利用建设场地的基础条件进行技术方案的优化设计,确保垃圾预处理系统长期可靠的运行。
(5)在工艺成熟可靠、布置合理前提下尽可能降低工程造价,节约投资。
1.5项目提出的必要性
本项目符合节约能源、环境保护的要求,符合城市发展需要和地方经济建设的需要,符合国家大力发展循环经济和再生能源利用的政策。
2004年修改后的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》第三条规定国家对固体废物污染环境的防治,实行减少固体废物的产生量和危害性、充分合理利用固体废物和无害化处置固体废物的原则,促进清洁生产和循环经济发展。
国家采取有利于固体废物综合利用活动的经济、技术政策和措施,对固体废物实行充分回收和合理利用。
2010年国家发展和改革委员会、住房和城乡建设部、环境保护部联合下发的《生活垃圾处理技术指南》中明确:
经过分类的生活垃圾,可作为替代燃料进入城市附近大型水泥厂的新型干法水泥窑处理。
同时财政部和国家税务总局已将水泥企业处置各种垃圾项目列在税收优惠支持项目,靠近大中城市的水泥企业,可以利用水泥窑协同处理城市生活垃圾、污泥,进入城市发展的循环经济中。
中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议中也明确提出:
坚持把建设资源节约型、环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点。
深入贯彻节约资源和保护环境基本国策,节约能源,降低温室气体排放强度,发展循环经济,推广低碳技术,积极应对气候变化,促进经济社会发展与人口资源环境相协调,走可持续发展之路。
2014年5月,国家七部委联合发出《关于促进生产过程协同资源化处理城市及产业废弃物工作的意见》,将在水泥、电力、钢铁三大高温工业中推动工业窑炉协同处置产业及城市固废的发展战略。
《意见》明确“在水泥、电力、钢铁等行业培育一批协同处理废弃物的示范企业,在有废弃物处理需求的城市建成60个左右协同资源化处理废弃物示范项目”的主要目标,并将通过建立协调机制、完善鼓励政策、理顺价格体系、加大全过程监督管理力度,加强宣传推广等保障措施,引导和支持水泥等高温行业中有条件的大企业和城市率先开展工业窑炉协同处置的产业化发展模式,起到具有启发、借鉴和引领的领军示范作用,积极带动和推广这一绿色发展战略的顺利实施和有效推广。
本项目建成后可以消解某市及周边地区每天产生的500t生活垃圾,节约了土地资源。
将生活垃圾中可燃物和不可燃物分别作为水泥生产的替代燃料和原料,提高了生活垃圾资源回收再利用。
处理过程不会产生“二次污染,确保了生活垃圾处理的“无害化、减量化、资源化”处置原则。
本项目的建成有助于某市循环经济的发展,改善城市环境,具有很好的社会效益和环境效益。
1.6引进设备的原则及内容
根据我国城市生活垃圾处理装备的研发和实际制造能力,以及本项目特点,为保证生产安全可靠,采用国外技术国内制造的关键设备,部分设备拟引进关键件。
1.7城市生活垃圾处理场的主要建设条件
1.7.1水泥厂原、燃料
(1)水泥厂现使有的原料化学成分见表1-3。
原料化学成分(干基%)表1-3
名称
L.O.I
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
Total
石灰石
39.87
4.62
0.91
0.27
52.08
0.85
98.59
页岩
6.85
62.54
16.72
6.43
3.56
1.90
98.00
硫酸渣
5.16
30.88
7.7
44.44
8.34
1.53
98.05
粉砂岩
5.54
81.04
6.46
1.58
2.88
1.24
98.74
(2)水泥厂烧成用燃料
烟煤的工业分析表1-4
Mad(%)
Aad(%)
Vad(%)
Qnet,ad(kJ/kg)
1.34
20.39
25.25
26359
煤灰平均化学成份表1-5
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
Total
54.71
32.85
4.97
2.86
1.00
96.
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