生活垃圾焚燒發(fā)電廠能耗評價指標研究

1、2 0 1 5年 第 2期 ( 總第 3 8 9期)節(jié) 能 EN ERGY C0NS ERVATI ON 生活垃圾焚燒發(fā)電廠能耗評價指標研究 劉 欣 艷 ( 北京市環(huán)境衛(wèi)生設計科 學研 究所 ， 北京 1 0 0 0 2 8)摘要 ： 通過分析 生活垃圾 焚燒發(fā) 電廠的 工藝特 點， 從作為 生活垃圾 處理廠的綜合能耗和作為發(fā) 電廠的 供 電能耗 兩方面 ， 確 定 了生活垃圾 焚燒發(fā) 電廠能耗 評價指標 為 ： 單位處理 綜合 能

2、耗 、 單位 產品 綜合能 耗 、 單位垃圾供 電量 、 供 電煤耗等 。依據 1 O座生活垃圾 焚燒發(fā) 電廠的能耗數據 ， 研 究 了能耗 評價指標 的相 關性 ， 認為單位 處理 綜合 能耗與單位垃圾供 電量組合或 者單位 處理綜合 能耗與供 電煤耗組 合作 為生活垃圾焚燒發(fā) 電廠的 能耗評價 指標。單位產品綜合 能耗 與其他三 項顯著相 關 ， 不 宜與其他 考核 指標 同 時 使 用 。關鍵 詞 ： 生活垃圾 ； 焚燒 ； 發(fā)

3、電； 能耗 中圖分類號 ： X 7 0 5 文獻標 識碼 ： B 文章 編號 ： 1 0 0 4— 7 9 4 8 ( 2 0 1 5 ) 0 2— 0 0 2 7— 0 4 d o l ： 1 0 3 9 6 9 ~． i s s n ． 1 0 0 4— 7 9 4 8 ． 2 0 1 5 ． 0 2 ． 0 0 7引言 發(fā)電。生活垃圾焚燒發(fā) 電廠的工藝圖如圖 1 所示 。生活垃圾焚燒處理具有無害化徹底 、 減量化效 果 明顯 的

4、特點 ， 利用燃燒熱發(fā)電則垃圾資源化程度 較高 ， 而且適合大規(guī)模集 中快速處理生活垃圾 ， 因 此隨著城市化 的加速 ， 生活垃圾焚燒發(fā)電廠在國內大中型城市發(fā)展迅猛。 目 前 ， 有關生活垃圾焚燒廠 的研究大多在于燃燒 爐技術 、 發(fā)電機組效率 ， 污染 物控制和治理技術¨， 關于生活垃圾焚燒發(fā) 電廠 能耗方面的研究主要討論 了發(fā)電效率 ， 而能 耗特征方面 的研究 較少_ o。隨著清 潔生產 、 節(jié)能 減排工作在垃圾處理

5、業(yè)的全面開展 ， 必須對生活垃 圾焚燒發(fā) 電廠進行節(jié)能評估 j ， 因此， 有必要對生 活垃圾焚燒發(fā)電廠的能耗情況進行分析， 提出現(xiàn)階段 生活垃圾焚燒發(fā)電廠的能耗評價指標及計算方法。通過分析生活垃圾焚燒發(fā) 電廠的工藝特點 ， 從 作為生活垃圾處理廠的綜合能耗 和作 為發(fā) 電廠 的供電能耗兩方面確定其能耗評價 指標 ， 并依 據 1 0座生活垃圾焚燒發(fā)電廠的能耗數據 ， 通過相關性分 析篩選合理有效的評價指標。1生活 垃 圾焚燒 發(fā) 電

6、廠 工藝 在生活垃圾焚燒發(fā)電廠 ， 生活垃圾于料倉儲存 一 周左右進行降解脫水 以提高入 爐垃圾熱值和燃 燒效率 ， 然后進入焚燒 爐燃燒處理 ， 同時將垃圾 中的化學能轉化為熱能 ， 鍋爐利用熱能將水轉變成一 定壓力和溫度的熱蒸汽 ， 熱蒸汽推動汽輪發(fā)電機組 圖 1生活垃圾焚燒發(fā) 電廠工藝 圖 網 2生活垃圾焚燒發(fā) 電廠能源消耗情況 某垃圾焚燒廠設計 2條 日焚燒 垃圾 8 0 0噸爐 排 爐 焚燒 線 ， 配 置 2臺 1 5 MW

7、 的凝 汽 式 汽 輪 發(fā) 電 機組 ， 設計年發(fā)電電量約 2 ． 2 億 k Wh 。2 0 1 3年 ， 該 廠處理生活垃圾 7 4 ． 2 萬 t ， 發(fā)電量為 2 ． 4 6 億 k Wh ，上 網電量 2 ． 0 3億 k W h 。在生活垃圾焚燒發(fā) 電廠 ，輸入能源包括生活垃圾 、 柴油、 汽油、 新鮮水等 ， 輸 出的能源為電能 。該 廠各個工藝環(huán)節(jié)的運行 電力 都來 自廠內自發(fā)電。該廠 2 0 1 3年能源消耗 網絡圖如

8、 圖 2所 示 。3能耗評價指標 在生活垃圾焚燒發(fā)電廠進行燃燒 的生活垃圾 不僅僅是焚燒處理對象， 而且是進行發(fā)電的能量來 源 ， 在此不僅對生活垃圾進行無害化處理 ， 而且將 生活垃圾 中的化學能轉化為電能。因此 ， 生活垃圾 焚燒發(fā)電廠能耗主要為： 作為生活垃圾處理廠的能 耗 ； 作為發(fā)電廠的能耗 。2 0 1 5年 第 2期 ( 總第 3 8 9 期 )節(jié) 能 E NERGY CoNS ER VAT【 0N 一 2 9 一

9、 式中：一供 電煤耗 ， 千克標準煤／ k wh ；一 上網供電量 ， k Wh 。3 ． 3單 位垃 圾供 電量 單位垃圾供電量依據式 ( 8 ) 計算。W W=( 8 )式中： w一單位供電量 ， k wh ／ t 。4實例 分析 表 1 中列出 2 0 1 3年 l 0座 同類型生活垃圾發(fā) 電廠能源消耗量和發(fā)電量、 上網電量的統(tǒng)計數據及 其能耗特征計算結果。表 1生活垃圾發(fā) 電廠能源消耗量和發(fā) 電■、 上 網電量 的統(tǒng)計 數據

10、及其能耗特征計算結果 5結 果討 論 5 ． 1單位處理綜合能耗 從表 1 可以看 出， 廠 1 0的單位處理綜合能耗 最低 ( 4 ． 6 8 千克標準J 煤／ t ) ； 廠 2 最高( 7 ． 6 0 千克標 準煤／ t ) ； 1 0座廠 的平均值為 5 ． 9 8千克標準煤／ t 。廠 1 的單位處 理綜合能耗 為 7 ． 0 1 千 克標 準' ) 7 j ~ ／ t ，能耗較高。單位處理綜合能耗反映 的是處理垃圾

11、所直接消耗掉的能源 ， 這時垃圾不是輸人能源而是 處理對象 ， 該指標越低越節(jié)能。當生活垃圾焚燒發(fā) 電廠與填埋 、 堆肥技術等其他類型的垃圾處理技術 比較能耗情況 時， 適宜用 單位處理 綜合能耗來 評 價 ， 填埋 、 堆肥技術處理生活垃圾 的單位處理綜合 能耗大約為 1 ． 4 2 、 5 ． 9 2千克標準煤／ t ， 比焚燒發(fā) 電廠處理能耗低 。但是 ， 生活垃圾焚燒發(fā)電廠所消耗 電量來 自廠 內垃圾發(fā) 電， 依據 圖 2數據可

12、 以計算 出， 廠 1自用 電占綜合能耗 的 9 4 ％， 因此 自用 電是生活垃圾 焚 燒發(fā) 電廠運行能耗的主要部分 。如果綜合 能耗計 算過程僅計人外來輸入能量不包括 自用電， 則單位 處理能耗僅為 0 ． 4 0千克標準煤／ t ， 比填埋、 堆肥技 術單位處理綜合能耗要低得多。5 ． 2單位產 品綜合 能耗 從表 1 可以看 出， 廠 l 0的單位產 品綜合 能耗 最低 ( 0 ． 0 1 6 6 千 克 標 準 煤／ k W

13、h ) ； 廠 4 最 高 ( 0 ． 0 2 9 6千克標準~／ k W h ) ； 1 0座 廠 的平均 值為 0 ． 0 2 3 2 千克標準 煤／ k W h 。廠 1的單位產 品綜合 能耗為 0 ． 0 2 5 6千克標準煤／ k Wh ， 能耗較高 。單位 產品綜合能耗是指生活垃圾焚燒發(fā) 電廠上網供 電 所消耗的綜合能耗 ， 垃圾不計入能源計算范 圍， 該 指標 越低 越節(jié) 能。與燃煤 火力 發(fā) 電廠供 電能耗 0 ． 3

14、4千克標 準煤／ k Wh _ 9相 比生活垃圾焚燒發(fā) 電 廠的產品能耗很低 ， 2 0 1 3年廠 1 利用垃圾發(fā) 電相 當于替代 6萬 t 燃煤 ， 由此可 以看出 ， 生活垃圾 焚 燒發(fā)電廠實現(xiàn)了廢物資源化 ， 節(jié)約了燃煤消耗。5 ． 3供 電煤耗 從表 1 可以看出， 廠 5的供電煤耗最低( 0 ． 4 8 7千克標準煤／ k Wh ) ； 廠 4 最高 ( 0 ． 8 1 3千克標準煤／k W h ) ； 1 0座 廠 的平

15、均 值 為 0 ． 6 6 5千 克 標 準 煤／k W h 。廠 1的供 電煤 耗 為 0 ． 6 2 5千 克 標 準 J 煤／k W h ， 煤耗較低。供電煤耗是生活垃圾廠能量轉換 情況 的反映 ， 垃圾計入能耗范 圍， 該指標越低越節(jié) 能。當生活垃圾焚燒發(fā)電廠與燃煤發(fā)電、 矸石發(fā)電 等其他類型發(fā)電廠比較能耗時 ， 適宜用供 電煤耗來 評價。值得注意的是 ， 生活 垃圾 ( 濕基 ) 低位熱值 大約 5 0 0 0～ 6 0 0