我國垃圾焚燒能源利用潛力巨大，利用效率如何提升？

2023-09-27 10:18:17來源：中國固廢網(wǎng) 李曉佳關鍵詞：垃圾焚燒固廢處理閱讀量：11295

導讀：目前能源利用溫室氣體占全球排放總量的比例為73.2%，從能源利用細分領域溫室氣體排放占比來看，工業(yè)領域、交通運輸、建筑行業(yè)等占比相對較高。在全球能源供需緊張的背景下，可再生能源扮演著重要角色，可再生能源在全球電力供給中的作用日益重要。

　　全球二氧化碳排放量的持續(xù)增加，帶來了一系列的社會問題，如全球每年因空氣污染導致的死亡人數(shù)正在持續(xù)增多等。在這樣的背景下，提升能源利用效率已經(jīng)成為應對氣候變化的關鍵。

　　2023(第十屆)上海固廢熱點論壇現(xiàn)場，上?？岛悱h(huán)境科技有限公司技術中心常務副總經(jīng)理黃立成指出，通過升級改造垃圾焚燒處理設施，提升綠色低碳發(fā)展水平，可以使垃圾焚燒發(fā)電達到能源替代、節(jié)能增效和資源再生的要求。他強調(diào)，與歐洲國家相比，目前我國垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的能源利用效率還相對較低，但是潛力巨大。論壇現(xiàn)場，他也重點介紹了康恒環(huán)境在這方面的積極探索經(jīng)驗。

　　01 提升能源利用效率是應對氣候變化的關鍵

　　目前能源利用溫室氣體占全球排放總量的比例為73.2%，從能源利用細分領域溫室氣體排放占比來看，工業(yè)領域、交通運輸、建筑行業(yè)等占比相對較高。在全球能源供需緊張的背景下，可再生能源扮演著重要角色，可再生能源在全球電力供給中的作用日益重要。

　　提供經(jīng)濟適用的清潔能源已經(jīng)成為聯(lián)合國17個可持續(xù)發(fā)展目標之一。從2010年到2021年，全世界可再生能源在最終能源消費中的占比從16%上升到了19.44%。

　　國際上，多個國家也發(fā)布了相應的能源產(chǎn)業(yè)扶持政策。包括上調(diào)可再生能源發(fā)展的目標，如歐盟2021年將2030年可再生能源占一次能源的比重目標從32%提升至40%，要求所有成員國為之努力；我國明確提出到2030年風電、太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億千瓦以上等。其次也包括一些支持或調(diào)整核能發(fā)展的規(guī)劃，如俄羅斯：計劃在2035年前新建10臺大型核電機組，將核能發(fā)電占比提高到25%；而在加快氫能產(chǎn)業(yè)布局方面，英國、德國、日本、韓國等都有發(fā)布相關的政策支持文件。

　　2022年6月，我國生態(tài)環(huán)境部等部門聯(lián)合印發(fā)了《減污降碳協(xié)同增效實施方案》，其中，突出協(xié)同增效，推進固體廢物污染防治協(xié)同控制。強調(diào)開展產(chǎn)業(yè)園區(qū)減污降碳協(xié)同創(chuàng)新，升級改造垃圾焚燒設施，提升綠色低碳發(fā)展水平。黃立成指出，通過升級改造垃圾焚燒處理設施，提升綠色低碳發(fā)展水平，可以使垃圾焚燒發(fā)電達到能源替代、節(jié)能增效和資源再生的要求。

　　02 垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)能源管理的現(xiàn)狀如何？

　　對垃圾焚燒發(fā)電廠和傳統(tǒng)火力發(fā)電廠能量轉化效率進行比較，可以看出，垃圾焚燒發(fā)電廠全廠發(fā)電效率目前在約26%，火電廠約41%。供電效率，垃圾焚燒發(fā)電廠約22%，火電廠約39%，垃圾焚燒發(fā)電項目供電效率約為火電廠的56%，所以它的能源利用效率還很低。

　　黃立成指出，垃圾焚燒發(fā)電項目能源利用率低的原因有以下幾點：

　　第一，垃圾焚燒鍋爐主蒸汽參數(shù)低下，垃圾發(fā)電項目常規(guī)主蒸汽參數(shù)為4.0MPa，450℃到6.4MPa，485℃之間，全廠發(fā)電效率約為22.3%——26%之間。主要制約因素有三：垃圾成分復雜，煙氣腐蝕性強；防腐材料/防腐工藝成本高昂；相對火力發(fā)電，規(guī)模小。

　　第二，與歐洲相比，我國垃圾焚燒廠多為單純發(fā)電模式，熱量利用不充分。黃立成表示，國內(nèi)垃圾焚燒廠能效較歐洲還有較大差距，存在巨大提升空間。據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)分析，歐洲熱電聯(lián)產(chǎn)垃圾焚燒廠能效較純發(fā)電與純供熱焚燒廠高，統(tǒng)計數(shù)據(jù)中熱電聯(lián)產(chǎn)焚燒廠平均全廠能效R1可達0.76，而我國大型垃圾焚燒廠平均全廠能效R1約0.58，存在巨大提升空間。

　　03 垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)如何提升能源管理效率？

　　以國內(nèi)某垃圾焚燒發(fā)電項目為例，全廠發(fā)電效率約26%，凝氣損失占比約48.7%，排煙損失占比約14.7%，鍋爐等其他損失，如機械未燃燒、化學未燃燒以及散熱損失等占比為5.6%。黃立成認為，提高發(fā)電能效、降低凝汽損失和排煙損失是提高能源利用效率的關鍵。

　　國際上已經(jīng)有很多垃圾焚燒行業(yè)的高效率電廠熱力系統(tǒng)的成功經(jīng)驗。

　　如在提高蒸汽參數(shù)方面，意大利Naples，采用9MPa/500°C，全廠熱效率達到30.2%；在再熱循環(huán)系統(tǒng)方面，荷蘭阿姆斯特丹AEB，采用13MPa/440°C，采用汽包飽和蒸汽將高壓缸排汽再熱到330°C，全廠熱效率達到30%以上。此外，在熱電聯(lián)產(chǎn)及外部熱源組合式高效垃圾發(fā)電工藝方面，國際上也有很多嘗試和經(jīng)驗積累。

　　基于此，黃立成介紹，康恒在提升能效上也積極采取了多種措施：一是高參數(shù)再熱，已經(jīng)得到了應用；二是正在實施的煙氣余熱利用系統(tǒng)；三是實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)助力全廠能效提升。

　　高參數(shù)再熱發(fā)電技術能提升全廠能效，但面臨高難度的技術挑戰(zhàn)。如參數(shù)提高后，鍋爐高溫腐蝕，對于防腐蝕工藝、材料提出了更高的要求。而壓力提高之后會導致汽機排汽干度降低，汽機末級葉片水蝕風險增加。

　　針對這些技術挑戰(zhàn)，康恒環(huán)境做了很多實踐探索。

　　應對鍋爐高溫腐蝕，康恒通過大數(shù)據(jù)模型的建立，來找尋解決辦法。通過分析40多個焚燒廠運行早期至運行末期的運行數(shù)據(jù)，確定余熱鍋爐在一個運行周期中運行狀態(tài)，并通過記錄的運行數(shù)據(jù)，反向校核鍋爐的熱力計算模型，達到準確計算鍋爐運行各熱力計算參數(shù)；通過腐蝕曲線和壁溫計算手段，評判過熱器不同部位的腐蝕風險。最終實現(xiàn)主蒸汽參數(shù)提高后，鍋爐各受熱面的腐蝕風險可控。

　　應對汽機末級葉片水蝕，康恒實踐中，采用爐外除濕再熱技術有效解決水蝕問題，提高全廠發(fā)電效率。通過高壓缸抽汽加熱高壓缸排汽，使其除濕再熱后進入低壓缸做功。這個系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，控制方便：汽機抽汽再熱，系統(tǒng)簡單；配置靈活：可實現(xiàn)多機母管制運行。設備優(yōu)勢也很明顯，汽機水蝕?。撼凉裨贌?，大大降低末級葉片濕度；鍋爐腐蝕小：主蒸汽溫度低，過熱器腐蝕??；再熱方式成熟：借鑒核電成熟的MSR除濕再熱工藝。

　　如康恒在三河項目采用高參數(shù)再熱技術，全廠發(fā)電效率提高至31%。高參數(shù)及爐外再熱發(fā)電技術大幅提高發(fā)電效率，增加碳減排量，三河項目的碳減排增量達到了5.87萬t CO2。

　　煙氣余熱利用也是康恒環(huán)境探索的關鍵部分。隨著環(huán)保要求越來越高，眾多垃圾焚燒發(fā)電廠配置了SCR系統(tǒng)。黃立成介紹，SCR系統(tǒng)出口煙氣溫度一般在180℃，直接排放就造成了熱量的浪費。

　　康恒實踐中，在SCR系統(tǒng)出口采用煙氣余熱利用技術回收熱量，提升能源利用效率。以某2x750t/d項目為例，余熱回收系統(tǒng)將煙氣溫度由180℃降低至130℃。

　　在康恒新會、大名項目中，在SCR系統(tǒng)出口采用煙氣余熱利用技術，經(jīng)計算，新會項目規(guī)模為2×750t/d，SCR出口煙氣溫度由180℃降至130℃，全廠發(fā)電效率提升1%。大名項目規(guī)模為1×500t/d，SCR出口煙氣溫度由180℃降至140℃，全廠發(fā)電效率提升0.8%。

　　實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)能夠助力全廠能效提升。這方面主要強調(diào)的是對外供汽和供熱?？岛阍邳S島項目中，采用高背壓凝汽機組，利用汽機排汽進行供熱，供熱量大，目前正在實施。在寶清的項目中，利用煙氣余熱深度利用系統(tǒng)，充分利用排煙中的水蒸汽潛熱，使機組COP高達3——3.5。

　　目前，康恒的項目已經(jīng)遍布全國各地。截止到今年6月，垃圾焚燒發(fā)電項目約有73個，規(guī)模近11萬噸/日；污泥處置規(guī)模超2899噸/日；餐廚廚余垃圾處置規(guī)模超1460噸/日；建筑垃圾處置規(guī)模超1000噸/日。

　　代表性的項目如首臺國產(chǎn)千噸爐排投產(chǎn)項目三河項目、低碳靜脈產(chǎn)業(yè)園協(xié)同處置項目南寧雙定循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園、獲得中國建設工程魯班獎的青島西海岸新區(qū)靜脈產(chǎn)業(yè)園項目、生態(tài)環(huán)境部宣傳教育中心實踐基地之一的西安高陵項目。

　　同時，康恒環(huán)境也在積極走出去。2014年，康恒成立國際事業(yè)部，聚焦東南亞，深入非洲，布局南美、歐洲、澳洲。2019年，康恒與中投公司、法國國家投資銀行、法國Quadran公司在巴黎愛麗舍宮，在中法兩國領導人的共同見證下簽訂了《可再生能源開發(fā)平臺共建工作協(xié)議》，鎖定首批20億歐元項目投資意向。目前康恒的設備技術已經(jīng)供應全球1469個垃圾焚燒發(fā)電廠。