近年来, 因国家能源政策的调整及环保政策的支持, 秸秆及生活垃圾焚烧发电项目由省会城市发展到地级市, 并逐步延伸到县城。很多公司纷纷与地方政府签订协议。地方政府缺乏统一规划, 通常是在同一个区域, 相隔不远的距离, 出现两个电力项目。这样在厂址区域规划、取水等方面办理批文的时候均要分别报批, 不仅浪费大量的人力、物力、财力。而且项目分开建设, 用地规模较大, 不但造成土地资源的浪费, 也对当地的土地规划、电力系统接入造成较大的压力。
鉴于此种情况, 本文提出秸秆与垃圾发电项目合二为一、一体化建设的方案, 从实际情况出发, 探讨该方案建设的特点, 提高城市建设的管理水平。
秸秆电厂:秸秆通过车辆打包成捆运送至燃料准备车间, 经过探测仪进行秸秆含水量检测, 合格后的秸秆经破碎加工后, 通过输送皮带送至焚烧炉。
垃圾电厂:垃圾主要是通过当地的环保部门专用密闭车辆运输, 进厂时经检视、称重, 按指定路线和信号灯指示驶向垃圾卸料平台、卸入垃圾贮坑。垃圾存放在垃圾坑内脱除一定的渗滤液之后, 经过垃圾起重机搅拌、充分混合、分拣、送入垃圾焚烧炉。
秸秆具有挥发份含量高、水分变化较大、松散、能量密度低及分散、灰溶点低等特点, 锅炉及其燃烧设备在设计上具有一定的特殊性。
生活垃圾是由多种废物组成的混合物, 成分非常复杂。垃圾热值和物理成份随时间和地点有较大的波动, 含水量较高。对焚烧炉的要求较高。
焚烧系统是生物质能发电厂中最为关键的系统, 主要设备是锅炉。由于秸秆与生活垃圾不同的特点, 在发电项目中, 为保证物料燃烧充分、稳定, 综合考虑环保要求等各方面技术指标, 需采取不同的锅炉。一般而言, 在秸秆电厂中, 目前应用较多的为循环流化床锅炉和水冷振动炉排锅炉。生活垃圾焚烧发电项目中, 目前较多选用机械炉排炉。
秸秆焚烧后的烟气处理系统比较简单, 产生的灰渣含有丰富的钾、镁、磷和钙等营养元素, 是一种优质的有机化肥, 可以汽车外运, 实现灰渣的综合利用。
生活垃圾焚烧烟气处理系统由脱酸、脱硝、除尘、除二噁英和重金属等各独立单元组合而成, 最大化地处理去除存在于烟气中的各种污染物。垃圾焚烧后的飞灰因其成份复杂且含有毒成份和重金属, 经机械输送至飞灰稳定化车间, 在厂内固化处理达标后, 运送至环保部门指定的区域进行填埋处置。
秸秆和垃圾焚烧分别实行独立的在线监测系统, 各自反映焚烧后烟气处理的污染控制指标。
在秸秆与生活垃圾发电项目中, 两者焚烧炉的结构有较大差异。一体化项目中, 秸秆及生活垃圾需采取独立焚烧、分别排放, 统一管理的原则。
秸秆与垃圾焚烧发电一体化项目具有两者分开建厂时的所有特点, 在厂址选择与总体规划时, 需遵守各自的基本要求及现行国家标准的有关规定。标准选择及应用上, 宜就高不就低。由于单独建设的案例比较多, 技术也比较成熟, 对于厂址选择及总体规划的要求在此不再一一赘述。两类项目一体化后, 秸秆及生活垃圾都要往相同的地点运输, 对项目建设地点周围的交通提出了更高的要求, 设计单位应进行充分的调研, 与公路部门一起, 合理的组织交通, 避免对当地的交通及项目的运行造成不利的影响。
一体化项目的目的是:针对秸秆及生活垃圾处理的实际情况, 以“秸秆和垃圾统筹”、“城市和农村统筹”、“发电和供热 (视项目具体情况确定) 统筹”的“三个统筹”为设计理念, 建成秸秆与生活垃圾焚烧发电一体化项目。其中秸秆锅炉和垃圾焚烧锅炉独立设计厂房, 公共建筑及公用系统共用, 合二为一。
通过统筹合建的建设模式, 实现技术优化、管理协同、成本节约、“两厂合一”建设。
共用系统部分包括:办公楼、电力上网接入系统、高压电气系统、给排水系统、冷却水系统、压缩空气系统、通讯系统、烟囱及其它可共用部分系统;独立部分包括:燃料储存系统、燃料运输、输送系统、焚烧系统、发电系统、烟气净化系统、灰渣处理系统等。
一体化项目总平面布置主要是解决秸秆焚烧发电主厂房与生活垃圾焚烧发电主厂房的综合布置、秸秆与垃圾的运输、储存、上料等之间互相配合及又互不干扰的问题。
在布置主厂房时, 垃圾焚烧厂房一般采取常规的顺列式的布置方案, 依次为:垃圾卸料平台、垃圾坑、锅炉房、脱酸塔、布袋除尘器、引风机、烟囱。
烟气净化设施紧靠焚烧间, 采用室内配置。
烟气净化主要设备与焚烧炉采取一对一配置, 设备按烟气流向顺序布置。依次为脱酸反应塔、除尘器和引风机, 焚烧炉出口与脱酸反应塔进口相接, 引风机出口接至烟囱下部导入口。
烟气在线连续监测装置控制室布置在双管组合钢制烟囱下方、钢筋混凝土套筒的底层。
烟气净化间里布置有飞灰稳定化处理车间、石灰浆液制备、活性炭、装车间等及烟气净化设备。
秸秆焚烧线布置依次为:上料皮带、锅炉房, 炉后布置有烟道、旋风除尘器、脱硫塔、布袋除尘器、引风机及烟囱。为了与垃圾焚烧线有机结合在一起, 该布置与常规顺序布置不同, 脱硫、除尘设备与锅炉是折返式、平行布置, 烟气流向与锅炉内部相反。
秸秆焚烧及烟气处理设施布置在垃圾焚烧及烟气处理设施的尾部, 二者的汽机房、除氧间、控制室合并布置。锅炉补给水系统、加药系统及化学实验、分析系统均布置在垃圾卸料平台下面, 形成综合主厂房。
秸秆焚烧炉与垃圾焚烧炉共配置一座相互独立的钢内筒烟囱, 外包钢筋混凝土套筒。某一体化电厂主厂房布置见图1:
同常规电厂一样, 一体化项目总平面也是以主厂房为中心, 以工艺流程合理为原则进行合理布置。
因地形、场地条件不同, 电厂总平面布置千变万化。在进行一体化项目总平面布置时, 应遵循秸秆与生活垃圾电厂相应的设计规范, 场地条件允许时, 变配电设施、生活福利设施布置在汽机房A排外比较合适。循环水冷却设施宜靠近汽机房布置。根据风向, 合理布置秸秆料棚。交通条件允许时, 秸秆与生活垃圾出入口宜分开设置。
一般情况下, 一定的范围内, 秸秆来源及数量在设计前期已基本确定。电厂建设初期, 设计单位应进行充分的调研, 确定秸秆的种类及数量。除特许情况外, 秸秆焚烧线很少预留再扩建场地;由于城镇化速度加快, 城市规模不断扩大, 生活垃圾会越来越多, 垃圾焚烧线一般会考虑再扩建规划, 在厂区总平面布置时, 需考虑垃圾焚烧发电扩建场地。某一体化电厂总平面布置示意图见图2:
秸秆和垃圾发电一体化的建设方式, 可以实现办公场所、主控室、烟塔、泵房、水处理等辅助设施以及人力资源的共享, 有效降低投资和运维成本, 较好地提升项目效益。项目一体化建设与单个项目相比具有如下特点:
(1) 减少项目厂址的数量, 减轻当地土地规划的压力, 减少前期专题报告的编制工作。从而节省建设单位项目前期投入成本。
(2) 项目一体化后可以有效的减少项目的生产运行及管理人员:根据目前的运行水平及自动化程度, 经过调查已经运行的多个秸秆及垃圾电厂:以建设1×130t/h高温高压生物质水冷振动炉排炉+1×30MW高温高压抽凝式汽轮发电机组的秸秆电厂为例, 电厂需定员约60-65人;以建设规模为1×600t/d机械炉排炉+1×12MW凝汽式汽轮发电机组的垃圾电厂为例, 电厂约定员80-85人。当两者一体化后, 整个电厂约110-120人, 减少约30人。
(3) 节省厂区用地:项目一体化后, 汽机房及控制室、冷却塔及泵房区域、配电装置区域、水处理区域、辅助生产及附属建筑区 (如:检修、材料库等) 、厂前建筑区域等均可以合并建设, 比项目单独建设时共计可以节约用地达2.0hm2-2.5hm2。
(4) 项目一体化后, 很多设备可以互为备用, 可以大幅减少设备的数量, 从而节省投资。
(5) 减轻电力系统接入的压力, 减少厂外高压出线走廊, 有利于城镇规划。
(6) 方便企业自身的管理, 提高企业的综合管理水平, 也有利于政府部门管理和监督。
因秸秆发电与垃圾发电的排放标准、运营机制、国家补贴政策不同, 一体化项目的环境影响报告表、水资源论证等专题报告需分别编制、分别审查, 分别审批。两个项目可以采取“一班人马、同时申报、分别核准、一体化设计、同步建设”的原则, 同地施工建设。
生物质能焚烧发电具有其特殊性及公益性, 秸秆及生活垃圾无害化处理是我国环境保护政策的发展趋势, 焚烧发电是我国能源发展的重要方向。
随着技术的成熟、成本的降低及国家政策的支持, 该领域吸引了众多的投资公司。为了提高项目的经济效益, 充分发挥项目的社会效益, 在秸秆及生活垃圾均比较丰富的地区, 设计单位应积极主动配合政府及企业, 进行充分的论证, 积极有效的推进秸秆与生活垃圾焚烧发电项目的一体化建设, 提高生物质能发电项目的市场竞争力。
摘要：针对目前秸秆与生活垃圾电厂分别选址、独立规划的设计现状, 阐述二者分开建设时的缺点。根据各自特点, 探讨两者合并设计时综合主厂房布置与厂区总平面布置。分析秸秆与垃圾电厂一体化设计的特点, 建立秸秆与垃圾统筹、城市与农村统筹, 二者合二为一的设计理念, 实现电厂辅助、附属设施及人力资源的共享。提高城市建设管理水平。
关键词：秸秆电厂,生活垃圾电厂,一体化设计,总平面布置
[1] 武一琦.火力发电厂厂址选择与总图运输设计.北京:中国电力出版社, 2006.
[2] CJJ90-2009, 生活垃圾焚烧处理工程技术规范
[3] 建标[2010]78号.电力工程项目建设用地指标
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