城市垃圾热解气化设计方案(3)

2019-05-26 22:00

税减免和免增值税的优惠政策。

垃圾热解技术市场化主要是和现在通行的垃圾焚烧竞争市场,虽然垃圾焚烧有很多缺陷,在社会上有很多质疑,但在近年来垃圾围城没有很好的解决办法,尤其是中国城市化进度加快大城市用地紧张的大背景下还是得到了迅速发展。这从垃圾焚烧由不到5年时间就从垃圾处理份额的2%上升到10%左右就是一个很好的体现。2007-2009年环保行业创投与私募股权投资市场共发生投资案例19起,其中投向垃圾处理业的有12起,所占比例达到 63.0%,投资披露的总金额达到2.56亿美元。

我国生活垃圾焚烧厂地区分布 地区 数量(座) 规模(吨/日) 比例(%) 广东省 18 15915 17 浙江省 18 13260 14 江苏省 15 13080 14 直辖市 10 12595 14 其他地区 39 37540 41 合计 100 92390 100 五、垃圾热解与焚烧技术的对比 ? 技术对比

垃圾热解气化和垃圾焚烧的区别和优势 垃圾热解气化 垃圾直接焚烧 处理过程中产生大量的含有二噁过程没有二噁英的生成条件,极少英,重金属的烟尘,不能适应越来的烟尘,重金属全部固化。可满足越严格的环保标准。在有氧条件下越来越严格的国际和国内环保标准 焚烧,产生大量二氧化碳,对环境不利 需要增加辅助处理设施(如对氮氧无需增加辅助设施 化物、二噁英等处理) 设备投资小、占地少(25-30万∕设备投资大(60—70万元∕吨垃吨垃圾)设备使用寿命20年以上 圾)设备使用寿命10—15年 可处理多种固体废弃物(生活垃圾、工业垃圾、医疗垃圾等危险性以城市生活垃圾为主 废物)。含水量高达60%左右的低热值固体废弃物 有大量的国外专利使用费(三菱西格所有设备全部是自有专利技术 斯等) 装置产生能效较高,处理热利用产生能效较低,热利用率:80%以率:85 - 90%,可以制造工业燃气下,装置只可以发电 也可以加装发电装置发电 现有工艺只能在装置运行期间不断装置运行期间不用添加助燃物 的加煤或重油,即增加运营成本又被相关主管部门定性为小火电 热解装置每吨垃圾最低可以产生2000大卡以上热值的燃气2000立方米,效益是焚烧方式的3倍以上 ? 环保对比

常规焚烧垃圾发电最多也就能达到每吨垃圾发电300度左右,经济效益低 从1985年深圳市建成第一座日处理量为300吨的生活垃圾焚烧厂,到2010年11月北京在门头沟区鲁家山开工建设日处理量3000吨的国内最大垃圾焚烧厂,垃圾焚烧发电在国家政策支持下取得了飞跃式的发展。但目前垃圾焚烧发电项目最大的风险为民意风险,对此政府方面既要推广垃圾焚烧发电,又必须对民众的抗议做出一定让步,因此频频出现垃圾焚烧发电项目停建现象。2009年国内爆发多起反对生活垃圾焚烧发电的群体性事件,北京六里屯、江苏吴江、广东番禺三地因为民众的强烈反对,已经建成和拟建的垃圾发电厂被迫下马和缓建。

垃圾焚烧会产生二噁英危害已广为人知,垃圾焚烧最危险的可能还不是二噁英,而是飞灰中的重金属及其化合物,从低沸点的汞、铅、镉到其他高沸点的重金属,都具有强烈的潜在毒性。汞,具有低熔点39℃、沸点356.58℃的特殊物理化学性质,在垃圾焚烧的过程中,90%以上将随烟气排放到周边的大气中。清华大学聂永丰教授认为,焚烧飞灰是一种同时具有重金属高浸出毒性和二噁英类物质高毒性当量的双重危险废物,而且富集了焚烧过程中92%的二噁英排放量。按照住房和城乡建设部的统计,我国2008年74座城市生活垃圾焚烧厂,日处理能力5.16万吨,年处理量1570万吨,按焚烧一吨垃圾产生5%飞灰的比例计算,2008年飞灰的产生量应为78.5万吨。按照环保要求,飞灰由于含有超量有毒有害物质,应按危险废物处置,处置成本高达1800元/t左右,即每吨垃圾处理成本要增加数十元到上百元。而这一费用大部分被忽视。由于我国现有的垃圾焚烧标准并没有控制可吸入颗粒物PM10、PM2.5(粒径10微米、2.5微米),实际上垃圾焚烧带来的威胁可能更大,原因是PM2.5通过呼吸道进入人体后难以再呼出,超细颗粒沉积在肺部深处甚至进入血液循环,其所携带的污染物直接威胁人体。

垃圾处理作为城市环保项目,应该把环保无害化作为首要任务。由于垃圾焚烧以处理温度850℃为标准线,所以后续的飞灰二噁英重金属等污染物只能异地处理,还有很大一部分排放在大气里污染空气。我公司在设计热解垃圾装置的同时考虑到上述因素,在热解炉后面加装了处理温度在1300℃的气流床很好的解决了上述问题,处理过程中没有二噁英的生成条件,处理后期温度可达到1300℃把垃圾内含有的重金属熔融固化真正做到了无害化排放。飞灰熔融处理技术是把垃圾焚烧飞灰在1300℃以上的高温状态下熔化成液态,再将液态熔渣经过气冷或水淬处理,产生玻璃态熔渣。熔融过程中飞灰中有机物发生热分解、燃烧及气化,而无机物则熔融形成玻璃质熔渣。熔融处理的目的是将飞灰

中在高温下熔融处理以达到减量化,经由熔融反应使飞灰达到玻璃化、无害化效果,并使重金属固溶于其中不易溶出,熔融后的熔渣可再次资源化利用。焚烧飞灰经过熔融后,密度大大增加,减容可达2/3 以上。

飞灰在1300℃进行熔融,各种重金属的分离均达到97%以上,无害化分离效果非常明显。对熔融后熔渣的重金属浸出毒性测试结果显示,渣的浸出毒性问题完全解除,达到了无害化处理效果。

高温熔融分离重金属工艺处理垃圾焚烧飞灰具有分离效果好、工艺简单、成本低的特点;可彻底排除飞灰中重金属的二次污染;金属元素可实现回收利用;经高温熔融分离后的灰渣硬度很高,可作建筑材料或冶金过程添加剂,有很好的经济效益和环境效益。 ? 运营对比

垃圾焚烧发电厂的建设成本与采用的焚烧设备、技术有密切关系。首先,垃圾焚烧发电企业的运营成本主要包括辅助燃料(煤炭或油)、维修、折旧、管理、财务、人力、材料(如活性炭)等。建成投产后的处理成本大为50-90元/吨。其次其主要收入来源包括垃圾处理补贴、售电收入、税收优惠、供热收入、售渣收入等。根据相关资料测算,日处理垃圾量规模800吨以上的流化床锅炉的上网电价为0.5元,垃圾补贴为50-70元时为盈亏平衡点。最后,从总体看,垃圾发电厂电费收入占 70%-85%左右,垃圾处理费收入占15%-30%左右,内部收益率8-12%,投资回收期8-12年。

能源设备的投资回报率主要是指设备对所处理资源热利用率的高低,燃煤热电厂的热效率最高可达到45%,垃圾焚烧厂一般不会高于20%。目前垃圾发电的成本仍然比传统的火力发电高,再加上设备投资大,导致垃圾焚烧厂发电供热收益一般只能和投资持平。盈利只能靠城市支付的垃圾处理费和国家在上网电价上给予的补贴实现。而近年来,很多城市地区燃煤价格高涨,相应的企业也越来越难保持利润。例:2011年底投产的德州市生活垃圾焚烧发电厂项目采用BOO合作方式,由北京森德环保集团投资2.9亿元进行建设,占地面积108亩,采用流化床焚烧工艺,配备2炉2机(即2台日处理365吨的垃圾焚烧炉和2台7.5兆瓦冷凝式汽轮发电机),日处理能力为600吨,年发电量8000万度。焚烧过程中,80吨生活垃圾需要掺入20吨的煤进行助燃。8000万度电按照现在国家给的补贴电价0.5元每度计算营业额也就4000万,还要减去100吨/日优质燃煤费用。

热解垃圾可以达到热效率在80%以上,主体设备热解炉内没有机械传动设备,设备使用安全可靠,寿命大幅增加,同时我们拥有自主知识产权,投资大幅减少。热解后产出的是用途广泛城市普遍缺乏的工业燃气,效益是焚烧的几倍,还不用受到像垃圾焚烧发电那样只能通过国家补贴卖电的制约,真正做到

了2—3年(含建设期)回收投资并盈利。

垃圾热解制气技术在处理垃圾高环保性的条件下还有非常高的经济效益,由于热解是从分子层面上改变垃圾结构,所以焚烧方法难解决的高含水生物质垃圾都可以充分利用(所含大量纤维质可完全热解制气)。热解过程的环保特性还节省了焚烧方法那样的大量后期环保投资和运营成本,完全可以做到运行2年内收回投资。热解垃圾后产出的工业燃气用途灵活广泛,可以根据城市的需要解决工业的用气、用热,加装一台燃气发电机还可供电。而焚烧方式只能用来供电,还会在运行15年后被政府取消上网电价的补贴,可见两种技术盈利前景差距很大。

六、投资回报

? 装置的技术指标:

1.本垃圾热解处理装置每日处理300吨生活垃圾,可产生200000立方米热值约2000大卡/立方米的工业燃气;

2.垃圾处理后产生5—8%左右体积的固体无机物,拟用做为生产建筑砌块; ? 装置的经济指标(设备每年产生的经济效益分析指标):

300吨装置的全年生活垃圾处理量为33000吨(按330天计算),可获得19800万m3的可燃气,折合人民币8000万元(按0.4元/m3计);

2.全年垃圾处理政府补贴费用600万元(按60元/吨垃圾计)。

每年总计产生经济效益约7000万元。

300吨/日城市生活垃圾循环流化床分级热解气化装置 投资价格 序号 装置名称 (万元) 1 垃圾破碎与上料系统 省略 2 高温旋筒快速干燥系统 3 循环流化床气化炉及加料系统 4 多级高温旋风分离器和返料系统 5 飞灰超高温煅烧气流床 6 高压鼓风机和罗茨引风机 7 换热式螺旋出渣机和灰渣输送系统 8 料位、温度和压力检测系统 9 除尘与换热系统 10 电仪系统 11 自动控制系统 合计 12 试验调试、运行和设备调整费 合计

设备价格及运行费用:

1.设备寿命约计15年,检修周期约为1年,检修一次总费用约计100万元; 2.设备总电耗约计550 kW,需要管理人员24名,每年设备运行管理费用约计338万元(含人工费用和电费等)。总计消耗费用约438万元,估计一至两年运行即可收回成本。 七、公司团队与技术研发优势

本文介绍的城市垃圾热解气化技术是由北京宝能科技有限公司的专家团队研发的。清洁能源研究中心自上世纪90年代末开始从事有机质下行床快速裂解制燃料油技术和设备的研究,通过对国内外的研究现状的分析,提出了热解工艺和设备一体化的研究思路,首先从快速热解设备着手,解决国内外固体快速热解难以规模化的难题。2001年开发了自混合下行热解循环流化床技术,并申请了“具有预热段的矩形下行式循环反应器”和“一种可连续操作的固体有机物热解装置”等与固体有机物热解有关的专利。2006年建立了快速下落床固体有机物热解实验装置,以及固体有机物热解的冷模实验装置,完成了固体有机物专有热解反应器和快速分离装置的结构优化及烟气提升管底部提升和干燥固体有机物颗粒的操作条件的优化;2007年建成处理量3000吨/年的固体有机物热解热模中试装置,2008年3月完成中试示范研究。该成果相继获得第十七届全国发明展览会银奖和第六届中国国际发明展览会银奖。现已在山东邹城市和茌平建成4万吨/年生物质自混合下行循环流化床热解技术的工业示范装置(见下图)。2011年1月6日通过省部级鉴定,得到包括中国工程院金涌院士、中国科学院许光文研究员等专家一致好评。获专利12项,申报8项,发表相关生物质热解文章3篇。中心在生物质快速热解的研究前后花费资金几千万,并得到了山东省科技厅,青岛市科技局等单位的大力支持。


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