发电厂扩建工程可行性研究报告.doc

昆山市垃圾焚烧发电厂扩建工程可行性研究报告 城市建设研究院2008年1月编制单位：中国 城市建设研究院院 长：徐文龙 （教授级高级工程师）所 长：杨宏毅 （高级工程师）项目总设计师：滕 清 （教授级高级工程师）项目负责人:康振同 （高级工程师）主要参加人工艺专业：滕 清(教授级高工) 袁本三（高级工程师） 戴小东（工程师）云 松（高级工程师） 吴 剑(工程师) 卜亚明(工程师) 蹇瑞欢(工程师) 张晓斌（工程师） 吴立辉（工程师）环境保护：彭耀鑫(工程师) 吴立辉(工程师)土建专业：阮 青(注册建筑师) 张成岩（工程师）辛丙流(工程师) 结构专业：程义军(一级注册结构师) 陈 希（工程师）电气专业：吕德彬(工程师)王立秋(工程师) 陈汉明(高级工程师)给排水专业：蔡 辉(高级工程师)闫晓强(工程师) 崔 迪(工程师) 熊向阳(工程师)仪控专业：陈 峰(工程师)张 召(工程师)总图专业： 戴 超(工程师) 杜艳艳（工程师）技术经济：康振同(高级工程师) 唐书娟(工程师)暖通专业：蹇瑞欢(工程师) 王 鹏(工程师)昆山市垃圾焚烧发电厂扩建工程可行性研究报告目 录第1章概 述51.1项目背景51.2项目建设必要性61.3编制原则71.4编制范围71.5规范标准71.6报告主要结论8第2章工程概况102.1昆山市概况102.2昆山市生活垃圾现状112.3昆山市生活垃圾预测132.4工程规模162.5建厂条件16第3章焚烧工艺方案论证183.1焚烧炉炉型选择183.2部分炉型简介213.3焚烧生产线的配置273.4余热锅炉过热蒸汽参数的确定283.5烟气净化方案303.6垃圾处理工艺流程38第4章工程方案设计404.1总图404.2垃圾接收及贮存434.3垃圾焚烧系统474.4余热锅炉系统514.5烟气净化系统564.6汽轮发电系统634.7电气工程704.8通信754.9自动化控制系统764.10给排水系统974.11灰渣处理系统1054.12辅助生产系统1084.13土建工程1094.14通风与空气调节1184.15辅助文化教育设施119第5章环境保护与环境监测1215.1主要污染物及污染源1215.2本工程对环境影响1225.3采用环境保护标准1225.4污染物治理措施1245.5环境影响初步分析1275.6环境管理及监测127第6章劳动安全与工业卫生1296.1设计依据1296.2主要危害因素分析及防范措施1296.3劳动卫生措施1326.4安全卫生机构1336.5应急措施1336.6预期效果134第7章节能1357.1主要节能措施1357.2效益评价136第8章消防1378.1设计原则及依据1378.2设计范围1378.3总平面布置与交通要求1378.4建筑物与构筑物要求1378.5消防给水系统1388.6火灾报警及控制系统1408.7消防供电1408.8采暖通风与空气调节设施的防火140第9章管理机构和劳动定员1429.1组织机构1429.2企业组织系统1429.3工作制度和劳动定员1429.4人员组成和培训143第10章工程实施与进度安排14510.1项目实施14510.2进度安排145第11章投资估算14711.1编制范围及依据14711.2编制说明14711.3工程概况14711.4投资估算148第12章经济评价15012.1概述15012.2财务评价基础数据15012.3经济分析（定性分析）15512.4项目风险分析15612.5综合评价与建议157第13章结论15813.1结论15813.2建议158150第1章 概 述1.1 项目背景（1）项目名称：昆山市垃圾焚烧发电厂扩建工程（2）建设单位：昆山鹿城垃圾发电有限公司（3）建设地点：江苏省巴城镇夏东村昆山市第三垃圾处理场内（4）设计单位：城市建设研究院（5）项目性质：新建环保公益项目（6）项目建设及营运方式：BOT（7）工程规模：一期日处理生活垃圾1000t，二期达到日处理生活垃圾1500t。随着经济的发展和人民生活水平的提高，城市化进程在不断加快，城市垃圾产生量也越来越大，城市生活垃圾带来的城市环境污染越来越严重。城市生活垃圾污染已成为社会的一大公害，成为世界各国环境的突出问题之一，许多现代化的城市仍然为生活垃圾问题所困扰。目前，我国生活垃圾污染问题也日趋严重，城市环境卫生状况尚未得到根本改善。同世界许多大城市一样，作为中国西部中心城市之一的昆山市也面临着同样的问题。目前昆山市区及各镇垃圾的平均收运量为1400吨/日，且成持续增长趋势。城市环境卫生和垃圾处理已成为政府高度重视的问题。为改善昆山市城市环境质量，实现生活垃圾处理“无害化、减量化、资源化”的要求，昆山市人民政府采用了“政府特许经营，通过市场公开招标，由中标人投资、建设、运营”的模式建设第一座城市生活垃圾焚烧发电厂昆山鹿城垃圾发电有限公司。该工程采用先进的焚烧 工艺，结合昆山生活垃圾的特点，以伟明集团开发的拥有自主知识产权的“HWM二段往复式炉排”与居国内同类产品领先水平的“半干式中和反应塔和复膜布袋过滤器烟气处理设备” 经营昆山垃圾焚烧发电厂。公司于2006年9月正式建设运营，一年来实现垃圾焚烧处理约33万吨，全面达到建厂设计要求。昆山市现有3座城市垃圾填埋场和1个垃圾焚烧处理厂。目前3座城市垃圾填埋场已全部填满处于拟封场，垃圾焚烧处理厂也已处于满负荷运行，尚有部分垃圾处于无处消纳状态。故对此部分垃圾的处理已经是迫不容缓。本可行性研究报告针对昆山市垃圾焚烧厂扩建工程项目开展的必要性、可行性进行了分析。1.2 项目建设必要性昆山市正处在快速发展壮大的阶段，生活垃圾的产生也会随之而增。目前，昆山市区及各镇垃圾的平均收运量为10001300吨/日，且成持续增长趋势。全市垃圾产量每年以较快的速度递增，情况十分严峻。如何与现代化新城区相适应，原有的垃圾处理场由于处理能力不足，造成大量的垃圾无处消纳，对市容观瞻产生极大影响，而且污染大气和水体，还占用大量的宝贵土地。既破坏了生态环境，又影响了人们的身心健康，后患无穷。现代社会繁荣的标志是现代文明，丰富的社会物质财富，良好的生态环境，铸就人们高度的精神文明。为昆山现代化大都市建设增辉，该项目的建成具有以下几方面意义：a.有利于实现城市生活垃圾处理设施的标准化、规范化 本项目的建成，将改变昆山市城区未来25年内的垃圾处理状况。实现了城市生活垃圾的集中处理，处理设施标准化、规范化，处理技术先进、管理水平科学的目标。b.有利于节约土地资源本项目的建成，节约了土地资源。采用焚烧方式处置垃圾后，垃圾减量到达85左右，缓解了采用填埋方式占地面积较大与昆山市城市化水平高而用地紧张的矛盾。c.有利于人居环境的改善本项目的建成，将杜绝原简易填埋场产生的污水、废气等二次污染,改善了人居环境质量，有利于居民身体健康状况的改善。e.有利于昆山市经济的可持续发展本项目的建成，使昆山市建立在资源的可持续利用和良好的生态环境基础上。保护了自然资源，保持了资源的可持续供给能力，逐步使资源、环境与经济、社会的发展相协调。焚烧后产生的热能发电为社会提供大量优质能源。焚烧后产生的残渣，密实，无菌又可为社会提供筑路等用料。废铁等金属材料经磁选回收后又可为社会提供金属用料。因此本项目的建成保护了生态环境，为社会节约了资源，创造了财富。f.有利于减轻政府财政负担随着服务人口和区域不断扩大，垃圾产量不断增加，环卫建设资金缺口越来越大，政府财政不堪重负。本工程实施后，由企业自主经营，减轻了政府财政负担。为彻底解决昆山的城市垃圾问题，尽快启动昆山市垃圾焚烧发电扩建工程，是一项十分紧要的任务。项目建成后，可根本解决昆山市的城市垃圾问题，这不但有效地改善城市环境质量，同时提供了一个更加美好的对外开放的生活环境和投资环境。1.3 编制原则本报告按照技术先进、环保达标、安全卫生、运行可靠、经济适用的原则确定建设方案，结合本工程的具体情况，编制报告重点遵循以下原则：按照“无害化、减量化、资源化”的原则，在实现清洁生产的前提下对城市生活垃圾进行焚烧处理。为降低工程造价，部分引进国外先进焚烧技术和关键设备，提高设备国产化程度，大力促进国内环保产业发展，在保证技术先进的前提下尽量做到节省一次性投资。保护环境，防止污染，污染物排放指标采用较高标准，在一定程度上满足未来发展的需要。节约用地、用水，避免资源的浪费。本工程系现代化的大型垃圾焚烧厂，尽可能地提高装备的自动化水平。厂区建筑物及总平面布置按现代化工厂模式配置。1.4 编制范围昆山市垃圾焚烧发电厂扩建工程设计处理总规模为1500吨/日，一期1000吨/日。可研报告编制内容的范围：为该生活垃圾焚烧厂围墙内各生产装置以及办公设施等的设计；与外部相接的道路、供水、供电以及排水管道等各种道路管线设计，以厂区（以征地红线为准）外1米为设计分界线。不含厂外道路、供水、供电以及给排水管线等设计。1.5 规范标准本项目采用的主要标准规范如下：生活垃圾焚烧处理工程技术规范CJJ90-2002小型火力发电厂设计规范GB50049-94生活垃圾焚烧污染控制标准GB18485-2001污水综合排放标准GB8978-1996工业企业厂界噪音标准GB12348-90火力发电厂水汽质量标准SD163-85建筑设计防火规范GBJ16-87生活垃圾焚烧炉CJ/T118-2000工业企业设计卫生标准GBZ1-2002城市生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准火力发电厂建筑设计规范DL/T5094-19991.6 报告主要结论1.6.1 结论与建议1、昆山作为东部的经济发达城市，建设昆山市垃圾焚烧厂扩建工程是非常必要的，也是十分迫切的。2、本项目的实施是进一步解决昆山市生活垃圾无害化、减量化、资源化的重要途径。3、根据项目的具体情况，本工程可借鉴昆山鹿城垃圾发电厂的经验，引进部分关键设备。1.6.2 主要技术参数1、垃圾处理量为一期1000 t/d， 最终规模达到1500t/d； 2、焚烧炉处理能力为 3500 t/d；3、本报告选择炉排炉作为本工程的推荐炉型，选择中温中压蒸汽参数(4.1MPa，415)锅炉作为本工程推荐锅炉。4、本工程焚烧烟气处理系统按照生活垃圾焚烧污染控制标准（GB18485-2001）中较高标准进行设计。5、发电厂年上网电量一期在设计点为0.941108kWh/a，二期达到1.468108kWh/a；6、烟气在炉内停留时间为2 S以上。7、垃圾焚烧后排出的灰渣一期最大为200 t/d，二期可达到300 t/d，送至综合处理厂用于制造砌块和砖；9、产生的飞灰一期最大为40 t/d，二期可达到75 t/d，经稳定化处理后，送填埋场填埋；1.6.3 主要技术经济指标根据国家计委、建设部颁布的建设项目评价方法与参数（第三版）中的原则和规定，结合现行财税制度及有关规定、本行业特点及有关优惠政策，按照投资估算额度，进行本项目的经济评价。经主要技术经济指标1、垃圾处理规模：一期1000吨/天，二期1500吨/天2、发电量：一期最大达到：0.941亿度/年； 二期1.468亿度/年。3、劳动定员：68人4、工程总投资： 47035.10万元5、单位经营成本：126.05元/吨6、贷款偿还期： 12.70年7、垃圾补贴费： 115元/吨8、财务评价指标（全部投资）所得税后：财务内部收益率 9.04%所得税后：投资回收期（含建设期） 12.92年自有资金财务内部收益率： 10.00第2章 工程概况2.1 昆山市概况昆山市位于东经12048211210904，北纬310634313236。隶属于江苏省苏州市，位于长江三角洲的太湖流域，是中国经济最发达区域之一。地理位置优越，东临上海，西接苏州，与江苏省的常熟、太仓、吴江、苏州和上海的嘉定、青浦两区接壤。管辖15个乡镇和一个国家级的经济技术开发区。昆山地属长江三角洲的太湖平原，境内河网密布，地势平坦，自西南向东北略呈倾斜。昆山市东西宽33km、南北长48km，全市面积921.3km2，其中51%为耕地、23.1%为水面，居民、工矿及其他用途用地仅为25.9%。昆山市是上海经济圈中的新兴的工商城市，户籍人口60万，市区规划人口近期103万，中期130万，其中心区实际居住人口控制在80万人。2003年全市完成国内生产总值430亿元，财政收入66.25亿元。城镇居民人均可支配收入13034元，农民人均纯收入7000元。近年来，以“经营城市”的理念，多元筹资，加大城市建设的力度，除加快中心城区建设外，同时建设一批各具特色的新型城镇。在城市基础建设方面实施以“四网交通网、电力网、通讯网、宽带网”为重点的城市建设工程，着重城市主干道街景改造和绿化、美化、亮化工程，建设一批城市景观和休闲场所，使城乡面貌焕然一新。昆山市不仅要成长江三角洲地区外向型的经济发达的现代化城市，而且要成为以高新技术产业为主的工商城市和突出水乡古韵、环境优美的生态园林化的城市。全市总体规划分为七个功能区：中心综合城区、阳澄湖休闲旅游区、东部工业园区、南部水乡古镇旅游区、西北部工业园区、吴凇江工业园区和中部生态农业区。中心城区为昆山市的市区，综合了政治、文化、教育、商业、高新产业和居住等功能。中心城区人口规模在2005年控制在45万人左右，建设用地63km2，2020年为80万人，建设用地100km2。中心区由会集商务、金融、文化、教育及商住的核心区，和核心区以主干道向外辐射而形成的商业轴带及商业中心组成。构成了层次分明，功能完善的商业环境。而居住区集中于核心区的中心、西部、北部一带，保持良好的居住环境，基本形成城中、城西、城北、玉山、亭林、开发区、铁南等七个居住区域。昆山市历史悠久，经济发达，物产富饶，素有“江南鱼米之乡”之称。改革开放以来，昆山市坚持三个文明建设同步推进，先后荣获“国家卫生城市”、“国家环保模范城市”、“全国创建文明城市工作先进城市”、“全国优秀旅游城市”等称号。2.2 昆山市生活垃圾现状2.2.1 生活垃圾产量昆山市辖13个镇， 2006年底全市户籍总人口170万人。昆山市目前正处于投资和经济结构转型期。一些重污染、高消耗、低附加值的第二产业将逐步迁出，重点发展符合持续发展、科学发展的产业。目前，昆山城市垃圾收运总量约1400吨/日，垃圾量呈现不断增长的趋势。2.2.2 生活垃圾性质2.2.2.1 物理成分根据市区生活垃圾的来源，对居民、商业、工厂等按采样规范，对垃圾组分进行了分析和测定。现将昆山市城区生活垃圾成分统计结果列于表2-1：表2-1 生活垃圾物理组（应用基）组分项目重量百分比取样1取样2取样3取样4平均厨芥40.3523.4536.4534.5630.33橡胶7.014.511.312.311.34纤维4.563.44.83.23.56纸类4.65.52.562.673.95竹木1.676.74.875.654.65水份13.921.426.724.323.36挥发份13.69.88.68.910.56灰份12.711.84.54.910.36固定碳1.623.450.223.522.67合计100%100%100%100%100%2.2.2.2 热值昆山市生活垃圾应用基的元素成分如下表2-2：表2-2 生活垃圾低位热值和元素成分（应用基）组分项目重量百分比取样1取样2取样3取样4平均低位热值（kJ/kg）5560.005320.004610.005760.005230.00C%18.9016.7012.5619.8016.89H%3.302.101.802.202.30O%8.909.326.548.958.16N%1.401.702.100.701.20S%0.890.450.650.730.67Cl%0.540.420.390.450.48A%11.3015.9019.5017.5015.60W%54.7753.4156.4649.6754.70对昆山市生活垃圾的成分及性质现状统计数据进行分析，其主要特点为：1、植物成份占较大的比例。垃圾成份的变化与经济发展状况、燃料结构、居民的生活水平等因素密切相关。由于尚未推行净菜进城，因此植物成份占有相当大的比例。2、无机成份逐年下降。说明随着人们的生活水平的不断提高，燃气户进一步增加，燃煤户减少。3、包装物的纸类、塑料等可燃物成份逐步增长。垃圾热值的高低取决于垃圾成分中可燃组份（主要包括纸类、纺织物、塑料及植物）的性质及其所占的比例的多少。上述统计数据表明，随着居民的生活水平提高，昆山市区生活垃圾中可燃组份含量总体上呈增加的趋势，因此垃圾热值也会呈上升趋势。2.2.3 昆山市生活垃圾收集处理现状1、昆山市生活垃圾收集方式昆山市应用了多种垃圾收集方式，主要是袋装化收集和压缩收集，其余实行垃圾桶(箱)收集。即居民将生活垃圾装袋后投放到垃圾箱内或直接倒于垃圾箱中，由人力车运送到垃圾中转房或垃圾压缩房进行压缩，再通过机动车运送到垃圾处理场处理。2、昆山市生活垃圾处理现状昆山市城市市容、环境卫生面貌近年有很大改善，根据昆山市城市总体规划，昆山市将加强生活垃圾收集处理。昆山市现有3座城市垃圾填埋场和1个垃圾焚烧处理厂。目前3座城市垃圾填埋场已全部填满处于拟封场，垃圾焚烧处理厂也已处于满负荷运行，尚有部分垃圾处于无处消纳状态。2.3 昆山市生活垃圾预测2.3.1 导致生活垃圾产量变化的主要因素预测1、随着建成区面积的扩大，昆山市中心城区的人口数量增长以及流动人口的增加都会导致生活垃圾产生量的增加。2、社会进步和人民生活水平的提高也会使生活垃圾产生量有增长的趋势。3、除厨余垃圾外其他的生活垃圾比如包装材料中的纸类、塑料等随着经济发展和消费水平提高，有进一步上升趋势。2.3.2 影响生活垃圾成份变化的因素分析1、食物构成和供应方式变化对成份的影响随着人民生活水平的不断提高，在对食物的构成和供应方式上也会有相对程度的提高，对食物的要求越来越严格，包装物在以后的垃圾成份中所占的分量会有增长的趋势，并且市区的垃圾排放量在夏季会出现一次峰值，有机物的比例将会达到最大，含水率也会达到最高。2、各类包装材料变化对垃圾成份的影响各类包装材料变化后，但其主要成份还是纸类与塑料包装物，即使采取一些措施比如包装材料的回收、进行综合管理等，它们所占比例仍会不断加大。3、收运方式改进（分区、分类、袋装）对可焚烧垃圾成份的影响由于昆山市生活垃圾采用混合收集的方式，道路清扫垃圾和部分建筑垃圾及工业垃圾容易混入城市生活垃圾当中，对垃圾的成分和热值造成了一定的影响。建议一方面开展分区收集，使适合焚烧的生活垃圾和商业垃圾进行焚烧，其他垃圾直接送往填埋场；另一方面应对生活垃圾进行分类收集后，这样就可对可燃烧部份的垃圾进行很好的归类，这样就更有利于垃圾焚烧。2.3.3 昆山市垃圾产量预测昆山市2006年底全市户籍总人口170万人。昆山市目前正处于投资和经济结构转型期。一些重污染、高消耗、低附加值的第二产业将逐步迁出，重点发展符合持续发展、科学发展的产业。根据昆山市城市人口规模机械增长预测，预计昆山市区人口在2030年会达到250300万人左右，城市建成水平为国家大中型城市。对于垃圾产生量，可采用规划人口和人均垃圾产生量进行预测。其通用公式为：W=MP1000式中： W-垃圾产生量，kg/d；M-人均垃圾产生量，kg/（人d）；P-规划人口数，人。所以，影响生活垃圾产生量的主要因素包括人口、经济发展水平、民用燃料结构、气候条件、商品包装化与一次性商品等。其中，人口的影响体现为上式中的P，其数据相对容易得到，其它因素则都体现在人均垃圾产生量M中。因此，要准确计算生活垃圾的产生量，关键在于准确地预测人均垃圾产生量M。据初步测算，现状昆山市区处于发达地区，垃圾日产生量约0.8公斤/人.天，且在未来相当长的时间内处于稳定水平。估计至2030年，昆山市区人均垃圾产生量将达到0.81.0公斤/人.天，界时昆山市城区的日产垃圾量将达到20002800吨。具体产量预测见表2-3：表2-3 昆山市生活垃圾2009年2021年产量预测年 份2009201120132015201720192021产量(吨/日)1600180020002200240025002600第一焚烧厂处理后剩余垃圾量(吨/日)600800100012001400150016002.3.4 昆山市垃圾热值确定焚烧厂的寿命一般在20年以上，所以需要考虑焚烧厂的整个运行期间的设备效率和配置的合理性等来设定垃圾特性。昆山垃圾焚烧厂扩建工程预定2010年开始正式商业运行，为了追求设备配置的合理性和效率，一般取运行期间的中间年份即2020年的垃圾特性作为焚烧厂处理的标准垃圾，并同时考虑到运行开始初期的低质垃圾，以及随着生活水平的提高垃圾热值将会有所提高的焚烧厂运行后期的高质垃圾。另外，垃圾特性不仅随着年份的变化而不同，即使在同一年度，垃圾特性随着季节也明显不同。一般是夏天垃圾热值较低，而冬天稍高。垃圾焚烧厂必须处理运行期间的所有年份和所有季节的垃圾，因此，垃圾特性的一般设定为：标准垃圾，低质垃圾和高质垃圾。由表2-2可知，昆山市原生垃圾低位热值已达5230kJ/kg，生活垃圾平均含水率在4560%之间。根据昆山市生活垃圾发展趋势来看，生活垃圾可燃成分和热值逐年升高，但同时垃圾含水率也略有上升，但两者的增长空间都不大；根据垃圾焚烧厂一般工艺流程，垃圾进入焚烧厂后先卸入储料坑，储存几天后再进入炉内焚烧，垃圾经储存后物理化学性质将会发生较大变化。根据测定，生活垃圾储存45天后，含水率降低10%左右，垃圾热值能增加100200kcal/kg。参考我国已运行的垃圾焚烧厂生活垃圾实际采样分析热值与实际运行情况；根据对我国城市生活垃圾热值的设计经验公式及实际运行情况；考虑到焚烧炉和余热锅炉之间的匹配；再参考已运行的昆山垃圾焚烧厂的垃圾热值情况；综合以上因素，本工程运行期内的垃圾入炉热值设计值暂按6280kJ/kg(1500kcal/kg)考虑。但垃圾热值随季节变化比较大，为了保证焚烧炉在较宽的垃圾热值范围内都能稳定的运行，要求垃圾热值适用范围为：最低4200kJ/kg(1000kcal/kg)，最高为7500kJ/kg（1800kcal/kg）。2.4 工程规模根据国内运行经验，垃圾焚烧处理工程应具备一定的规模，才能有效的回收能源，降低运行成本。从表2-3可以看出垃圾量来看，建设10001500吨/日的设计规模，是比较合适的规模。昆山市垃圾量又增长较快，因此适当扩大项目的规模是必要的，要尽可能多地处理昆山市25年内的垃圾量，推荐建设1500吨/日的设计规模，一期1000吨/日。2.5 建厂条件2.5.1 气象条件昆山市属亚热带湿润性季风气候。温暖湿润，四季分明，光照和热量充足。主要气候特征如下：年平均气温 15.5极端最高气温 39.0极端最低气温 -11.7年平均降雨量 1074.1mm年最大降雨量 1576mm年平均风速 3.6m/s最大风速 19m/s常年主导风向 东南风，年平均日照时数 2165.2h年平均蒸发量 1338.5mm降雨量集中在春、夏季，以春雨、梅雨、台风雨为主。2.5.2 工程地质条件勘探资料表明，厂区内土壤均为第四纪全新世至晚更新世的河湖相，滨海、浅海相沉积的粘性土、粉（砂）性土。按其成因及力学性质的差异自上而下分为五层。本区第四纪土壤覆盖层厚度大于70m，地表以下20m深度范围以内的地基土壤分布不均匀主要中软土和软弱土，因此在深基础及深基坑设计时，应予注意。本区抗震设防烈度为7级，勘探所表明的土壤是粉土和粉砂土属晚更新世土层，为不液化土层。2.5.3 水源本项目生产用水可从鹿城垃圾焚烧发电厂取水口抽取，取水口距本项目场址约4km。生活用水就近接市政给水管网。2.5.4 电力根据本工程的装机容量，采用35kV输电电压等级并网，与原昆山垃圾焚烧厂一起接入电力系统。第3章 焚烧工艺方案论证3.1 焚烧炉炉型选择目前国内外应用较多、技术比较成熟的生活垃圾焚烧炉炉型主要有机械炉排炉、流化床焚烧炉、热解焚烧炉、回转窑焚烧炉等四类。1、机械炉排炉机械炉排炉采用层状燃烧技术，具有对垃圾的预处理要求不高，对垃圾热值适应范围广，运行及维护简便等优点。是目前世界最常用、处理量最大的城市生活垃圾焚烧炉。在欧美等先进国家得到广泛使用，其单台最大规模可达1200t/d，技术成熟可靠。垃圾在炉排上通过三个区段：预热干燥段、燃烧段和燃烬段。垃圾在炉排上着火，热量不仅来自上方的辐射和烟气的对流，还来自垃圾层的内部。炉排上已着火的垃圾通过炉排的特殊作用，使垃圾层强烈的翻动和搅动，引起垃圾底部的燃烧。连续的翻动和搅动，也使垃圾层松动，透气性加强，有利于垃圾的燃烧和燃烬。2、流化床焚烧炉流化床技术在70年前便已被开发，之后在20世纪60年代用来焚烧工业污泥，在70年代用来焚烧生活垃圾，80年代在日本得到相当的普及，市场占有率达10%以上，但在90年代后期，由于烟气排放标准的提高和自身的不足，在生活垃圾焚烧上的应用有限。在国内，近些年来流化床焚烧炉得到了一定程度的应用，但该炉型多用于日处理垃圾500t以下规模的垃圾处理项目，且存在一定争议，有待进一步完善。流化床焚烧炉的焚烧机理与燃煤流化床相似，利用床料的大热容量来保证垃圾的着火燃烬，床料一般加热至600左右，再投入垃圾，保持床层温度在850。流化床焚烧炉可以对任何垃圾进行焚烧处理，燃烧十分彻底。但对垃圾有严格的破碎预处理要求，容易发生故障。另外，国内大部分流化床均需加煤才能焚烧。3、热解焚烧炉热解焚烧炉是指在缺氧或非氧化气氛中以一定的温度(500600)分解有机物，有机物将发生热裂解过程，使之变成热分解气体(可燃混合气体)；再将热分解气体引入燃烧室内燃烧，从而分解有机污染物，余热用于发电、供热。热解技术使用范围广，可用来处理多种垃圾。但是，由于受到垃圾特性的影响，后续热解气的特性(热值，成分等)也不稳定，所以燃烧控制难，灰渣难以燃烬，且环保不易达标。此技术在加拿大和美国部分小城市得到少量应用。另外，在欧洲和日本，热解炉多应用旋转窑，流化床等炉型，然后加上燃烧熔融炉，将灰渣完全燃烬且熔融为玻璃质灰渣。此技术得到发达国家的部分应用，但是其要求垃圾热值较高，工厂建设成本较高，且运行成本约为机械炉排的两倍以上。4、回转窑焚烧炉回转窑焚烧炉的燃烧机理与水泥工业的回转窑相类似，主要由一倾斜的钢制圆筒组成，筒体内壁采用耐火材料砌筑，也可采用管式水冷壁，用以保护滚筒。垃圾由入口进入筒体，并随筒体的旋转边翻转边向前运动，垃圾的干燥、着火、燃烧、燃烬过程均在筒体内完成。并可根据筒体转速的改变调节垃圾在窑内的停留时间。回转窑常用于成分复杂、有毒有害的工业废物和医疗垃圾，在生活垃圾焚烧中应用较少。表 3-1为几种常见垃圾焚烧炉性能的比较表 3-1 常见生活垃圾焚烧炉型比较项目机械炉排炉流化床焚烧炉热解焚烧炉回转窑焚烧炉炉床及炉体特点机械运动炉排，炉排面积较大，炉膛体积较大固定式炉排，炉排面积和炉膛体积较小，多为立式固定炉排，分两个燃烧室无炉排，靠炉体的转动带动垃圾移动垃圾预处理不需要需要热值较低时需要不需要设备占地大小中中灰渣热灼减率易达标原生垃圾在连续助燃下可达标原生垃圾不易达标原生垃圾不易达标垃圾炉内停留时间较长较短最长长过量空气系数大中小大单炉最大处理量1200t/d500t/d200 t/d500t/d垃圾燃烧空气供给易根据工况调节较易调节不易调节不易调节对垃圾含水量的适应性可通过调整干燥段适应不同湿度垃圾炉温易随垃圾含水量的变化而波动可通过调节垃圾在炉内的停留时间来适应垃圾的湿度可通过调节滚筒转速来适应垃圾的湿度对垃圾不均匀性的适应性可通过炉排拨动垃圾反转，使其均匀化较重垃圾迅速到达底部，不易燃烧完全难以实现炉内垃圾的翻动，因此大块垃圾难于燃烬空气供应不易分段调节，因此大块垃圾不易燃烬烟气中含尘量较低高较低高燃烧介质不用载体需石英砂不用载体不用载体燃烧工况控制较易不易不易不易运行费用低低较高较高烟气处理较易较难不易较易维修工作量较少较多较少较少运行业绩最多较少少生活垃圾很少工业垃圾较多综合评价对垃圾的适应性强，故障少，处理性能和环保性能好，成本较低需前处理且故障率较高，国内一般加煤才能焚烧，环保不易达标。没有熔融焚烧炉的热解炉，灰渣不可燃烬热灼减率高，环保不易达标要求垃圾热值较高(2500kcal/kg以上)，且运行成本较高对本工程的 适用性合适不合适不合适不合适通过上表比较，机械炉排炉相对其它炉型有以下几个特点：机械炉排炉技术成熟，尤其大型焚烧厂几乎都采用该炉型，国内也有成功的先例。机械炉排炉更能够适应国内垃圾高水分、低热值的特性，确保垃圾的完全燃烧。操作可靠方便，对垃圾适应性强，不易造成二次污染。经济性高，垃圾不需要预处理直接进入炉内，运行费用相对较低。设备寿命长，稳定可靠，运行维护方便，国内已有部分配套的技术和设备。根据国家建设部、国家环保总局、科技部发布的城市生活垃圾处理及污染防治技术政策要求，并指出：“目前垃圾焚烧宜采用以炉排炉为基础的成熟技术，审慎采用其它炉型的焚烧炉”。基于以上几点理由，推荐选用机械炉排炉作为昆山市垃圾焚烧 厂扩建工程焚烧炉炉型。3.2 部分炉型简介3.2.1 日本三菱重工日本三菱重工(MHI)已有100多年的历史，从1964年以来从事垃圾焚烧厂的建设工程。三菱重工在七十年代引进德国马丁公司的技术以后经过不断的技术创新与完善,开发成功了适合亚洲垃圾特点的三菱马丁式垃圾焚烧成套技术与设备。近70座生活垃圾焚烧厂的业绩遍布亚洲，业绩中单台最大处理量可达720吨/日。即2000年在新加坡投产的大士南垃圾焚烧厂(6 x 720 t/d)，该焚烧厂也是目前世界上规模最大的垃圾焚烧厂。三菱重工也是最早进入中国垃圾焚烧领域的厂商，并积累了大量的经验。三菱马丁炉排的特点为逆推往复式运动炉排，由一排固定炉排和一排活动炉排交替安装而成，炉排运动方向与垃圾运动方向相反，其运动速度可以任意调节，以便根据垃圾性质及燃烧工况调整垃圾在炉排上的停留时间。炉排在炉内呈26倾角，由于倾斜和逆推的作用，垃圾不断地翻转和搅拌，与空气实现较充分的接触，使垃圾燃烧完全。其特点是：1. 燃烧空气从炉底部送入并从炉排块的缝隙中吹出，对炉排有良好的冷却作用。2. 炉排推动时，炉排均能做到四周呈相对运动，可使粘结在炉排通风口上的一些低熔点物质吹走，保持良好的通风条件。3. 由于逆向推动可相应延长垃圾在炉内的停留时间，因此在处理能力相同的情况下，炉排面积可以小于顺推炉排。4. 深圳清水河和浦东御桥垃圾焚烧厂均采用本炉型，这两个厂的运行经验证明逆推往复式运动炉排适合于国内高水分、高灰份垃圾的特性。针对本项目，三菱公司也增大了炉排的长度和宽度，以更适应国内垃圾的特性。5. 三菱马丁炉特别在大型垃圾焚烧炉发挥其技术优势。三菱公司应用通过新加坡大士南垃圾焚烧厂等许多类似项目累积的技术经验,以便实现成熟、可靠的技术路线。6. 燃烧空气采用蒸汽加热到200，当垃圾热值低于设计热值时，也可采用加热燃烧器来加热空气。图 3-1三菱-马丁炉排结构简图3.2.2 意大利英波基洛公司意大利英波基洛公司目前是欧洲最大的焚烧炉生产厂家，其炉排系统由Noell、Babcock和Steinmueller三个公司合并组成，目前有单台炉860t/d的炉排炉运行业绩，国内上海江桥、宁波枫林两个千吨级的焚烧厂也采用了该公司的炉排。其中Steinmueller的炉排技术较适合本工程特点，因为该炉排灵活性较强，能够根据不同的垃圾成分、不同的垃圾热值以及季节性变化进行工况调整。Steinmueller的炉排技术特点有：1、整个炉排系统垂直于垃圾运动方向分成五组炉排，每组炉排只需一个液压驱动，单个炉排运动速度和进风量都可以单独调解，确保燃烧的灵活性。2、传统的Steinmuller炉排设有两个阶梯，一般设在第二和第三炉排以及第四和第五炉排间，针对昆山市垃圾水分含量高的特点，可将阶梯改在第一和第二炉排之间以及第三和第四炉排之间，并在推料器前增设一个阶梯，这样有利于垃圾的干燥着火，并使燃烧过程中垃圾能够得到充分的搅拌。3、整个炉排系统由四根拉杆悬吊，这样在运行过程中能有效减少热位移。4、炉排冷却方式为风冷，如果将来昆山市垃圾热值升高，炉排系统也可以方便地改为水冷。5、英波基洛公司吸取了国内已建成的几个大型焚烧厂的经验，为确保垃圾的充分燃烧，在原有基础上增大了炉排的面积，降低炉排的机械负荷和热负荷。6、对燃烧空气进行了预热，预热温度为200左右。图 32 Steinmuller炉排示意图3.2.3 原西格斯公司焚烧技术原西格斯公司成立于1974年，1985年开始从事生活垃圾焚烧处理事业。目前在欧洲和亚洲的韩国等地建厂140多座，其中，采用SEGHERS焚烧技术建厂27座。针对亚洲国家垃圾的高含水量，开发了适合燃烧这样垃圾的特殊设计的炉排。西格斯固体废弃物和烟气净化公司已使其转化为清洁能源的方式，为处理各种类型的工业垃圾、城市生活垃圾、危险废物、工农业残渣以及生物垃圾和污泥提供了创造性的解决方案。西格斯焚烧炉是唯一能够将输送动作(水平运动)、翻搅和通风动作(垂直运动)区分开的炉排控制系统，其独特的炉排技术，使滑动炉排推动垃圾向前运动并决定了垃圾层厚度及停留时间；摆动炉排则起到搅动垃圾层的作用。为了遵守当地的排放要求，既为了满足不同国家不同的排放标准，西格斯公司开发了西格斯专利烟气净化系统。焚烧炉炉排的特点：具有多级燃烧区的炉排；在完全控制下进行燃烧的炉排；具有很大适应性的炉排；安装时间短的炉排：炉排在车间预组装，从而缩短了现场安装工期。图3-3 西格斯炉排结构简图。3.2.4 JFE超级往复移动炉排技术JFE工程技术公司成立于2003年4月1日，是杰富意集团所属的“工程和建设”全资子公司，是NKK（日本钢管）公司的正式继承者，其主要业务涉及到：能源工程、环保工程、供水和废水处理工程、钢结构工程、大型机械制造。1995年2004年，日本环境部统计资料表明，JFE的垃圾处理设施，在日本的占有率为15.1%为第一位。业绩中单台最大处理量为450吨/日，即2003年在日本投产的大阪平原垃圾焚烧厂(2x 450 t/d)。JFE垃圾焚烧技术具有下列特点：1、超级往复移动炉排面积大，分三段布置，其中干燥段、燃烧段具有一定的倾斜角度，燃烬段水平布置，有利于充分燃烧。2、中间隔板产生二次回流充分燃烧，对干燥段具有较强的辐射作用，稳定燃烧降低氮氧化物与二恶英。3、混合式自动燃烧控制系统具有较高的稳定性。4、焚烧炉采用低空气比燃烧技术，能够减少废气的排放量和环境污染，并提高余热回收率和发电效率。3.2.5 日本田熊SN型炉排技术该公司于1957年开始着手垃圾焚烧设备的开发，1963年1月建成日本国内第一座连续式机械炉排的大阪市住之江工厂（150t/d3）。截至2002年3月，在海内外已有340多座垃圾焚烧厂的业绩。多年来积累了大量的业绩和技术，它的技术具有完整的综合工艺，有垃圾焚烧炉、烟气冷却设备、烟气处理设备、余热利用设备。焚烧技术有炉排焚烧炉技术也有流动床式焚烧炉技术、气化熔融技术和生物气化技术。其焚烧技术特点为：1、在往复炉排的基础上新改良开发的新型炉排SN型炉排，采用足够的炉排面积，设置两个阶梯，使垃圾在炉内翻滚并燃烧；2、根据燃烧特点，燃烧空气分布于灰斗内由垃圾流动而产生的7个部分。3、具有较高的炉内通风能力，供气管不受垃圾层厚度的影响，它与各炉体组合，来均衡地提供空气。4、高耐久力：在每个炉条后有鳍状物，用来提高炉条降温效率，这样可以阻止炉条燃烧。炉条采用特殊难熔的铸钢来制造。5、燃烧过程采用四个驱动单位：一个在干燥阶段，二个在燃烧阶段，再一个在燃烬阶段。因此，通过调整各独立驱动单位的速度，能控制垃圾和灰层的厚度。6、低空气比使锅炉高效化，减轻烟气处理负荷；图34 SN型炉排结构简图3.2.6 二段往复式垃圾焚烧炉排技术二段往复式垃圾焚烧炉排是伟明环保工程有限公司公司在已有的往复逆推式炉排炉技术基础上开发的，其核心是针对我国高水分、低热值的生活垃圾特点，通过逆推加顺推的二段式炉排使垃圾得到更充分的燃烧，以进一步降低灰渣的热酌减率。用于助燃的一次风经过两级蒸汽预热使温度达到220以上，从而使刚入炉的垃圾快速干燥、着火和燃烧。焚烧炉的过量空气系数设计在1.6以上，以保持炉内充足的氧量，减少二恶英的和各类有害气体的生成。在焚烧炉的上方，通过高温二次风的高速喷入，使烟气得到充分的扰动，延长在炉膛内的停留时间，以改善燃烧状况，确保炉膛中烟气温度达到850以上，并停留2秒钟以上。目前的垃圾焚烧炉排分顺推式和逆推式两种型式，顺推式炉排的干燥、着火、燃烧等不同区域间以一定的高度落差来打散垃圾，因垃圾处于相对的静止状态，不能充分搅拌均匀，燃烧效率低，较难实现规定的灰渣热灼减率指标。而逆推式的搅拌虽较顺推式炉排充分，由于料层厚度需靠其他设备（如熔渣滚筒等）来建立，其料层厚度不易均匀，中间的一些结团垃圾有可能得不到松散，在未燃尽的情况下就被排出炉外。二段式炉排能够结合了两种形式的炉排优点，既能使垃圾充分搅拌、燃烧，又可利用两段间的落差打散团块，其灰渣的热酌减率将优于单纯的逆推或顺推炉排。这种炉排可以较好地适应国内不分拣的城市生活垃圾，在进炉垃圾热值不低于1000kcal/kg,含水率不超过60%的情况下可不借助辅助燃料实现稳定的燃烧。该技术目前已成功应用于温州市临江垃圾焚烧发电厂（600t/d）、昆山垃圾焚烧发电厂。3.3 焚烧生产线的配置按照垃圾焚烧工程建设标准规定和国内外垃圾焚烧厂运行的经验，对于千吨级垃圾焚烧厂，焚烧生产线数量一般为24条。根据昆山市垃圾焚烧厂扩建工程规模1500t/d的要求，如果选2条生产线，即单台炉处理能力750t/d，只有个别厂商在亚洲有实际运行业绩，国内应用比较少。一旦单台炉由于事故或检修造成停产，将会使焚烧厂的处理能力降低50%，影响全厂的稳定。因此不考虑2条生产线。本工程只对3和4条焚烧线两个方案进行比较。即单台炉处理能力分别为500t/d和375t/d。从技术可行性考虑，单台炉处理能力为500t/d和375t/d的焚烧系统属于同一技术层次，不存在大的技术差别，在国内都有成功运行的经验，对国内垃圾的适应程度基本一致，因此在两种方案在技术上都可行。从设备维修时对焚烧厂处理能力和汽轮机工作稳定性的影响考虑，焚烧线数量越多，设备备用性越好，故障和检修对焚烧厂的影响越小。也有助于汽轮机组工况的稳定。从投资角度考虑，在总处理规模确定的条件下，在技术可行的情况下，全厂采用焚烧线数量越少，单台垃圾焚