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    我國生活垃圾焚燒發電廠的能效水平比較

    時間:2019-05-16 11:34

    來源: 《環境衛生工程》

    作者:吳劍 蹇瑞歡 劉濤

    摘要: 采用歐盟垃圾焚燒發電廠能效計算方法和我國目前常用的能源計算方法,對生活垃圾焚燒發電廠的能效進行了計算.結果表明:目前我國生活垃圾焚燒發電廠項目能源利用水平比較低,項目能源利用率平均約為21%.對比爐排爐與流化床的噸垃圾凈發電量與凈上網電量,發現爐排爐的余熱利用水平普遍高于流化床.不同地區、不同規模、不同爐型的垃圾焚燒發電廠,噸垃圾發電量存在明顯差異.同時也表明,我國生活垃圾焚燒發電能效還有進一步的提升空間。

    1垃圾焚燒發電廠能效計算方法

    1.1歐盟垃圾焚燒發電廠能效計算方法

    歐盟所有成員國從2010年12月12日開始實行的新的絞棄物框架指令》標志著垃圾從一種不被需要的負擔轉變為一種有價值的資源。該指令提出直觀的“垃圾管理五層倒金字塔”原則,指導成員國按照5層優先順序制定各自的政策法規。即:①避免和減少垃圾的產生(prevention);②垃圾直接利用(reuse);③循環利用(recycle);④回收利用(recovery)包括能源等利用方法;⑤處置(disposal)如填埋等作為最后使用的手段。

    在應用垃圾管理倒金字塔時,歐盟成員國應當在產品和服務的整個生命周期中鼓勵使用那些能產生最佳環境影響的技術與措施。將垃圾再加工成為新產品可以最有效地利用垃圾中的資源,當垃圾回收不是環境友好的選擇時,或者技術或經濟上不可行時,應當利用垃圾產生能源,并通過R,公式激勵措施,鼓勵生活垃圾焚燒廠為企業或者家庭提供能源。如果生活垃圾焚燒廠的能效達到或者超過該公式臨界值的,可以認定為“垃圾管理五層倒金字塔”所提及的“回收利用(re—covery)”。

    指令中的R1,公式表示為

    image.png

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

    1.2我國垃圾焚燒發電廠能效計算方法

    我國對于垃圾焚燒發電廠能效計算通常用焚燒廠余熱利用水平來反映,一般由噸垃圾發電量、噸垃圾凈發電量、噸垃圾上網電量與噸垃圾凈上網電量4個指標表征,即:

    噸垃圾發電量=廠總發電量/垃圾量(2)

    噸垃圾凈發電量=(廠總發電量一外加燃料發電量)/垃圾量(3)

    噸垃圾上網電量=(廠總發電量一廠自用電量)/垃圾量(4)

    噸垃圾凈上網電量=(廠總發電量一外加燃料發電量一廠自用電量)/垃圾量(5)

    2垃圾焚燒發電廠能效概況

    2.1歐盟垃圾焚燒發電廠能效分析

    2.1.1能量回收的類型

    在被調查的314家垃圾焚燒發電廠中,單純發電的焚燒廠有83家,單純供熱的焚燒廠有47家,而熱電聯產的有184家。

    單純發電的83家焚燒廠,R1的平均因子約為0.55,R1≥0.6的只有31家,合格比例約為37.3%:

    單純供熱的47家垃圾焚燒電廠,R1的平均因子約為0.64,R1≥0.6的只有32家,合格比例約為68.1%:

    熱電聯產的184家垃圾焚燒電廠,R1的平均因子約為0.76,R1≥0.6的只有142家,合格比例約為77.2%。

    2.1.2焚燒電廠的規模

    規模G<300t/d的118家焚燒廠,R1的平均因子約為0.63,R1≥0.6的只有59家,合格比例約為50%;

    規模300t/d≤G<750 t/d的124家焚燒廠,R1的平均因子約為0.70,R1≥0.6的只有85家,合格比例約為68.5%;

    規模G≥750t/d的72家焚燒廠,R1的平均因子約為0.77,R1≥0.6的只有62家,合格比例約為86.1%。

    2.2我國垃圾焚燒發電廠能效分析

    截止到2016年12月底,我國建成并投入運行的生活垃圾焚燒發電廠250座、總處理能力達2.38×105t/d、總裝機超過4906Mw。其中采用爐排爐焚燒廠數量超過采用流化床爐的焚燒廠數量,類型統計分析如表1所示。

    image.png

    對我國目前的2種主流焚燒技術,調研了53個爐排型焚燒爐與7座流化床型焚燒爐的基本情況,2種焚燒處理技術指標的對比分析如表2所示。

    image.png

    調研爐排爐焚燒廠分析可知:噸垃圾發電量為228~380 kWh/t,噸垃圾凈發電量225~379kWh/t;噸垃圾上網電量164~311kWh/t;噸垃圾凈上網電量161~310kWh/t。噸垃圾發電量與噸垃圾凈發電量,噸垃圾上網電量與噸垃圾凈上網電量差別不大。

    調研流化床焚燒廠表明:噸垃圾發電量180~344kWh/t,噸垃圾上網電量133~272kWh/t;扣除廠自用電后,噸垃圾凈發電量為59~196kWh/t,噸垃圾凈上網電量0~133kWh/t??傮w看來,噸垃圾發電量與噸垃圾凈發電量,噸垃圾上網電量與噸垃圾凈上網電量差別較大。

    對比爐排爐與流化床的噸垃圾凈發電量與凈上網電量可以看出,爐排爐的余熱利用水平普遍高于流化床。

    從統計結果來看,53座爐排型焚燒廠除1廠用于對外供熱為主外均用于發電,平均噸垃圾發電量326.5kWh/t,最低143.1kWh/t,最高442.46kWhA,尚有整體提高空問。自用電率為16%~18%。按每kWh電耗335g煤計算,相當于年節煤約1.8392×106t。各廠運行狀態基本穩定。造成不同廠較大發電差別的原因,除不同焚燒廠服務區的垃圾熱值差異外,還與設施建設水平與運行管理水平有關。

    不同規模、不同爐型的垃圾焚燒發電廠,噸垃圾發電量存在明顯差異。

    按照歐盟指令的R1公式,在被調查的60個焚燒廠中,選取26個各參數資料齊全的爐排爐焚燒發電廠進行計算,這26個焚燒廠均是純發電進行余熱回收。結果表明:處理規模G≥1000t/d的R1值平均為0.58(16個焚燒廠),處理規模G<750t/d的R1值平均為0.42(4個焚燒廠),處理規模750t/d≤G<1000t/d的R1值平均為0.45(6個焚燒廠),這26家總的R1能效平均值為0.51。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。

    編輯:趙凡

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