垃圾垃圾碳化可行性报告.docx

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垃圾垃圾碳化可行性报告

拟建年处理6万吨可燃垃圾碳化厂

可

行

性

研

究

报

告

河南永正机械设备有限公司

地址：

河南省荥阳市孙寨工业园

第一章总论

第二章建厂条件用原材料要求

第三章可燃垃圾碳化生产技术方案

第四章环境保护与安全卫生

第五章节能降耗

第六章固定资产投资估算

第七章项目经济评价

第八章社会效益评价

第一章总论

项目概况

1、项目概况

为了适应国家对环境保护，节能减排的宏观调控政策，满足全国各地对生活垃圾减量化、无害化、资源化处理的需求，从项目的经济效益和保护耕地、节约能源、改善环境的社会效益出发，公司决定对投资建设年处理6万吨可燃生活垃圾碳化处理项目进行可行性研究。

1、项目建设的意义

（1）可燃生活垃圾碳化处理项目简介

可燃垃圾碳化处理项目是以可燃垃圾为原料，经“高温裂解，烟气挥发，硫释放，碳富集”工艺制成“人造碳”的垃圾处理技术。

此种技术在世界已做过30余年的研究探索和试用历史。

由于此工艺能耗低、设备相对简单、环境压力小、减量化明显、副产品无烟无硫、无重金属、热值高、资源化明显等显着特点，现正广泛推广至城市生活垃圾、农村植物茎蔓、工业造纸废料、市政污泥处理、土壤改良等行业和部门！

垃圾碳化技术可将可燃垃圾体积减小95％以上，相比直接填埋能够节约占地80％以上！

同进还杜绝了垃圾堆放中普遍存的堆放发酵异味排放，以及有害液体渗漏对大气及地下水的二次污染；垃圾碳化处理后的副产品“人造碳”固定碳含量较高（约为90％），为一般燃煤的两倍左右（一般燃煤固定碳含量为55％），具有良好的可燃性能是一种新型高级燃料，同时部分碳化后的垃圾可活化性非常强（可激活性达到75％）是做吸附活性碳的理想材料。

（2）在项目建设的意义

我国是一个人口众多、资源和土地紧缺的国家，以垃圾填埋为主的传统垃圾处理技术大量毁田占地、浪费土地资源、污染环境。

可燃垃圾碳化处理技术是目前国内外垃圾处理的实用新型处理技术，此项处理技术减量化、无害化、资源化效果显着，它的迅速推广和应用必将打开一直沉睡中的城市资源宝厍——垃圾填理场，为我国经济的持续快速增长提供新的能源保障。

发展可燃垃圾碳化处理技术和推广这一绿色新型技术生产符合中国国情；符合世界经济循环可持续发展战略；对世界环境保护和新能源开发更具有积极意义。

二、市场情况

调查资料显示：

目前我国各大中小城市自十九世纪末期以来连续兴建大于100公顷垃圾填埋场400多座，占地数万公顷，整日异味扑鼻，污水四溢，严重威胁居民生产生活，影响城市框架的进一步拉大，而且垃圾填埋场的数量和规模正在与日俱增，短时间内难以止步，环境压力日趋沉重。

以中国青岛崂山区为例：

一期垃圾填埋场库区占地面积20公顷，于1993年建成投入使用，2003年封场，填埋高度约平均5.5米，共填埋垃圾110万立方米，其中可燃生活垃圾70万立方米；二期库区占地面积63公顷，于2003年建成投入使用，2011年9月停止使用。

填埋高度平均5.5米，共填埋垃圾180万立方米，其中可燃生活垃圾135万立方米。

垃圾填埋场地理位置靠近市区，随着城市的发展，已严重威胁居民生产生活。

急需要对垃圾填埋场进行开挖，筛分垃圾的不同成份，分门别类的处理，将建筑骨料、腐殖土、金属、塑料、玻璃、织物等分离出来，并对垃圾进行无害化处置及资源化利用。

如果用垃圾碳化处理技术将其中可燃垃圾约200万立方约合100万吨无害化碳化处理后，仅占地即可节约70公顷以上，经济效益和社会效益由此可见一斑；由此例足以说明垃圾的碳化处理技术市场需求巨大，经济效益，社会效益突出是我国市场结构调整过程中出现的又一新兴朝阳项目。

三、可行性研究概况

1、可行性研究的主要原则及依据

（1）研究的原则

可燃垃圾碳化处理技术，根据国要家节能减排，保护环境政策，对该生产技术及应用情况进行了大量的调查研究工作，慎重提出了年处理6万吨可燃垃圾碳化处理项目建设生产情况论证，对经济效益、社会效益、项目建设的可行性进行评价。

（2）研究的依据

a、当地的各种原料价格、建筑工程造价及土地费用、人员费用等；

b、所选用的工艺设备揎发河南永正机械设备有限公司报价；

c、部分评价指标参照国内垃圾焚烧和填理平均指标及相关国家标准。

2、可行性研究的范围

（1）确定产品的生产规模，论证技术方案；

（2）落实厂址，确定原材料、燃料、动力来源；

（3）确定财务条件及并进行经济分析和经济评价；

（4）对垃圾碳化处理的能耗进行评价并提出节能措施；

（5）对生产过程的“三废”进行分析、评价并提出治理措施。

3、技术方案及技术方案选择

（1）主要技术方案和技术路线

a、原材料，原材料制备及其设备

城市垃圾经垃圾分拣设备筛分分选后，选除建筑垃圾、金属、塑料、玻璃、腐殖土等其它可回收原料和无机物后，经垃圾专用破碎机，破碎成小于30毫米通径，小于10毫米厚度的均匀颗粒，堆放备用。

b、物料转运系统

　　物料的转运系统分为成品转运和原料半成品转运系统。

成品转运系统采用带式输送及螺旋输送设备。

原料半成品转运系统采用低转速双轴式强制推进结构组成。

目前转运设备采用自动控制及手动控制两种方式控制。

　　c、烘干系统

　　烘干系统采用碳化烟气余热为热源，热风经管道引风至烘干机内部，采用螺旋推进，扬料打散的方式，一步步分段烘干。

烘干工艺可根据物料含水情况进行一段或多段烘干设备组成。

本次论证自动化控制的两段烘干设备工艺。

　　d、碳化设备

　　采用先进的一火两步法双层碳化设备进行。

该设备下部置火炉，上部置内外双层碳化室结构。

内层碳化室主要进行升温和烟气挥发、硫释放工作；外层碳化室主要进行高温裂解、碳富集工作。

碳化机是垃圾碳化处理的关键设备，本论证材质为310S全不锈钢的自动化设备！

目前碳化设备多采用自动控制及手动控制两种方式控制。

e、产成品泠却系统

采用水冷式螺旋结构出料及带式转运系统。

f、除尘及烟气净化设备

采用旋风除尘及碱性溶液喷淋净化设备

（3）技术方案的论证

本套设备的高温碳化部分采用310S不透钢材质保证的设备耐用性及刚度，弹性挠力值小于10毫米，足以满足设备的设计性能。

除尘及烟气系统采用实能性强、维修方便的旋风除尘及喷淋净化设备可以达到国家标准：

GB2011-12554/25的环保标准。

这是结构简单、经济实用的新型垃圾碳化处理设备，自动化的操作可以满足不同技术水平的操作工安全、准确的完成垃圾碳化处理工作。

４.主要技术指标（见表）

经　济技术　指　标

序号

指标名称

单位

指标值

备注

１

生产规模（处理量）

T

60000

处理可燃生活垃圾

２

年工作日

天

300

3

生石灰粉

t

30

喷淋塔喷淋除硫用

５

燃煤

t

120

发热量5500大卡为标准

6

年耗电量

Kw

约360

7

年耗水量

m３

2200

8

工厂总占地面积

m2

10000

9

建筑面积

m2

4020

办公、生活楼另计

10

设备总重量

吨

195

工艺设备

11

设备总功率

KW

120

工艺设备

12

年货物运输量

T

约60000

13

其中：

运入

T

约60000

14

运出

T

约0

15

总投资

万元

800

其中设备：

300万元，土建工程：

200万元

16

其中：

固定资产投资

万元

500

17

流动资金

万元

300

18

建设期利息

万元

0

19

年处理收入

万元

60000×0.01=600

处理每吨收益100元计

20

产品消售收入

万元

以自己消耗不计

21

节地收入

m2

60000T/0.4T/m３

＝30000

垃圾密度0.4吨每方，以堆集高度5米计算

22

年总成本

万元

213

23

投资回收期

月

14

不含建设期

5.综合评价与结论

（1）本项目建设工程总投资:

500万元

项目投资回收期：

6个月（不含建设期）

上述主要技术经济指标达到本行业相同规模生产企业先进水平。

（2）可燃城市生活垃圾原料来源稳定，生产工艺成熟、技术可靠、设备配套、合理具有良好的市场销售前景，同时节能减排、保护耕地、利于环境具有良好的企业经济效益、社会效益、环境效益。

6.问题及建议

（1）由于调查研究时间较紧张，无法采集范围更广泛的资料，本报告参考行业内一般报价及平均指标的调查数据为计算依据。

（2）本项目的经济效益与生产规模密切相关，建议在该项目的建设过程中尽可能按设计规模一次建成，以减少建设时间的浪费。

第二章建厂条件及原材料要求

一、生产场地选址

生产场地可因地制宜，尽量利用水源充足、道路交通便利的地方而建，减少该项目的投资。

二、原材料要求

生产所用原材料为可燃城市生活垃圾及工业造纸等有机物。

1．垃圾中无机物含量小于等于5％。

2．生石灰：

CaO含量大于40％。

三、主要原材料来源、品质及价格标准

可燃垃圾：

从垃圾中转站转运或垃圾填埋场挖取。

用汽车运至厂内，到厂价0元。

生石灰：

采用附近工厂生产的新鲜生石灰粉。

用汽车运往厂内，到厂价500元/吨。

四、建厂条件

（一）供电电源

新建一座120KVA变电站，由变电站变压后接线至新建垃圾碳化生产线配套电间、配电柜。

新建厂房及新购设备由新建配电室接线，电价1.0元/度。

（二）给排水

1．生产用水质要求：

水温：

0摄氏度以上，PH=6.5-7.5，C1<30ppm，不溶物≤500mg/L，硫酸盐≤600mg/L，糖含量≤500mg/L，钙含量（CaCO3）≤500mg/L。

2．生活用水直接从自来水管网引水。

其它用水可以用符合要求的河水，也可以使用自来水。

本生产线生产用水（自来水与河水价加权平均）约2.0元/吨。

3．排水：

生活废水经处理后，排至厂区污水管网。

厂区雨水可直接排放。

生产中废水全部回收至污水处理。

5．生活福利设施及办公设施

生活福利设施及办公设施的投资不在本可行性研究范围内，由建设单位根据自身条件另行考虑。

6．自然条件

四季主导风向为东风，抗震烈度按7度设防。

根据当地水文地质、气象条件进行该工程项目和初步设计和施工图设计。

第三章年处理6万吨可燃垃圾碳化厂

生产技术方案

1、工艺方案

（一）产品纲领

1．处理能力

处理产品：

可燃城市生活垃圾

处理量：

每年处理6万吨.

2．处理标准

处理后原料体积缩小90％以上，烟气排发达到EU2000/76/EC或GB13271-2001标准，处理后的“人造碳”固定碳含量达到75％以上。

（二）生产工艺方案及主要特点

本套设备采用河南永正机械设备有限公司烘干碳化工艺。

经分拣后的可燃垃圾，用刀盘式破碎机剪切式破碎后制成小于30毫米通径小于10毫米厚度的均匀颗粒，喷施除臭剂后经双轴式推力输送机推进至烘干机。

物料沿烘干机筒壁旋转向前推进，行进中在打散扬料装置的作用下，物料被不断打散及扬起与热风不断充分接触进行热交换置换出水蒸汽，置换出的水蒸汽及其它细尘由引风机引入除烟除尘系统沉降处理。

烘干后的物料自流入“一火两步法”碳化机内层，旋转中向前推进不断均匀受热、翻转进行升温和烟气挥发，硫释放、硫释放工作。

在此工段，释放出的可然气及其挥发份由管道引入碳化机下部，冷凝回收焦油等有机质后，可燃气配氧加压引燃用以为碳化机后期提供热能。

大约6分钟后经初步碳化过的物料从碳化机内层自流入碳化机外层被碳化机下部明火直接烘焙进一步进行高温裂解，碳富集工作。

不断的翻动推进中10分钟内最终形成炽热的“人造碳”。

炽热的“人造碳”从碳化机底部卸出后由出料螺旋在外部循环冷却水的不断泠却下迅速泠却拉出堆置。

此工艺设备简单，布局合理，热风管道短，热损失少，是最安全、紧凑、节能的工艺设计，使用效果理想。

碳化机前期的热量提供由燃煤手烧炉或生物质气化炉燃烧直接提供，燃烧后的气体和碳化机内部可燃气体燃烧后在设备外集中由管道引入烘干机为烘干机提供热量；最终气体进入旋风式除尘器和喷淋式除烟设备，最终达到排放标准排放。

（三）生产工段及工作制度

类别

生产工段

周别

班别

备注

生产车间

垃圾破碎段

连续周

3

烘干碳化段

连续周

3

成品处理

不连续周

1

辅助生产车间

配电

连续周

２

机修

不连续周

２

化验室

不连续周

２

全年生产天数：

300天，每班有效时间：

7h

（四）劳动定员（见下表）

劳动定员表

序号

工段及岗位名称

班次

班次

轮休

替补

合计

1

2

3

1

垃圾破碎工段

3

1

1

1

3

2

烘干碳化工段

3

3

3

3

9

3

生产辅助工段

化验员

1

2

2

4

2

机修

2

2

配电

2

1

4

销售人员

1

2

2

5

厂部管理人员（包括财务人员）

1

3

3

6

总计

25

（五）主要工艺参数

1．可燃垃圾成份及水份控制

垃圾水份：

60％以下

无机物含量：

5％以下

垃圾粒度：

最大边长50毫米，最大厚度15毫米

2．烘干温度：

150摄氏度以下

烘干时间：

10-25min

3．碳化温度：

200-800摄氏度

碳化时间：

10-25min

4．产成品温度：

25-40摄氏度

固定碳含量：

不小于60％

（七）物料平衡表

年处理6万T生可燃生活垃圾物料平衡表

序号

物料名称

单位

小时用量

每班处理量（7h）

日处理量（3班）

年处理量（300天）

1

垃圾

T

10

70

210

63000

2

人造碳

T

0.5

3.5

10.5

3150

3

水

T

0.35

2.45

7.35

2205

4

生石灰粉

T

0.0042

0.03

0.1

30

5

生成CO1可燃气

万M3

7

49

147

44100

6

CO2气排放

万M3

6.9482

48.63

145.9

43773

7

燃煤

T

0.2

1.4

4.2

1260

（八）材料及成品的贮存

序号

物料名称

储存形式

储存时间（天）

1

垃圾

堆场储存（2000m3）

10

2

灰粉

储罐储存（1T）

10

3

人造碳

储库储存（50m3）

5

4

燃煤

料库储存（42m3）

10

7

其它

堆场储存（1000m2）

备用

二、总图运输

１．方案布置论据

（１）根据建设单位提供的用地平面图或旧厂房建筑结构图。

（２）根据建设单位提供的相关工艺条件。

（３）根据总图设计的一般规范要求。

２．总平面布置

拟建可燃生活垃圾碳化处理厂的平面布置是按工艺要求和总平面布置的一般原则，结合地形特点，在满足生产及运输的条件下，尽量节约土地。

求布置紧凑，以便扩大堆场面积，提高场地利用系数。

新建可燃生活垃圾碳化处理厂在总布局上，重点规划生产区、生活行政区。

在满足生产工艺、安全防火、卫生采光等要求前提下，适当划分厂区。

各区既有明确分区，又保持一定联系。

将扬尘、废水、废料、噪音等污染源影响限制在局部，并在局部合理解决。

新建可燃生活垃圾碳化处理厂将原料处理集中在一个区域，该区域是汽车运输原材料的出入口。

生产区设机修车间和化验室。

主车间与原材料处理区域分离，使操作人员有一较为舒适的环境。

新建可燃生活垃圾碳化厂内设有环形车道，可作消防防火道和货物运输通道。

3．可燃生活垃圾碳化生产线建筑的面积估算

序号

建（构）筑物名称

建筑面积（m2）

1

破碎车间

300

2

烘干碳化车间

200

3

焦油收集车间

150

4

机修车间

50

5

配电间及电工休息间

65

9

化验室

20

10

车间辅房

35

12

人造碳堆场

200

13

合计

1020（不含原料垃圾堆场）

4．厂区给排水

（1）给水

本项目方案采用两个给水系统a．生活、消防给水系统用水均从给水网接管引入厂内；b．生产给水系统，可利用当地其它水源。

（２）排水

生活污水排入厂区污水管道。

生产污水全部循环利用，厂区雨水排入厂区雨水管道。

总体排水采用明沟与暗沟相结合的有组织的排水方式。

５．厂区供电、供热

（１）供电

由变电站引线至配电间。

（２）生活采暖由碳化机余热供暖。

６．交通运输

名称

单位

年运量

运输工具

备注

垃圾

吨

60000

汽车

运入

人造碳

m3

10800

汽车

运出

石灰粉

吨

39096

汽车

运入

其它

吨

约100

汽车

运入

注：

（1）垃圾按40%含水率计算。

（2）烧失量按30%计算出年最大产出量。

（3）年处理6万吨可燃垃圾碳化厂年货物运输量约为7.1万吨，其中运入约6万吨，运出约为1.1万吨。

7．厂内道路及成品堆场平面结构

（１）主要道路宽6米，砼路面。

（２）车间引道为砼路面。

（３）成品堆场为碎石夯实或用混凝土找平加固。

三、建筑结构

１．建筑结构方案

建筑工程方案是根据垃圾碳化工艺及工厂生产实际对建筑物的要求而定的。

工厂建筑在本着适用、经济的前提下，力求明快新颖，风格统一。

结构选型的建筑构造上尽量做到因地制宜，技术先进。

建筑材料在选用时结合实际情况，应用新型建筑材料。

在结构选型上，采用标准化构件，减少结构类型，增加构件的通用性，在构件制作上工厂化生产与现场制作相结合，在建筑构造上力求简单、合理、技术可靠，以提高装配化程度，加快施工进度。

根据工艺专业和环境保护要求，本方案所有建筑对采光、通风、日照无特殊要求，只要能够满足规范规定即可。

建筑安全等级为二级，耐火等级为二级，生产的火灾危险性为丁（戊）类，抗震设防烈度及主导风向按国家有关规定和水文气象条件设计。

主车间单层厂房采用钢筋混凝土排架结构；其它辅房及单层建筑采用砖混结构。

2．建筑物组成

序号

建（构）筑物名称

结构形式

备注

1

破碎车间

钢砼

2

烘干碳化车间

砖混

3

焦油收集车间

砖混

4

成品储库

砖混

5

职工休息室

砖混

6

配电房

砖混

7

化验室

砖混

8

垃圾堆场

地表为碎石夯实或混凝土找平

四、给水排水

１．给水系统

本项目方案采用生活→生产→消防给水系统。

生活和消防用水均从自来水网引入，引入总管管径DN50mm；生产用水尽量采用符合要求的河水，也可以采用自来水。

自来水在厂入口处设置水表计量。

（1）生活用水：

用水量：

最高时用水量每小时１吨。

（2）碳化生产线生产用水：

根据工艺专业提出的设计要求，生产线主要用水点为

a．碳化机封火保温用水使用自来水或河水；用水量约需0.5吨。

b．可燃气泠凝用水采用河水，用水量每小时约需0.5吨；

（3）消防用水量：

按建筑设计防火规范（GBJ16-87），本工程建筑物耐火等级为二级，生产的火灾危险性丁（戊）类，帮建筑物内不设消防系统。

室外设二个室外消火栓（地下式），消防用水量15L/s。

（4）给水管管材DN≥75采用给水铸铁管石棉水泥接口，DN≤50采用镀锌钢管上扣连接。

（5）水表中按国际S145施工，室内卫生设备按国标90S342施工。

2．排水系统

（1）生活污水：

厂区设置化粪池处置生活污水，处置后的水排入厂区污水管道。

（2）生产废水：

生产过程中产生的热水并并入冷却水池冷却后循环使用；生产过程中可燃气冷凝水并入焦油收集系统，沉降后循环使用。

（3）雨水：

由雨水排水管收集后排入厂区雨水管道。

五、电气与控制

1．变电所容量要求

根据可燃生活垃圾碳化生产线和实验室设施用电负荷计算，以及工厂发展情况，本方案用电负荷为120KVA。

2．配电设计

根据工艺设备布置，该方案生产线用电设备主要集中在原材料处理及碳化部分。

因此该生产线配电间设碳化车间，配电间具体位置见工艺平面。

该生产线用电电源采用~380/220VA三相四线制中性点直接接地的电源。

电源由变电所引至配电间。

为了可燃生活垃圾碳化生产线内部经济独立核算，须在配电间进线柜内进行电度计量。

照明电源由配电间的配电柜引至照明配电箱。

3．可燃生活垃圾碳化生产线工艺设备生产过程控制设计

生产线上用电设备的控制是根据工艺要求进行的，主要采用集中控制和分散控制相结合的形式。

破碎处理工段物料输送及给料设备实现电气联锁。

按逆物料输送方向开机，按顺物料输送方向停机。

碳化烘干部分集中控制，进料，及出料冷却等设备则由现场分散控制。

4．防雷接地

该方案建筑物属于三类建筑物防雷，其防雷装置采用避雷带防雷。

沿车间屋顶安装避雷带。

本方案建筑物设多处引下线，引下线与接地极连接。

第四章环境保护与安全卫生

一、环境保护

1．本项目执行的环保标准

（1）《工业企业厂界噪标准》GB12348-90“Ⅱ”类标准；

（2）《污水综合排放》标准GB9878-96表３“二级”标准；

（3）《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2001表1“二级”标准。

二、生产车间环境保护措施

可燃生活垃圾碳化处理技术以垃圾热裂解，烟气挥发为主要工艺，对环境产生污染的主要是烟气、粉尘及噪声。

在设计过程针对不同的污染源分别采取不同措施，使之排放浓度达到国家要求标准。

污染源主要集中在碳化废气的排放上，按GB13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》属二类区大气污染源，执行表1“二级”标准

——烟尘排放浓度200mg/m3，，烟气黑度（林格曼黑度）1级，二氧化硫排放浓度900mg/m3，，氮氧化合物400mg/m3，。

除烟除尘措施：

在烟气排放管口处集中设置除尘器（XF12-A旋风式除尘器），沉降后用布袋收集后除尘，除尘效率在n=99.7%，处理后烟气采用4级石灰水喷淋塔喷淋除烟排尘。

处理后烟尘排放浓度小于100mg/m3；二氧化硫排放浓度300mg/m3，烟气黑度（林格曼黑度）1级，氮氧化合物200mg/m3，。

对地面产生的落尘，应及时冲洗，防止二次扬尘。

各扬尘点经过处理后，均可满足GB13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》表1中二类区新建厂“二级”排放标准。

防噪措施：

车间外噪声可控制在50dBA以内，可满足GB12348-90《工业企业厂界噪声》标准“Ⅱ”类标准要求。

防污水措施：

车间废水主要有少量冷却水和蒸汽冷凝水以及冲洗废水，主要污染物为SS（490mg/L）和PH值（7.2~9.5）的污水。

在生产过程中的冷却水、冷凝水、焦油冷凝废水，设计上采用全部利用的方案。

三、职工安全卫生

１．安全

（1）为保证人身安全和设备正常运转，工厂应制定各工序生产操作规程和防火规程．

（2）对设备旋转的外露部分应设安全防护罩．

（3）地坑、平台设置安全栏杆。

（4）电气设置接地保护。

四、工业卫生

１．改善劳动条件，尽量采用机械化生产．

２．采取措施抑制粉尘冒泄，对扬尘点采取负压抽风措施，对扬起的粉尘收集到除尘器，使用间内空气含尘量小于20mg/m3。

３．在扬尘点、噪声源附近工作的工人应配带防护用品、防尘面具。

４．设男女更衣室及卫生间．

五、环保设备投资

环保设备旋风除尘式及碱溶液喷淋式