王 忠

（大同供电公司，山西 大同 037008）

0 引言

“十二五”时期我国将大力推广节能环保，大力发展新能源产业，其中固体废弃物是一个重点投资领域，本着减量化、资源化、无害化的处理处置原则，在废旧物质回收、废旧物质转化、能量转换三个方面，根据不同地区的特点，采取焚烧、堆肥与卫生填埋有机结合的办法，进行综合地、资源化地处理，变废为宝、变害为利。城市生活垃圾焚烧发电供热属一项新兴的产业，它解决了城市垃圾造成的污染。与填埋、堆肥相比节省了大量土地，减少了二次污染，同时充分利用了再生能源，达到了对垃圾处理的减容化、无害化、资源化的目的，社会效益显著。

1 城市生活垃圾处理概况

1.1 垃圾处理工艺比较

目前比较成熟的城市生活垃圾处理方法主要有卫生填埋、堆肥和焚烧三种。

卫生填埋是应用最早、最为广泛的城市生活垃圾的最终处置手段，其技术比较成熟，操作管理比较简单，投资和运行费用较低，是目前世界多数国家主要的垃圾处理方式。其缺点是垃圾减容效果差，需占用大量的土地资源；厂址选择受地理和水文地质条件限制较多，较为困难；垃圾渗沥液及沼气的收集和处理难度大，易对地下水和土壤造成污染，且存在爆炸隐患。垃圾堆肥是利用微生物，有控制地促进城市生活垃圾中可降解有机物转化为稳定的腐殖质的生化过程。垃圾焚烧技术是一种以燃烧为手段的垃圾处理方法，垃圾焚烧处理与填埋处理相比，具有占地小、场地选择易，处理时间短、减量化显著，无害化较彻底以及可回收垃圾焚烧余热等优点，在发达国家得到越来越广泛的应用。

垃圾焚烧处理所达到的无害化效应，受到普遍的认同，通过采用先进的焚烧技术和严格的烟气处理工艺，能够使垃圾的无害化处理较为彻底。其焚烧时的热能回收，以电能的形式输出，而电能良好的市场前景和其他生活垃圾处理资源回收技术尚不完善的现状，使垃圾焚烧发电这一生活垃圾资源化的途径具有很大的现实价值。

1.2 发达国家垃圾的处理状况

二十世纪九十年代以来，由于全球经济的飞速发展和城市生活垃圾处理技术的不断提高，世界各国城市生活垃圾处理方式的比例也发生了明显变化，传统的填埋法所占的比例开始下降，堆肥法所占的比例基本不变，而焚烧法的应用有较大的提高。世界各国和地区垃圾处理方式的比例见表1。

表1 世界各国和地区垃圾处理方式的比例(%)[1]

1.3 大同生活垃圾处理概况

由于历史和认识水平等多种原因，国内城市垃圾的处理水平一直较低。与日益增长的垃圾量相比，我国城市生活垃圾无害化处理设施非常匮乏，垃圾无害化处理率很低，造成的环境污染非常严重。目前大同市的生活垃圾由市环卫部门进行集中处理，处理方式主要以简单填埋及露天堆放为主，没有采取必要的处理措施，已逐渐对城市周边环境及地下水、空气造成严重污染，破坏了生态环境，给城市造成新的污染源。对城市生活垃圾进行科学处置已经成为大同市迫在眉睫的问题。根据近几年大同市市政公用局的统计，大同市2010年生活垃圾日产量为1 080 t。垃圾产量与当地城市规模和人口的发展状况、以及居民生活水平的发展密切相关，按照每年垃圾产量增加4%额度估算，后续几年的日垃圾产量如表2所示。

表2 大同市日垃圾产量统计表

2 大同市垃圾焚烧发电项目概况

2.1 项目建设主要内容

2.1.1 建设规模

根据大同市城市总体规划和大同市环卫发展规划要求，工程规模按日均综合处理生活垃圾1 000 t，年处理量31.66～36万t考虑，焚烧产生的热能可以用于发电。

2.1.2 建设内容

工程建设内容包括：主要生产设施；公用及辅助生产设施；生活福利及管理设施。

a）主要生产设施：垃圾分选、垃圾焚烧、发电及烟气净化、废水处理、废渣处理。

b）公用及生产辅助设施：变电所、空压站、维修间、供水排水系统、消防设施、燃料供应系统、化验室、综合材料库等。

c）生活福利及管理设施：综合办公室、食堂、浴室、工人休息室等。

2.1.3 原料来源与产品销售

主要原料——城市生活垃圾由环卫部门负责供应、运输。辅助燃料——煤由煤炭供应方负责运输，本工程投产后产生的电力并网外销。

2.1.4 工艺方案

垃圾进厂后，经过磁选、破碎后采用以煤为辅助燃料的循环流化床焚烧工艺；烟气治理采用循环流化床半干法加活性碳吸附烟气处理技术；除尘飞灰经水泥固化处理后填埋；垃圾渗沥液喷入炉内焚烧；垃圾焚烧产生的蒸汽用于发电，产生的电力除自用外，多余部分并网外销。

2.2 焚烧炉炉型（流化床垃圾焚烧炉）

流化床焚烧技术是目前世界上比较成熟的垃圾焚烧技术之一。流化床垃圾焚烧炉以床料作热载体，进入焚烧炉的生活垃圾和煤与高温床料混合后，升温、干燥、着火，最终一起流化并完成焚烧。

2.3 装机方案

根据《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》有关规定，垃圾焚烧厂一般配置至少两条以上生产线，其中每条处理线中至少包括独立焚烧炉、余热回收系统及烟气净化系统，汽轮发电装置可独立配置。

大同市生活垃圾焚烧厂日均处理能力为1000t，年处理生活垃圾31.66～36万t，由于受垃圾品质以及给料设备质量等方面的影响，目前国内循环流化床焚烧炉年运行时间一般在6 000 h左右，因此为保证焚烧厂日均处理能力，焚烧线的安装容量为1 000 t/d是不够的，同时考虑到大同市生活垃圾的产生量的会逐步增加，本项目焚烧线需留出一定余量，因此采用3炉和2机的方案，安装3条日处理垃圾能力500 t的焚烧线，这样平均每条焚烧线年运行5 760 h工况下可完成全年最大处理垃圾量36万t的目标。实际运行时根据不同季节垃圾量的变化来运行2～3条焚烧线。当任意一条焚烧线检修维护时，其他焚烧线仍能够保证每天1 000 t的处理能力。

余热利用方面，安装2台15 MW的汽轮发电机组。机组年利用时数按7 600 h计算。

为保证汽轮发电机组检修维护期间垃圾能够得到及时处理，本项目设置一套汽机旁路系统，当一台汽轮机组停机时，可维持2条焚烧线的运行，另一台运行机可适当超出力运行，多余的蒸汽通过旁路系统进行冷凝。

2.3.1 汽轮机组的配置

本项目没有对外供汽，仅是厂内一部分自用汽，没有较大的、稳定的供热负荷，因此本项目选择纯凝汽式汽轮机组。本项目选用中温中压单缸凝汽式汽轮机组，部分厂内自用汽如冬季采暖、浴室用汽等采用汽缸打孔抽汽方式提供，该方式已在多个垃圾焚烧厂采用。

按照工程日均1 000 t垃圾及20%辅助燃煤所提供的总蒸汽负荷量，设置两台15 MW的汽轮机发电机组，发电机出口电压为10.5 kV。

2.3.2 凝汽器冷却方式

本项目以垃圾处理为主要目的，余热利用进行发电为辅，发电量除满足厂内自用电外，多余部分对外售电。而空冷机组与水冷机组相比，因采用空气直接冷却，无需较大的循环冷却水系统，全厂水消耗量减少70%以上，特别适合于缺水地区。大同地区水资源匮乏，现厂区周围也没有可利用的废水处理站的处理水，故本项目采用直接空冷式汽轮发电机组。

2.4 电气及电力接入系统

110 kV母线采用单母线内桥接线，110 kV开关设备采用户内式GIS组合电器。两台发电机出口设置10 kV母线，两段10 kV母线之间设置分段断路器，每段10 kV母线各自接至对应主变压器10 kV侧，经主变升压至110 kV后，分别通过1回110 kV架空线路接入电厂附近的110 kV南郊变电站，与系统并网。

2.5 烟气净化系统

本项目烟气净化采用半干法处理工艺，用Ca（OH）2中和烟气中的HCl、SO2、SO3、HF等酸性物质。余热锅炉的排烟通过烟道从反应塔底部进入，使反应塔中的Ca（OH）2和袋式除尘器再循环的颗粒物处于悬浮状态，同时工业水与压缩空气经烟气进口上部的双流体雾化喷嘴雾化后喷入反应塔，以很高的传质速率在反应塔中与烟气混合，起到活化反应离子的作用，同时降低塔内温度，促进反应进行。在此过程中，Ca（OH）2与烟气中的HCl、HF、SO2等发生反应。活化后的Ca（OH）2颗粒以很高的传质速率与烟气中的SO2等酸性物质混合反应，生成CaSO4和CaSO3等反应产物。该冷却过程还使二噁英、呋喃和重金属产生凝结。这些干态产物小部分从反应塔塔底排灰口排出，绝大部分随烟气进入袋式除尘器。在此，烟气与导流板相撞击，粗颗粒粉尘掉入灰斗，起到预除尘的作用。烟气转折向上通过滤袋，各种颗粒物被捕集在滤袋的外表面，经压缩空气反吹排入除尘器灰斗，烟气经引风机排入烟囱，然后排入大气。

为降低重金属、二噁英及呋喃等污染物的排放浓度，烟气在进入反应塔之前，喷入活性炭，活性炭可以吸附汞等重金属及二噁英、呋喃等污染物。吸附后的活性炭在袋式除尘器中和其他粉尘一起被捕集下来。这样，烟气中的有害物浓度就可得到更严格的控制。

从反应塔和袋式除尘器收集的灰渣，经仓泵通过管道输送至灰库，灰渣加水增湿后排出。另设有装袋机，将飞灰装袋送至临时灰场。

本项目设置3条烟气净化线，与3条焚烧线相对应，以处理焚烧锅炉烟气中含有的各种污染物和有害物质，经处理后系统排放的烟气成分可达到GB18485-2001生活垃圾焚烧污染控制标准，见表3。

表3 烟气排放指标

2.6 主要技术特征

a）采用先进的国产垃圾处理设备对生活垃圾进行破碎、筛分等预处理。

b）采用循环流化床，以煤作为辅助燃料，提高焚烧效率。

c）采用循环流化床半干法烟气净化技术加活性碳吸附，布袋除尘器除尘，保证排放达到国家标准要求。

d）3炉2机配置，发电上网外供。

e）环保排放指标满足国家标准。

f）全厂污水除生活污水排入城市污水管网外，无其他污水排放。

g）焚烧后灰渣进行综合利用。

h）全厂实行机炉电一体化网络管理。

i）花园式工厂设计建筑造型。

3 经济分析

3.1 财务分析

3.1.1 分析方法

按照公司提供的信息，自投产之日起前15 a确定外售电价为0.563元/（kW·h），后5a里0.313元/（kW·h），预计收取的垃圾处置费为60元/t。日处理生活垃圾1 000 t，年处理生活垃圾36 万t。

3.1.2 收入测算

增值税按17%计征，城市维护建设税及教育费附加分别按增值税的7%、3%计征，根据国家有关政策本项目售电增值税即征即返。所得税按应税利润的33%计征。

按国家发展和改革委员会发改价格[2006]7号文件，自投产之日起，15 a内享受补贴电价，上网电价暂定为0.563元/（kW·h）。售电收入按售电量及上网电价计算，年售电量为18 000万kW·h，运行15 a后上网电价暂定为0.313元/（kW·h）。运营成本测算如表4所示。

3.2 社会效益

垃圾焚烧项目是利国利民的社会公益性项目，不仅能解决市区城市生活垃圾的消纳问题，还可将垃圾中能量转变为电能，实现变废为宝、保护环境、节约能源，提高垃圾资源化综合利用率。大同市历史悠久，旅游资源得天独厚，但大同市至今尚没有一座无害化处理的垃圾处理厂，这与大同市作为一个旅游城市是不相符的。城市相当多的垃圾露天堆放，填埋场无防渗措施，对环境造成严重污染。大同垃圾焚烧发电项目可使大同的生活垃圾得到无害化处理，对于改善城市环境、提高人民的健康水平和促进大同市的现代化建设具有十分重要的意义。

表4 全部投资现金流量表

［1］ 张衍国.垃圾清洁焚烧发电技术［M］.北京：中国水利水电出版社，2004:4-58.

［2］ 钟瑾，朱庚富.垃圾发电技术综述［J］.中国资源综合利用2006（10）:32-34.