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我國生活垃圾焚燒發(fā)電廠的能效水平研究:相比歐盟 我國焚燒廠整體能效水平偏低

分類:行業(yè)熱點(diǎn) > 固廢處理    發(fā)布時間:2018年9月3日 14:50    作者:來源:天下無焚 作者:吳劍    文章來源:北極星固廢網(wǎng)

從能量轉(zhuǎn)換的角度來看,垃圾焚燒是一個把蘊(yùn)藏在垃圾中的生物能釋放出來轉(zhuǎn)化成為電能的過程。而從物質(zhì)轉(zhuǎn)換的角度來看,垃圾焚燒則是一個把固體垃圾轉(zhuǎn)化成氣體和固體污染物的過程,這些污染物必須經(jīng)過處理才能排放。

為了把垃圾中的能量發(fā)掘出來用于發(fā)電,為了處理過程中產(chǎn)生的廢棄物,就勢必需要一整套設(shè)備來實(shí)現(xiàn),維持這些設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)需要消耗能量。而能量在運(yùn)輸和轉(zhuǎn)換的過程中也會有損耗。

目前我國進(jìn)入焚燒廠的垃圾幾乎都是未經(jīng)分揀的,也由于我國特殊的飲食結(jié)構(gòu),導(dǎo)致混合垃圾熱值較低,在焚燒階段需要添加煤或油輔燃。

也就是說,垃圾發(fā)電本身是需要電力投入的,而且垃圾焚燒后釋放的熱能也并不能都轉(zhuǎn)化成電能。

那么,垃圾焚燒發(fā)電到底值不值呢?

如何衡量?

2010年12月12日,歐盟開始實(shí)行的新的《廢棄物框架指令》,其中要求生活垃圾焚燒廠的R1>0.6(2008年12月31日之后按照歐盟法律獲得許可、目前在運(yùn)行的設(shè)施的要求為R1>0.65),才算作被可以認(rèn)定為“垃圾管理優(yōu)先次序原則”中所提及的“回收利用(recovery)”。[附1]


我國對于垃圾焚燒發(fā)電廠能效計算通常用焚燒廠余熱利用水平來反映,一般由噸垃圾發(fā)電量、噸垃圾凈發(fā)電量、噸垃圾上網(wǎng)電量與噸垃圾凈上網(wǎng)電量4個指標(biāo)表征。[附2]

調(diào)研與分析

2018年6月,《環(huán)境衛(wèi)生工程》上刊載了一篇由中國城市建設(shè)研究院有限公司高級工程師吳劍主筆,分析了我國垃圾焚燒廠能效水平的文章——《我國生活垃圾焚燒發(fā)電廠的能效水平研究》。

截止到2016年12月底,我國建成并投入運(yùn)行的生活垃圾焚燒發(fā)電廠250座、總處理能力達(dá)2.38×105t/d、總裝機(jī)超過4906MW。其中采用爐排爐焚燒廠數(shù)量為168座,流化床為82座。

作者調(diào)研了53個爐排型焚燒爐與7座流化床型焚燒爐的基本情況,對其能源利用效率進(jìn)行了分析。

1.用余熱利用水平來衡量

被調(diào)研的焚燒爐的整體水平如下表所示:


總體看來,流化床噸垃圾發(fā)電量與噸垃圾凈發(fā)電量,噸垃圾上網(wǎng)電量與噸垃圾凈上網(wǎng)電量差別較大。

爐排爐的余熱利用水平普遍高于流化床。

2.利用歐盟的R1值來衡量

按照歐盟指令的R1公式,在被調(diào)查的60個焚燒廠中,選取26個各參數(shù)資料齊全的爐排爐焚燒發(fā)電廠進(jìn)行計算,這26個焚燒廠均是純發(fā)電進(jìn)行余熱回收。對比結(jié)果如下所示:相比歐盟焚燒廠的能效水平,我國焚燒廠的整體能效水平偏低。


下圖為一個處理規(guī)模800t/d的爐排爐焚燒發(fā)電廠的能源網(wǎng)絡(luò)圖,可以看出,項(xiàng)目能源利用率為17.33%,利用效率整體上比較低。


能量都去哪了?

1.能源轉(zhuǎn)換損耗

如下圖所示,垃圾中的生物能并不能直接轉(zhuǎn)化成電能,其間需要經(jīng)過蒸汽熱能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換過程中會損失大量熱量,高達(dá)項(xiàng)目總綜合能耗消費(fèi)量的82.3%.主要損失有鍋爐的損耗、汽輪機(jī)的損耗、排汽的損耗、發(fā)電機(jī)的損耗、管道系統(tǒng)的損耗、設(shè)備耗電等。其中焚燒-鍋爐系統(tǒng)的熱效率一般為78%左右,汽輪-發(fā)電機(jī)以及凝汽器系統(tǒng)等損耗較大,一般熱效率40%~45%.


2.運(yùn)行耗電

如前所述,焚燒廠的運(yùn)行需要電。在垃圾接收系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、余熱發(fā)電系統(tǒng)、爐渣及飛灰輸送系統(tǒng)、給排水設(shè)備系統(tǒng)、暖通設(shè)備系統(tǒng)、空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)、化學(xué)水系統(tǒng)、輔助燃油系統(tǒng)以及廠區(qū)電力損耗這11個系統(tǒng)或部分中,燃燒系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、余熱發(fā)電系統(tǒng)和給排水設(shè)備系統(tǒng)這4個部分的用電量占整個廠用電的比例為78.14%。

所以,綜合來看,是不是我國的垃圾焚燒廠還算不上“回收利用”呢?

附:

1.R1計算公式:

R1=(Ep-(Ef+Ei))/(0.97×(Ew+Ef))

式中:Ep表示每年產(chǎn)生的熱能或者電能,在計算時,電能乘以系數(shù)2.6,商業(yè)供熱乘以系數(shù)1.1,GJ/a;Ef表示燃料輸入到熱力系統(tǒng)的熱量,GJ/a;Ew表示廢棄物輸入到熱力系統(tǒng)的凈熱量,GJ/a;Ei表示除Ef和Ew之外的年輸入熱量,GJ/a;0.97是一個無量綱系2數(shù),修正鍋爐不完全燃燒的燃料損失。

2.余熱利用水平計算公式:

噸垃圾發(fā)電量=廠總發(fā)電量/垃圾量

噸垃圾凈發(fā)電量=(廠總發(fā)電量-外加燃料發(fā)電量)/垃圾量

噸垃圾上網(wǎng)電量=(廠總發(fā)電量-廠自用電量)/垃圾量

噸垃圾凈上網(wǎng)電量=(廠總發(fā)電量-外加燃料發(fā)電量-廠自用電量)/垃圾量

文章來源:吳劍,蹇瑞歡,劉濤.我國生活垃圾焚燒發(fā)電廠的能效水平研究.環(huán)境衛(wèi)生工程[J].2018,26(3).39-42.


來源:天下無焚  作者:吳劍

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