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垃圾熱值與垃圾發電項目技術經濟分析比較

2019-09-13 10:23:07來源:土木工程網 閱讀量:19592

導讀:余熱鍋爐蒸發量是根據入爐燃料熱量扣除各種熱損失,再根據鍋爐給水參數計算得出。A市項目的焚燒爐和余熱鍋爐技術成熟,對于同類項目設計參數選取偏差很小。
  垃圾焚燒在國內發展近二十年較為成熟,目前垃圾發電項目多采用BOT模式。該模式中建設單位追逐較高垃圾處理費和國家優惠的上網電價,重視經濟效益評價而忽視基礎數據的真實客觀性。導致經濟評價偏差。本文通過對政策論述,同時結合一則項目技術經濟分析偏差的案例分析。
 
  1 上網電價補貼政策說明
 
  2012年發改委出臺的《關于完善垃圾焚燒發電價格政策的通知》(發改價格[2012]801文)規定:以生活垃圾為原料的焚燒發電項目均按其入廠垃圾處理量折算成上網電量進行結算,每噸生活垃圾折算上網電量暫定為280千瓦時,并執行全國統一標桿電價每千瓦時0.65元(含稅);其余上網電量執行當地同類燃煤發電機上網電價。同時規定當以垃圾處理量折算的上網電量低于實際上網電量的50%時視為常規發電項目,不享受價格補貼;當折算上網電量高于實際上網電量的50%且低于實際上網電量時以折算的上網電量作為垃圾發電上網電量;當折算上網電量高于實際上網電量時以實際上網電量作為垃圾發電上網電量??梢钥闯觯?br /> 
  (1)上網電價統一執行0.65元/kwh的標準,不再執行原補貼。
 
  (2)上網電量按入廠垃圾處理量折算,每噸生活垃圾折算成上網電量為280kwh。
 
  (3)電價計算方法:每噸生活垃圾折算成上網電量的280kwh這部分,執行標桿0.65元/kwh的價格,其余上網電量執行當地燃煤機組上網電價。
 
  該文件不僅明確了補貼電價,同時強調280kwh/t垃圾的折算標準。防止企業借垃圾發電的新能源之名行常規能源發電之實。
 
  2 案例基礎數據
 
  A市地處中部偏西地區。項目配置2×400t/d焚燒爐+1×12MW汽輪發電機組,焚燒爐采用機械爐排爐。根據項目可研報告,年均發電量13496萬kwh。年垃圾處理量26.66萬t??鄢龔S用電20%,上網電量為10796.8萬kwh,則每噸垃圾的上網電量為10796.8÷26.66=404kwh/t垃圾。此數值與發改委文件中的280kwh/t垃圾差別較大,約1.5倍。
 
  項目配置1臺12MW的汽輪機,發電機配15MW??裳袌蟾嬷邪l電量數據13496萬kwh考慮了超工況。即使按照12000萬kwh計算,扣除廠用電20%,上網售電量應該是9600萬kwh,那么每噸垃圾上網電量為9600÷26.66=360kwh/t垃圾,還是大于發改委文件中280kwh/t垃圾。
 
  3 案例分析
 
  首先發改委的文件中280kwh/t垃圾的折算標準是合適的。這可從另一項目證實。B市生活垃圾焚燒發電項目位于東部省份。該項目設計規模4×500t/d焚燒爐+2×18MW機組,焚燒爐和余熱鍋爐的爐型基本同A市。該項目達產期每年垃圾處理量為73萬t,發電量為26600萬kwh,扣除廠用電,上網電量為21279萬kwh。每噸垃圾的上網電量為21279÷73=291kwh/t垃圾。這個數據和發改委文件基本符合。作為國家層面的政策文件是建立在調研現有項目實際運營數據的基礎上得出的,具有代表性。
 
  其次分析A市項目機組選型。根據垃圾處理量和設計垃圾熱值計算出鍋爐蒸發量,得出出汽輪機進汽量,再根據汽輪機進汽量和抽汽量計算出功率。A市項目額定工況下汽輪機主要參數如下:
 
  (1)進汽量70t/h,主汽參數3.8MPa,390℃,主汽焓3194.32kJ/kg;
 
  (2)一、二次風蒸汽空氣預熱器加熱蒸汽抽汽量5.3t/h,抽汽參數0.9MPa,179℃,抽汽焓2782.58 kJ/kg;
 
  (3)凝汽器真空0.006MPa,進凝汽器的汽焓2567.51 kJ/kg
 
  由熱力數據計算得到汽機額定工況下功率為11344kW,因此選擇12MW機組合理。
 
  因此造成該項目每噸垃圾折算上網電量遠大于發改委文件數值的合理解釋是垃圾設計熱值偏高。在既定汽輪機進汽量和進汽參數、抽汽量和抽汽參數、排汽量和排汽參數下機組選型是確定的。抽汽參數由鍋爐工況確定。如果汽輪機功率大則進汽量也應放大。汽輪機進汽量取決于鍋爐蒸發量,其由進爐垃圾量和垃圾設計熱值確定。在垃圾處理量確定后設計熱值決定鍋爐的蒸發量,從而決定機組功率。
 
  余熱鍋爐蒸發量是根據入爐燃料熱量扣除各種熱損失,再根據鍋爐給水參數計算得出。A市項目的焚燒爐和余熱鍋爐技術成熟,對于同類項目設計參數選取偏差很小。給水參數也是確定的,熱平衡計算中各種熱損失通常取經驗值。因此入爐燃料熱量是很重要的影響因素。垃圾處理量確定后入爐燃料的熱量就是入爐垃圾量乘以熱值。所以A項目設計熱值選取偏大導致計算的噸垃圾上網電量遠大于發改委文件給出的折算標準。
 
  該項目設計熱值是6700kJ/kg。雖然此值是投產后第9年的熱值但仍較高。A市地處發展水平不高的中西部,盡管有垃圾倉儲存數天去除水分提高熱值的措施,也難以使入爐垃圾熱值較大提高。而地處東部經濟發達省份的B市按項目投產第10年后的設計熱值為6280 kJ/kg。B市位于發展水平較高的長三角地區,其垃圾可燃成分較高,設計熱值仍較保守。
 
  4 結論
 
  政策的意圖在于明確垃圾焚燒的目的是處理垃圾而非追求發電補貼。不管是垃圾處理補貼費還是上網電價最終都折算成垃圾處理量來結算,在一定程度上防止企業為發電添加其他燃料,且在垃圾量和垃圾熱值不具備條件時盲目建設項目。280kwh/t垃圾的折算標準是在調研了國內諸多運營項目的基礎上得出,有廣泛代表性。且文件中預留了垃圾熱值提高的空間。目前城市快遞量急劇增長,垃圾熱值有上升趨勢,但在一段時間內進入垃圾處理系統內高水分的組分比例仍較高。
 
  通過對該案例的分析可知項目前期調研非常重要。垃圾產量和垃圾熱值等基礎數據對項目運行的技術經濟指標都有重要影響。垃圾量達不到設計規模時焚燒爐低負荷運行,燃燒效率低下,產生更多污染物,加重煙氣凈化系統負擔。而把設計熱值定在較高點會在前期實際熱值較低時投加輔助燃料,并產生項目經濟效益較好的認識偏差。

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