郭云高 中國循環經濟協會電力分會 鄒桂金 中國環境保護公司 王元珞 杭州錦江集團有限公司
曹德標 江蘇天楹環保能源股份有限公司 張益 上海市環境工程設計科學研究院有限公司
雖為電廠,但垃圾焚燒電廠的目的是處理廢棄物兼顧發電,火電行業的“能效”對標的方向不適合垃圾焚燒發電產業,需要建立符合垃圾焚燒發電產業特點的對標體系。“處理利用效率”兼顧處理水平和利用效率,可以比較好地引導垃圾焚燒電廠做好處理廢棄物的工作,并基于這一方向提升運營管理水平。
垃圾焚燒發電產業已初具規模,并仍在快速增長。截止目前為止,我國已經投運和在建的垃圾焚燒電廠有150多家,日處理能力達15萬t左右。按產業規劃,到2015年底,這個數字將變為300多家,日處理能力達到45萬噸左右。
產業規模快速增長,投產項目不斷增多,運營管理越來越重要。一般而言,垃圾焚燒發電項目(包含前期審批)建設周期為2~3年,而運營周期達15~30年,通過經營管理取得社會效益、環保效益的同時,企業合理回收投資是建設項目的最終目的。可以說企業投資成本能否回收,能否達到預期的盈利水平,乃至垃圾焚燒能否成為一種讓政府和公眾認可和放心的城市生活垃圾處理手段,都取決于垃圾焚燒電廠的運營管理水平。企業通過自身的努力,在提升運營管理方面可以做很多工作,但會陷于缺乏參照、自設目標,缺乏認可、自證實現的局面,往往會因為自身懈怠而流于形式。
行業對標以全行業為背景,比較得出切實可行的標桿,用行業力量和預期引導企業根據標桿找差距、找原因、找辦法,最終與標桿看齊不斷進步,在同業間形成比學趕幫超的局面。為此,起源于20世紀70年代的美國的對標活動,最初是人們利用對標尋找與別的公司的差距,把它作為一種調查比較的基準的方法。后來,對標管理逐漸演變成為企業通行尋找最佳案例和標準,加強企業內部管理的一種方法。
“能效”對標是火電等傳統能源行業普遍采用的方法,其核心是提高能源轉化效率,追求經濟效益。通過”能效”對標,火電企業挖潛力,想辦法,節能降耗,不斷提升運營管理水平,全行業的發電煤耗水平不斷刷新,平均發電煤耗不斷降低,主流機組容量從100MW發展到現在的600MW,1000MW平均發電煤耗從400g/kWh左右水平發展到280g/kWh,取得了巨大的成就。
垃圾焚燒發電產業可以借鑒火電行業通過對標提升運營管理水平的成功經驗。學習火電廠通過開展行業機組競賽的方式,找出“能效”最高,發電煤耗最低的標桿水平和平均水平,使企業在找到自己位置的同時明確努力的方向,通過分析原因分享經驗的方式,在全行業形成比學趕超互相促進共同進步的局面。
但是一些隸屬發電企業集團的垃圾焚燒電廠按照要求,嘗試參與“能效”對標工作時,出現了一些問題。
雖然都是電廠,但垃圾焚燒電廠的根本目的是處理廢棄物,而不是發電。由于垃圾性狀和煤差異很大,垃圾焚燒項目在設計思路上與火電廠有很大差異,不能將能效作為重要的設計指標。
(1)垃圾焚燒項目對二次污染的控制要求極為嚴格,因此垃圾焚燒發電項目在設計上更多的要考慮防治二次污染的要求。例如:為了滿足在爐膛內抑制二噁英的產生,焚燒爐設計上必須滿足3T的要求,為此需要增大絕熱爐膛面積和增加煙氣含氧量,第一煙道不能設置屏式過熱器等,這些都會導致能效的降低。
(2)垃圾焚燒煙氣中HCl含量遠比火電廠的高,腐蝕性比煤電廠煙氣也大很多,由此帶來鍋爐設計思路上的巨大差異。例如由于煙氣露點的降低,垃圾焚燒鍋爐尾部設計排煙溫度需要比常規燃煤鍋爐高出40~50℃,以避免低溫腐蝕。
(3)垃圾與煤不同,其熱值在垃圾焚燒項目運行過程中會逐漸升高,為此在設計階段,一般要求將垃圾設計熱值MCR點選擇在8~10年后垃圾將達到的熱值點,這會導致在項目運行前期入爐垃圾熱值低于設計值,造成鍋爐效率降低。
目的不一樣,導致垃圾焚燒電廠不能象火電廠那樣,從設計上將能效放在至高無上的位置。而在運行中當能效與污染防治出現矛盾時,必須首先滿足后者的要求。因此將“能效”作為垃圾焚燒項目唯一的判斷標準是不合適的。垃圾焚燒發電產業要開展對標工作,需要建立符合垃圾焚燒電廠特點的對標體系。
從運營要求來看,垃圾焚燒電廠要同時滿足兩個方面的要求:一是處理好城市生活垃圾;二是充分利用焚燒垃圾產生的能量。處理為主,利用為輔,都很重要,處理不好,就無法生存,利用不好就難以發展。評價垃圾焚燒電廠的運營管理水平,必須兼顧考慮處理水平利用效率,也就是“處理利用效率”。
同為發電,垃圾焚燒發電等利用廢棄物發電的目的是處理廢棄物,在處理好廢棄物的基礎上,充分利用熱能發電。都是對標,能效對標的目的是引導企業提升能源轉換效率,同時兼顧環保問題。處理利用效率對標的目的是引導企業在處理好廢棄物的基礎上提高發電效率。
垃圾焚燒電廠的生產流程可以形象地概括為“一進四出”,既吃進垃圾,排出爐渣、排放飛灰、排放煙氣(交換產生熱量后)、產生滲濾液。處理利用效率的指標必然從“四出”中綜合分析產生。
既然是廢棄物處理項目的評價體系,必然要遵循綜合利用的指導原則既無害化、減量化、資源化,所以無害化、減量化程度自然成為處理水平的標準和依據,資源化程度是利用效率的標準和依據。因此,“處理利用效率”中的處理水平應該由“四出”的指標來綜合確定,利用效率應該由“噸垃圾產熱量(也可換算成噸垃圾發電量)”來描述,因為“噸垃圾產熱量”更直接,可以統一包括供熱電廠,也很容易通過垃圾焚燒電廠熱電轉換率平均水平折算成“噸垃圾發電量”,所以選擇“噸垃圾產熱量”更合適。加上電廠常規指標“系統年運行小時數”和“廠用電率”,可以形成如下垃圾焚燒電廠處理利用效率對標體系:
(1)噸垃圾處理成本(元/ t)
噸垃圾處理成本=年生產運行總費用/年入廠垃圾總量
(2)入廠噸垃圾產熱量(kJ/t)、入廠噸垃圾發電量(kWh/t)
入廠噸垃圾產熱量=(年產汽量×年蒸汽平均焓值-年給水量×年給水平均焓值)/年入廠垃圾總量
入廠噸垃圾發電量=(年發電總量+年供熱折算電量)/年入廠垃圾總量
(3)熱灼減率(%)
P=(A-B)/A×100%
式中:P-熱灼減率;A-干燥后的原始焚燒爐渣在室溫下的質量(g);B-焚燒爐渣經600±25℃3h灼熱,然后冷卻室溫后的質量(g)。
(4)系統年運行小時(h)
(5)飛灰產生率(%)
飛灰產生率=年出廠飛灰總量/年入爐垃圾總量
(6)廠用電率(%)
廠用電率=(年發電量-年上網電量)/年發電量
在各指標的定義中,如下幾個指標特別值得關注:
(1)熱灼減率。是評價減量化水平的指標,可以客觀真實地反映垃圾的燃盡情況,通過該指標來評價減量化水平最直接最真實,并且不受垃圾品相的影響,甚至可以間接地反映爐膛的燃燒水平,也可以間接地反映無害化程度。當然這要建立在科學合理取樣基礎上。
(2)噸垃圾直接處理成本。是直接評價電廠處理廢棄物盈利能力的指標,不是越大越好,也不是越小越好,要與煙氣排放標準,滲濾液處理標準,飛灰處理方式等邊界條件綜合起來考慮。
(3)噸垃圾產熱量/發電量。是直接評價電廠利用廢棄物盈利能力的指標,應該是電廠管理者十分關注的指標,在滿足處理水平的基礎上,越高越好。
對標工作的主要目的不應該只是樹標桿發獎牌給企業榮譽,是借助行業力量理出行業平均水平和標桿水平,供政府制定政策參考,讓企業找到比學趕超的方向,促進行業的進步與發展的目的。
另外,借助其他行業經驗,垃圾焚燒發電產業完全可以通過“噸垃圾直接處理成本”和“噸垃圾產熱量/發電量”指標的對比分析,可以判斷出“垃圾處置費”和“每噸垃圾折算上網電量”的標準是否合適,并建議政府調整相關政策。
當然,為打消一些垃圾焚燒發電廠的顧慮,早期對標結果的公布要與參與對標電廠協商,不給企業造成太大的壓力,避免數據造假,保證結果真實反映行業水平,選擇只公布平均水平和前三名的做法。
行業對標工作是企業借助行業力量立標桿、找方向,找基準、標定行業水平的工作,對內可以產生動力,促進提升;對外可以展示成就和水平,是一件十分有意義的事情。
處理利用效率對標體系比較好地解決了評價垃圾焚燒發電等廢棄物發電企業運行管理水平的問題,通過完善發展,可以成為廢棄物發電產業對標工作的方向。