陈晓波：生活垃圾焚烧项目的能源回收途径探讨

   

   

         

         

         

         

文

         

         

         

         

章

         

         

         

         

导

         

         

         

         

读

2023年6月16日，“高水平资源利用，高效率减污降碳”——上海环联主办的第十届固废资源化高峰论坛在上海召开。 无锡雪浪环境总工程师陈晓波的发言主题为：生活垃圾焚烧项目的能源回收途径探讨。他的发言从 生活垃圾焚烧项目的能源回收现状、能源利用效率提高方法以及相关工程案例介绍三个方面展开。

 

以下为整理的发言内容。  

01  

能源回收现状  

1、热能利用的意义

在提倡绿色、可持续发展的当下我国对生活垃圾处理愈发重视，此形势下加强生活垃圾焚烧炉余热的回收与应用，可以使生活垃圾创造出最后的价值，在满足人们垃圾处理需求的同时为人们的生产及生活供给能源，促成垃圾处理资源化。

生活垃圾焚烧炉余热常常应用于发电和供热，例如将其转化为电能作为附近居民的生活用电，利用焚烧炉余热来进行冬季供暖等等。

2、热能深度利用

随着电能补贴的退步，盈利能力是越来越弱的，所以要做一些热能的深度利用。

第一是政策的引导：在 2022年6月，生态环境部等部门联合印发《减污降碳协同增效实施方案》，突出协同增效，推进固体废物污染防治协同控制；开展产业园区减污降碳协同创新，升级改造垃圾焚烧设施，提升绿色低碳发展水平；垃圾焚烧能够达到能源替代、节能增效、资源再生要求。

第二是焚烧厂盈利的需求：去年下半年开始，各省陆续出台或拟出台包括垃圾焚烧在内的生物质发电上网电价新政策，从政策内容看，垃圾焚烧发电上网电价对标燃煤发电基准价似乎已大势所趋。这些政策对各焚烧厂的盈利产生了重要的影响。

3、能源利用率现状

目前我国生活垃圾焚烧发电厂项目能源利用水平比较低，项目能源利用率平均约为21%。大部分能源损失为凝气损失、排烟损失、锅炉损失、汽水及其余损失。

4、纯发电模式与热电联产模式

在发电之后凝气的损失是个非常大的量，还有经过烟气净化之后，烟气里面的能量散失。  

如果加上热电联产的模式，垃圾焚烧设施的能源利用效率能得到显著提高，资料显示，通过热电联产能将能源利用效率提高到45%-60%。但是热电联产也有局限性，因为要看是否有供热的用户。  

垃圾焚烧 纯发电模式能量散失

垃圾焚烧热电联产工艺流程图

02  

能源利用效率提升方法  

 

提高能源利用效率的方法主要有： 第一是凝气的损失利用 ，利用循环水热泵进行余热深度利用； 第二是排烟损失利用 ，利用烟气低温余热发电或者烟气余热深度利用； 第三是提高发电蒸汽参数 。

1、 凝气损失利用——利用循环水热泵进行余热深度利用

此方案是利用吸收式溴化锂热泵机组回收循环冷却水的热量，减少热能浪费，同时也能降低或消除冷却塔的白烟现象，提高能源利用效率，增加企业的盈利能源。

工艺流程图

2、排烟损失利用——烟气低温余热发电

烟气低温余热发电效率不算太高，但是也是可以回收一部分的能源，垃圾焚烧厂常规的发电温度在中温段200-500℃，但是余热只有150℃左右，所以肯定是低温余热发电，效率稍低。

工艺流程图

3、排烟损失利用——烟气余热深度利用

该方案利用除尘器口140-160℃左右的烟气余热进行回收利用，回收的热量可以根据企业自身的需求，加热锅炉一次风、凝结水回水、冬季加热垃圾库、供热或生活使用等。系统主要由余热回收装置、烟气系统、热水系统、电控系统等组成。具有安全可靠性高、综合热效率高、系统稳定性好、投资回报期短、使用寿命长等优势。

烟气余热深度利用加热一次风，可替代部分一抽蒸汽；加热低温凝结水，可部分替代除氧器二抽蒸汽；经过一个换热站，在冬季可以供暖给水；在冬季北方的一些焚烧厂垃圾库温度比较低，不利于垃圾发酵，影响焚烧，所以通过换热站把垃圾库的温度提上来，促进垃圾的发酵来保证冬季垃圾焚烧的供况。

另外烟气余热深度利用也可以做污泥干化，因为现在越来越多的项目会把生活垃圾和市政污泥协同处置，还有渗滤液浓缩也是利用余热蒸发。

污泥干化

4、提高发电蒸汽参数——蒸汽再热技术

为了提高发电机组循环热效率，广泛采用中间再热循环。从锅炉过热器出来的主蒸汽在汽轮机高压缸作功后，送到再热器中再加热以提高温度，然后送入汽轮机中压缸继续膨胀作功，可相对提高循环效率4～5%。

工艺流程图  

5、移动储能供热技术

由于“邻避”以及“防护距离”等环保方面的要求，国内大多数垃圾焚烧厂选址较为偏远，周边既没有供热管网，又缺少用热用户。移动储能供热的存储对象是热能，它是一个“储热宝”，以蒸汽、热水的形式，把热能通过管道储存至移动储能车的储能罐体内，并用牵引设备运输到用热客户处，满足工业用热、居民供暖和生活热水等需求。

移动储能车

03  

工程案例介绍  

 

代表业绩有锦州生活垃圾焚烧发电项目、灌南城乡生活垃圾焚烧项目。  

烟气余热回收加热一次风系统主要包括烟气冷却换热器和暖风器。换热器之间通过管道连接，换热介质是水。  

 

 

 

热媒在烟气侧吸收热量，将原烟气温度由145℃降低到约120℃；热媒循环至暖风器释放出该部分热量，将一次风温度由20℃提升到约110℃。  

烟气余热回收加热一次风装置系统包括换热器、暖风器、热媒水循环水泵、膨胀水箱、清洗系统及收集系统、稳压系统、加药系统等。  

以锦州500t/d垃圾焚烧炉为例，一次蒸汽抽汽量为3.1t/h，将一次风加热至110℃后再进入空预器，可以减少1.5t/h的蒸汽。加热一次风可降低一抽用量，将进入汽机热耗降低，可节省一抽蒸汽1.5t/h。节省的蒸汽可多发电312万KW·h，年发电收益约202.8万元。  

 

经济效益分析如下表：    

 

一次蒸汽量计算
加热蒸气温度	℃	300.00
加热蒸气压力	MPa	1.2
加热蒸气焓	kJ/kg	3005
氟塑料换热器前一抽用量	t/h	3.1
氟塑料换热器后一抽用量	t/h	1.6
节省蒸汽量	t/h	1.5

 

直接运行成本
序号	名称	元 /h	备注
1	片碱	0.9	1500 元 /t
2	电	6.75	0.45 元 /kW · h （含风机损耗）
3	除盐水	0.5	10 元 /t ，不考虑设备折旧
4	工业水	0.56	4 元 /t
5	人工	0.79	中控室集控 , 加药 21 天 / 次， 400 元 / 人·天
	合计	9.5
年运行成本		76000	年运行 8000h 计

 

一抽（未加热前）	kJ/kg	3005
	t/h	3.1
	℃	300
一抽（加热后）	kJ/kg	3005
	t/h	1.6
	℃	300
汽机排气	kJ/kg	2320
	℃	36
增发电量	kW · h	312 万

 

环境效益分析如下表：    

 

序号	名称	单位	数值	备注
1	CO 2 减排	t/h	0.432
2	年 CO 2 减排量	t/a	3456
3	① CO 2 减排收益	万元 /a	10.7	现阶段 60 元 /t
4	② CO 2 减排收益	万元 /a	69.12	远期 200 元 /t

    

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