【導(dǎo)讀】湖南郴州城市生活垃圾焚燒發(fā)電工程。重慶渝經(jīng)能源技術(shù)研究設(shè)計院。參加設(shè)計人員及專業(yè)。序號姓名部門專業(yè)職務(wù)職稱。3張海英總工辦熱能動力副總工高級工程師。6吳先倫電儀室輸配電室主任高級工程師。7黃軍土建室建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)工程師注冊結(jié)構(gòu)師。8曾斌機務(wù)室熱能動力專業(yè)工程師注冊動力工程師。10唐建華機務(wù)室化學(xué)、水工專業(yè)工程師工程師。14張少華電儀室電力、電氣專業(yè)工程師工程師。17姚昆計劃經(jīng)營室概預(yù)算專業(yè)工程師工程師

　　

【正文】 圾的產(chǎn)量及熱值方面分析新建垃圾焚燒發(fā)電廠是可行的。 項目建設(shè)必要性 郴州市主要消納生活垃圾的場所白鹿洞梁家沖垃圾場已使用 完，共消納垃圾約 67 萬噸。而倒窩里垃圾處理場二期的設(shè)計年限是 12 年，設(shè)計總庫容為 256 萬立方米，截止到 20xx 年已填埋垃圾 90萬立方米。隨著城市的發(fā)展和人民生活水平提高，現(xiàn)有的垃圾處理設(shè)施已嚴重滯后。為創(chuàng)建優(yōu)美、舒適、健康、清潔、人和自然和諧共處的環(huán)境，郴州市亟待解決垃圾的消納和處理問題，本項目的建設(shè)是適合時宜，也是十分必要的。 郴州歷史悠久，山川秀美，名勝古跡甚多，生態(tài)旅游獨樹一幟。旅游城市的生態(tài)環(huán)境十分脆弱的，對污染極為敏感，對環(huán)境的要求很高。而城市生活垃圾逐年上升，目前日產(chǎn)生活垃圾為 550 噸左右。多年 來垃圾主要采用露天堆放、自然填溝和填埋的方式處理。垃圾的滲透液、濁氣、灰土又對環(huán)境形成新的污染。這些垃圾不僅影響市容市貌，還浪費了有限的資金、土地資源，而且蚊、蠅、鼠害孳生，污染周圍空氣；經(jīng)過雨水沖刷、滲漏，還污染水源和土壤。如果不及時采取措施，垃圾問題將嚴重威脅居民的自下而上環(huán)境、影響城市形象，進而制約該市經(jīng)濟發(fā)展。因此，本項目的建設(shè)是必要而迫切的。 為解決城市垃圾污染對環(huán)境的影響并最終解決城市垃圾出路，實現(xiàn)郴州市垃圾處理的“減量化、資源化、無害化”的治理目標，新建本工程是當(dāng)務(wù)之急。 垃圾焚燒發(fā)電具有廣闊 的前景，不僅可以帶來巨大的環(huán)境效益，還能帶來較好的經(jīng)濟效益。 郴州市垃圾焚燒發(fā)電工程的建成，將實現(xiàn)城市生活垃圾的集中處理，處理設(shè)施標準化、規(guī)范化，處理技術(shù)先進、管理水平科學(xué)的目標。 本工程采用焚燒法處理垃圾后，垃圾減量達到 85%左右。且余下殘渣性質(zhì)穩(wěn)定密實，可用于道路建設(shè)或制磚等。將緩解采用填埋方式占地面積較大與城市化建設(shè)加快而用地緊張的矛盾。 工程實施后，可很好地改善郴州市的環(huán)境質(zhì)量，使垃圾達到無害化處理的要求，具有巨大 12 的環(huán)境效益，并增加當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)機會。 搞好城市市容和垃圾處理工作，完善城市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)施，妥 善解決服務(wù)區(qū)域垃圾的收運、處理等問題，是建設(shè)優(yōu)美、整潔、文明郴州的當(dāng)務(wù)之急，是保障人民正常生活，工作和身體健康的一項重要措施。本工程的實施對創(chuàng)建清潔優(yōu)美的城市工作、生活環(huán)境、促進城市物質(zhì)文明和精神文明建設(shè)、保障城市社會經(jīng)濟的健康發(fā)展，對提高城市人民生活水平等有著十分重要的作用。 該工程的建設(shè)將提高郴州市，特別是服務(wù)區(qū)域的垃圾收集處理率，減輕城市垃圾對土壤、大氣和城市水體的污染，改善該片區(qū)的生態(tài)環(huán)境起到關(guān)鍵性的作用，工程的實施對于保護郴州市城市生態(tài)環(huán)境是非常必要的、迫切的。 綜上，本項工程的實施將開辟郴州市垃 圾處理的新局面，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的城建環(huán)保工程，其建設(shè)意義深遠，項目的建設(shè)是十分必要的。 13 項目建設(shè)的條件及規(guī)模 建設(shè)廠址 本項目廠址擬定在郴州市馬頭嶺板子樓龔家組 梽 木沖。 自然環(huán)境情況 城市概況 郴州市位于湖南省東南部，處于湘、 粵、贛三省交界處，東界江西，南鄰廣東，西接永州，北交衡陽、株洲，素稱湖南的“南大門”。 地理位置 郴州 位于東經(jīng) 112176。 13′ ～ 114176。 14′ ，北緯 24176。 53′ ～ 26176。 50′ ，因處于南嶺山脈北麓，地形呈明顯的南高北低走勢，境內(nèi)海拔最高處為桂東縣 的八面山，主峰海拔 2042 米；最低處是安仁縣渡口鄉(xiāng)過家村蔡家，海拔只有 米。全市平均海拔在 400 米左右。 南北長 217 公里，東西寬 194 公里，土地總面積 19388 平方公里。 行政區(qū)劃 郴州市下轄 北湖區(qū)、蘇仙區(qū)、資興市以及桂陽、永興、宜章、汝城、臨武、嘉禾、安仁、桂東等十一個縣（市區(qū)） 。 自然概貌 郴州市位于湖南省東南部，地處南嶺山脈與羅霄山脈交錯、長江水系與珠江水系分流的地帶。境內(nèi)地貌復(fù)雜多樣，其特點以山丘為主，崗平相當(dāng)，水面較少。山地丘陵面積約占總面積的近四分之三。 郴州境內(nèi) 總的地形地貌為東南面山系重疊，群山環(huán)抱；西部山勢低矮，向北開口，中部為丘、平、崗交錯。地勢自東南向西北傾斜，東部是南北延伸的羅霄山脈，最高峰海拔 米；南部是東西走向的南嶺山脈，最高峰海拔 米；西部是郴道盆地橫跨，北部有醴攸盆地和茶永盆地深入，形成低平的地勢，一般海拔 200～ 400 米，最低處海拔 70 米。 郴州全市分屬長江和珠江兩大流域，三大水系，即贛江、湘江和北江。屬長江流域面積為 平方公里，屬珠江流域面積為 平方公里。 氣候特點 郴州位于中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣 侯區(qū)，年平均氣溫在 ～ ℃ 之間，平均降水量在1400～ 1700 毫米之間，是我國冰雪線的最南端。一年中，最冷的月份是 1 月 ,平均氣溫為 ℃ ，最熱的月份是 7 月，平均氣溫為 ℃ 。隨著春季來到，氣溫在 4月迅速升高。盛夏之后， 14 氣溫隨之下降， 9～ 12 月，每月降低 5℃ 之多進入冬季。 人口 總?cè)丝? 萬人，其中非農(nóng)業(yè)人口 萬人。郴州市城區(qū)建成面積約 平方公里，20xx 年市區(qū)人口在 37 萬人。 經(jīng)濟發(fā)展 20xx 年，全市生產(chǎn)總值 億元，比上年增長 16%，增速創(chuàng)改革開放以來新高。其中，第一產(chǎn)業(yè)增加值 109 億元，增長 %；第二產(chǎn)業(yè)增加值 億元，增長 %；第三產(chǎn)業(yè)增加值 億元，增長 %。按常住人口計算，人均生產(chǎn)總值 18569 元，比上年增長 %。經(jīng)濟結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。全市三次產(chǎn)業(yè)的比重為 ： ： ，其中二、三產(chǎn)業(yè)比重比上年分別提高 1 個和 個百分點。非公有制經(jīng)濟增加值 億元，比上年增長 %，其增加值占全市生產(chǎn)總值的比重達 %，比上年提高 個百分點。生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)增加值 億元，占全市生產(chǎn)總值的比重為 %，比上年提高 個百分點。 燃料 本工程所耗燃料為城市生活垃圾，點火燃料為 0輕柴油 。 根據(jù)國內(nèi)運行經(jīng)驗，垃圾焚燒處理工程應(yīng)具備一定的規(guī)模，才能有效的回收能源，降低運行成本。設(shè)計焚燒爐時應(yīng)考慮足夠的負荷變化，確定焚燒爐實際運行負荷區(qū)域為 70%～ 110%。 垃圾處理規(guī)模確定時應(yīng)充分考慮以下因素： （ 1）盡量滿足焚燒爐運行負荷為 100%，此時設(shè)備運行處于最經(jīng)濟、最合理工況。 （ 2）當(dāng)焚燒爐的運行負荷低于或高于最佳工況時，一 方面設(shè)備運行處于不利工況，同時也導(dǎo)致設(shè)備的檢修和維護量增加。 根據(jù)第 2章節(jié)表 21 垃圾產(chǎn)量的預(yù)測，本工程 20xx 年投入使用時服務(wù)區(qū)域內(nèi)的垃圾產(chǎn)量即達到 594t/d 左右，根據(jù)各城市垃圾收運數(shù)據(jù)分析，年垃圾增長率在 3%左右，預(yù)計在 2023 年垃圾產(chǎn)量達到約 1000t/d，同時結(jié)合垃圾焚燒發(fā)電廠服務(wù)年限。綜合考慮，確定郴州市垃圾焚燒發(fā)電廠工程按 1000t/d 的處理規(guī)模進行設(shè)計，一期建設(shè)規(guī)模為 700t/d，并預(yù)留二期 350t/d 的焚燒規(guī)模。 垃圾成份和理化特性 預(yù)測垃圾性質(zhì)時，根據(jù)城市總體規(guī)劃，統(tǒng)計結(jié)合國內(nèi) 已投入運行垃圾焚燒廠實測的數(shù)據(jù)進行預(yù)測：隨著郴州市開發(fā)建設(shè)的不斷深入、城市人口的不斷增加以及清潔能源的逐步推廣使用， 15 其垃圾結(jié)構(gòu)將有較大的改變。預(yù)測垃圾成分如下表 31所示： 表 31 郴州市垃圾成分預(yù)測 成份 有機物 無機物 廢品 類型 動物 植物 合計 爐灰 渣石 合計 紙類 塑料 金屬 玻璃 布類 竹木 合計 含量（ %） 根據(jù)第 2章節(jié)表 22 垃圾低位熱值分析可知， 20xx 年原生生 活垃圾低位熱值為 4501 kJ/kg。 根據(jù)國內(nèi)外城市的垃圾熱值的增長經(jīng)驗，結(jié)合郴州市目前的經(jīng)濟水平及發(fā)展規(guī)劃，隨著城市生活水平的提高，生活垃圾可燃成份和熱值逐年升高。預(yù)測郴州市 20xx年至 2030年垃圾熱值的增長率為 %，且增長率隨年份增加呈遞減趨勢， 2025年以后，垃圾熱值增長變得緩慢并逐漸趨于穩(wěn)定水平。 根據(jù)國內(nèi)眾多垃圾焚燒廠的運營經(jīng)驗，原生生活垃圾進入焚燒廠卸入垃圾坑儲存 3～ 5天后，脫除滲濾液后，垃圾熱值在原有熱值的基礎(chǔ)上增加 9%～ 11%。 因此，基于 20xx年郴州市生活垃圾平均熱值及今 后的增長趨勢，對未來 25年郴州市生活垃圾熱值的預(yù)測情況如下表所示： 表 32 郴州 市中心城區(qū) 20xx2035年生活垃圾熱值預(yù)測表 序號 時間 入廠垃圾低位熱值 kJ/kg（年遞增率： %～ %） 貯存三至五天脫水后低位熱值kJ/kg（增長率： 9%～ 11%） 1 20xx 4501 4951 2 20xx 4614 5075 3 20xx 4706 5176 4 20xx 4800 5280 5 20xx 4896 5386 6 20xx 4994 5493 7 20xx 5094 5603 8 20xx 5196 5715 9 2017 5299 5829 10 2018 5405 5946 11 2019 5514 6065 12 2020 5624 6186 13 2021 5736 6310 16 14 2022 5851 6436 15 2023 5945 6480 16 2024 6040 6583 17 2025 6136 6689 18 2026 6235 6796 19 2027 6334 6904 20 2028 6436 7015 21 2029 6539 7127 22 2030 6643 7241 23 2031 6750 7357 24 2032 6817 7431 25 2033 6885 7505 26 2034 6954 7580 27 2035 7024 7656 垃圾設(shè)計低位熱值的確定 為保證垃圾焚燒廠整個壽命周期內(nèi)的穩(wěn)定運行，垃圾設(shè)計低位熱值須綜合考慮焚燒廠整個運行期間的設(shè)備效率和配置的合理性來確定。 垃圾設(shè)計低位熱值的選取將決定機爐的配置及選型，與焚燒爐爐排的面積、爐體的幾何尺寸及余熱鍋爐受熱面設(shè)計 。垃圾設(shè)計低位熱值過高，會造成設(shè)計的焚燒爐爐排面積偏小，余熱鍋爐受熱面積過大，導(dǎo)致焚燒爐及余熱鍋爐對垃圾熱值適應(yīng)范圍的下限偏高，使垃圾燃燒不穩(wěn)定，在垃圾熱值低時需要添加輔助燃料；垃圾設(shè)計低位熱值過低，會造成設(shè)計的焚燒爐爐排面積偏大，余熱鍋爐受熱面積過小，導(dǎo)致焚燒爐及余熱鍋爐對垃圾熱值適應(yīng)范圍的上限偏低，運營中后期隨著垃圾熱值升高到設(shè)計低位熱值后，只能減少焚燒線的垃圾處理量。 所以，在確定項目的垃圾設(shè)計低位熱值時要考慮以下一些因素： （ 1）項目服務(wù)區(qū)域現(xiàn)在及過去幾年垃圾熱值的分析統(tǒng)計； （ 2）項目服務(wù)區(qū)域年內(nèi) 垃圾熱值變化情況：一年內(nèi)夏季熱值偏低，冬季熱值偏高的波動情況； （ 3）垃圾收運管理的規(guī)范化程度對垃圾熱值提高的影響：隨著管理水平的提高，有效減少或避免拾荒者在垃圾收集點收集部分橡膠、塑料及紙張類等高熱值可燃物，有利于垃圾熱值的 17 提高； （ 4）對垃圾熱值提高的預(yù)測分析：垃圾處理廠運行期間，根據(jù)項目所在地經(jīng)濟水平的逐年增長，隨著人民生活水平的提高，垃圾熱值會持續(xù)升高。 根據(jù)表 32對郴州市生活垃圾熱值的分析及預(yù)測，同時兼顧到焚燒爐和余熱鍋爐之間的匹配，選取本工程的垃圾入爐設(shè)計熱值為 6500kJ/kg。根據(jù)郴州市生 活垃圾熱值預(yù)測， 2023年左右入爐垃圾熱值達到設(shè)計點并趨于穩(wěn)定，并且焚燒爐、余熱鍋爐具備 10%超負荷能力，因此，不會影響到整個垃圾焚燒發(fā)電廠的處理能力。根據(jù)國內(nèi)建成投運的垃圾焚燒發(fā)電廠的運行經(jīng)驗，由于垃圾熱值隨季節(jié)變化比較大，為了保證焚燒爐對垃圾熱值的適應(yīng)能力強，設(shè)計焚燒爐的垃圾熱值適用范圍需要適當(dāng)放大，根據(jù)郴州市的垃圾熱值情況及增長趨勢，本項目焚燒爐的設(shè)計熱值適用范圍確定為： 4500～ 8000kJ/kg。 焚燒爐設(shè)計熱值分析 垃圾設(shè)計工況低位熱值按焚燒爐燃燒適應(yīng)范圍寬，有利于煙氣在余熱鍋爐內(nèi)的 旋流換熱進行確定；余熱鍋爐受熱面的布置按有利的傳熱強度，并留有一定富裕度進行考慮。垃圾熱值設(shè)計工況選擇適宜，對焚燒使用壽命及余熱利用都較為有利。所以，焚燒爐設(shè)計熱值點的確定，既要考慮到現(xiàn)有垃圾的基本狀況，同時又要考慮到國民生產(chǎn)總值的發(fā)展，未來垃圾變化影響，其具體考慮因素如下： 1）根據(jù)郴州市目前的生活垃圾低位熱值，考慮未來垃圾熱值增長。 2）參考長沙等地垃圾焚燒廠生活垃圾實際采樣分析熱值與設(shè)計熱值的選定及實際運行情況。 3）考慮到焚燒爐和余熱鍋爐之間的匹配。 4）垃圾在焚燒爐爐膛內(nèi)的燃燒溫度達到 850～ 1050℃，煙氣在爐膛的停留時間不少 2s。 選擇 6500kJ/kg作為焚燒爐入爐垃圾低位熱值設(shè)計工況，按 4500kJ/kg作為入爐垃圾低位熱值設(shè)計下限，有如下幾方面的優(yōu)點： 1）能適應(yīng)入爐垃圾熱值從 4500～ 8000kJ/kg的變化； 2）能滿足燃燒負荷較寬的變化范圍； 3）在垃圾低熱值時，焚燒過程中不添加輔助燃料，況且焚燒爐對將來較高低位熱值垃圾的變化范圍適應(yīng)性更廣； 4）焚燒爐在目前垃圾低位熱值較低的情況下，有很強的超負荷能力；從而提高低熱值垃圾焚燒時的發(fā)電量。 綜上所述，選擇 6500kJ/kg作為焚燒爐入 爐垃圾低位熱值設(shè)計工況點，是對焚燒發(fā)電廠在運 18 行過程中有較好的發(fā)電收益的保證，也是焚燒爐能夠較長時期內(nèi)適應(yīng)垃圾低位熱值的增長的需要。 焚燒爐啟動點火時，需有適合的點火燃料，根據(jù)項目建設(shè)廠址的燃料狀況，本工程中點火燃料用 0輕柴油。 外部條件 外