生活垃圾爐排爐焚燒發電系統運營分析

代江燕，張美平，李 卓

（1.桑德環境資源股份有限公司，北京 101102；2.重慶市萬州區環境監測站，重慶 500000）

生活垃圾爐排爐焚燒發電系統運營分析

代江燕1，張美平2，李 卓1

（1.桑德環境資源股份有限公司，北京 101102；2.重慶市萬州區環境監測站，重慶 500000）

以我國中型城市1000t/d垃圾焚燒發電項目為例，分析了1～20年內的經濟評價指標，對內部收益率的影響因素進行敏感性分析，提高經濟效益的途徑主要包括提高發電量、關鍵設備效率、垃圾量和垃圾補貼價格，同時降低建設投資和運營成本。

生活垃圾；技術效益；經濟效益；發電量；敏感性分析

前言

技術和經濟效益是項目運營階段需要實現的兩大關鍵；控制技術指標和設備維護到位是實現經濟效益的兩大途徑。生活垃圾焚燒發電的關鍵技術指標包括垃圾處理量、垃圾熱值、主蒸汽流量、鍋爐效率、汽輪發電機效率等，設備維護的重點包括主要指標達到正常值，防止受熱面結灰，防止設備磨損和腐蝕，停爐維護等；評價項目經濟效益好壞的指標包括收益、運營成本、利潤和內部收益率。

生活垃圾焚燒發電系統項目的運營階段在設計和施工階段之后，需要實現技術和經濟兩方面的效益。技術效益建立在設備運行正常和工藝連鎖流暢的基礎上，表現為各項技術指標在正常工作范圍內，蒸發量、發電量等關鍵輸出指標達到設計要求。經濟效益在技術效益達成后實現，項目收支平衡，并能形成一定的利潤，各項經濟評價指標合理。在項目運營階段中，對各項技術指標的控制是項目成功運行的重點，對設備維護和故障處理是長期連續運行的保障，對項目經濟指標考核是評價項目運營好壞的關鍵；對影響財務內部收益率的各項因素敏感性分析是修正項目經濟收支平衡的重要參考。

1 運營技術指標分析

生活垃圾焚燒發電項目包括進料系統、焚燒系統、余熱利用發電系統、煙氣凈化系統、滲濾液處理系統、爐渣綜合利用系統、飛灰處理系統共七個系統。工藝流程見下圖。

工藝流程圖

進料系統、焚燒系統、余熱利用發電系統是項目的關鍵系統，決定了垃圾是否能安全焚燒，熱能是否能有效轉換為電能，項目是否能產生經濟效益，是否能持續運行。煙氣凈化系統、滲濾液處理系統、爐渣綜合利用系統、飛灰處理系統等四個系統處理處置垃圾前期焚燒過程中產生的廢氣、廢水和廢渣，排放指標需達到國家規定的排放標準。在不產生二次污染的前提下，廢渣還可綜合利用，具有一定經濟價值。進料、焚燒及發電系統中的指標是項目的關鍵運營指標（見表1）。

表1 項目關鍵運營指標表

各項技術指標的控制是項目成功運行的重點。垃圾進場量和垃圾熱值為實際發生數據，此兩項指標為設計基礎，當垃圾量和垃圾熱值在運行期內的最大值確定時才能確定焚燒爐機械負荷及熱負荷、鍋爐主蒸汽流量、汽輪機發電量等工程關鍵參數。

鍋爐主蒸汽流量指標為焚燒系統控制的關鍵指標，系統運行前設置主蒸汽流量的上限值和下限值，系統運行時，進料器速度、爐排速度、一次風及二次風流量等焚燒參數根據主蒸汽流量值進行連鎖調整。鍋爐主蒸汽流量是系統運營中的第一參照指標。

鍋爐效率是反應鍋爐性能的指示指標，進出口煙氣流量、溫度，除氧水流量、溫度、壓力，主蒸汽流量、溫度、壓力，出口氧含量，爐渣熱灼減率等參數是鍋爐效率的影響指標。

熱耗率和汽耗率是反應汽輪發電機性能的指示指標，冷凝器真空度、端差、凝結水過冷度等是汽輪機熱耗率和汽耗率。

為了使鍋爐和汽輪機達到預期的效率，各影響指標需確保在正常范圍內。根據實際爐排爐焚燒項目參數總結，鍋爐效率、汽輪機熱耗率主要影響指標分析見表2。

表2 鍋爐效率、汽輪機熱耗率主要影響指標分析表

表2中的效率影響值為實際項目測算總結得出，不同項目數據存在一定的偏差，但上升和下降的趨勢不變。

2 系統設備維護

設備維護和故障處理是長期連續運行的保障。焚燒發電系統運營時容易發生三大問題：1）主要指標不能達到正常值；2）受熱面和換熱面的積灰及腐蝕；3）設備故障，如爐排片退料不到位或卡死，水冷壁、過熱器及省煤器等受熱面泄漏，爐墻結焦、脫落，爐排片脫落，給料爐排及燃燒段爐排卡澀，給料斗內架橋，灰斗堵灰，撈渣機內不明物體爆炸及出渣機主驅動軸斷裂等。

針對上述問題，設備維護的重點包括：1）主要指標達到正常值；2）防止受熱面積灰；3）防止設備磨損和腐蝕；4）停爐維護。

主要指標要達到正常值，需在系統運行中密切關注表1中所示關鍵指標，確保在設定的參數范圍內運行設備；在垃圾熱值變化幅度大的情況下，需提前進行調節，避免鍋爐負荷大幅波動，將影響降到最低。

受熱面積灰主要是爐膛內積灰。目前影響停爐的主要原因就是爐膛熱負荷升高，受熱面因結焦嚴重而必須停爐清焦。要避免受熱面積灰問題，需合理開停爐，避免快速升降溫。

磨損嚴重和運行周期短是普遍存在的問題，主要表現在水冷壁、過熱器和省煤器的磨損、積灰，耐火材料脫落損壞，撈渣機的軌道磨損。設備磨損和腐蝕，傳熱效果降低，鍋爐效率下降，水平煙道排煙溫度；煙氣通道面積變小，在總風量變化不大的情況下，出口負壓增大，引風機電流增加，設備單耗增加。布袋除塵器發生糊袋現象，或脈沖清灰故障，引風機電流也會相應增加。要防止設備磨損和腐蝕，需要在設備的設計、采購

和安裝施工階段對其各項參數嚴格控制，尤其對設備的材料質量把關；在運營階段，設備的運行人員必須嚴格按照操作規程執行，并具備一定的異常事故處理經驗。

停爐維護的主要內容包括故障設備檢修、設備關鍵部位檢查、換熱面清灰、爐膛除焦、鍋爐保養五項。停爐維護是維持項目長期運行的重點和關鍵，在項目運營過程中應引起重視。表3為某生活垃圾焚燒發電項目2014年停爐維護臺賬。

表3 某生活垃圾焚燒發電項目停爐維護臺賬

3 運營期經濟效益分析

運行期的收益包括垃圾處理補貼費、上網發電收益、爐渣廢鐵等；運營期成本包括運行成本、大修費、折舊費、貸款利息等。

3.1 投資分析前提條件

以人口約為100萬人的中等城市為例。

取生活垃圾日產生量1kg/人；處理垃圾1000t/d（2×500t/d）；垃圾設計熱值1500kcal/kg；鍋爐參數：額定蒸發量2×42.5t/h；額定蒸汽出口壓力4.0MPa；額定蒸汽出口溫度400℃；鍋爐給水溫度130℃；鍋爐效率 81%；汽輪發電機2×10MW（汽耗率5.0kg/kW·h）。年上網電價0.65元/kW·h；垃圾處理補貼80元/t；年滿負荷運行小時為8000h；廠用電率為15%；年上網發電量108kW·h。

總投資4.3億元人民幣（其中注冊資金1.5億元）；銀行貸款2.8億元（年貸款利率6.55%，貸款期10年，2年建設期，8年等額還本付息，年還貸款4506萬元，其中年平均還貸利息1006萬元）。

年折舊2451萬元（年平均折舊率6%計，15年折舊，固定資產形成率95%計，10%殘值）；預提大修理費344萬元（按固定資產的0.8%預提）。

3.2 運營收益

垃圾處理補貼費33萬t/a×80元/t = 2640萬元/a；供電收益33×104×280×0.65 +（108- 33×104×280）×0.43 = 6470.36萬元/a；爐渣收益360萬元/a。

3.3 運營成本

包括工資、辦公費、消耗品費等，共計1500萬元/年。

該1000t/d生活垃圾焚燒發電項目投產后1～20年的經濟指標預測分析見表4。

從表4可見，前20年總可分配利潤85,029萬元，每年平均分配利潤4251.45萬元；前20年自有資金投資回報率28.3%；靜態回收年限約為投產后7年。表明1000t/d的生活垃圾焚燒發電項目在達到設計垃圾處置量和發電量的情況下，能取得一定的經濟效益。項目前期有一定經濟壓力，但在借款償還期后，若項目持續良好運行，隨時間增加利潤也逐年增加。因實際項目參數定量情況不同，為了進一步分析垃圾量、垃圾處理補貼單價、發電

量、建設投資和運營成本等不確定因素對項目經濟效益的定性影響，選定了內部收益率為指標，整理出各個不確定因素對內部收益率的敏感性分析數據（見表5）。

表4 經濟指標預測分析表 （單位：萬元）

表5 1000t/d生活垃圾焚燒發電項目內部收益率敏感性分析表

各因素敏感性分析表明，不確定因素對內部收益率的影響大小排序為：發電量＞建設投資＞垃圾處理量＞運營成本＞垃圾處理補貼單價。當垃圾處理量、發電量和垃圾處理補貼單價增加時，內部收益率也隨之增加，指標與不確定因素成正相關；當建設投資和運營成本增加時，內部收益率隨之減少，指標與不確定因素成負相關。發電量是影響內部收益率的關鍵指標，該指標數值與垃圾入爐熱值、鍋爐效率、汽輪發電機效率成正比，即，當垃圾入爐熱值高，鍋爐和汽輪發電機效率高時，發電量相應也高。要提高項目的經濟效益，在建設階段需在保證工程質量的同時盡可能地降低建設投資，在運營階段主要關注：1）在爐排和鍋爐允許的熱負荷范圍內，提高垃圾熱值，并盡量維持熱值在穩定值；2）控制技術指標，系統維護設備到位，盡量提高鍋爐和汽輪發電機等設備的效率，提高項目發電量；3）合理使用消耗品，減少人工費和管理費等，盡量降低運營成本；4）在項目允許的范圍內提高垃圾處理量，爭取合理的垃圾處理補貼單價。

4 結語

隨著我國城市生活垃圾產生量的日益增長，生活垃圾焚燒發電項目的推進也隨之加快。項目運營階段是設計和施工階段的延伸，前期的成果和問題都在此階段反應，運營質量是項目成敗與否的關鍵。在運營階段實現技術和經濟效益，需要重點控制各項技術指標，重視系統設備維護和故障處理，實時記錄和觀測經濟考核指標并嚴格控制和調整對經濟效益影響大的發電量等不確定因素。好的生活垃圾焚燒發電項目，在具備了好的技術和經濟效益的基礎上，也能形成好的口碑和可持續發展的趨勢，產生好的社會效益。品質好的運營項目形成群體效應，才能促進生活垃圾焚燒發電行業不斷向更好地方向發展。

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Operation Analysis on Grate Furnace Incineration Generating System of Domestic Refuse

DAI Jiang-yan, ZHANG Mei-ping, LI Zhuo
(Chongqing Wanzhou District Environmatal Monitoring Station, Chongqing 500000, China)

A case study of 1000t/d refuse incineration generating project, the paper analyzes the economic evaluation index during 1-20 years, makes sensitive analysis on influence factor of internal benefit rate. The approach of economic benefits includes the increase of generating capacity, key equipment efficiency, the amount of garbage, the garbage allowance price and reduction of construction investment and operation costs.

domestic refuse; technical benefit; economic benefit; capacity of generating power; sensitive analysis

X799.3

A

1006-5377（2015）10-0064-04