生活垃圾焚烧发电厂能耗评价指标研究 - 图文

２０１５年第２期节能（总第３８９期）ＥＮＥＲＧＹＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮ一２７一生活垃圾焚烧发电厂能耗评价指标研究刘欣艳（北京市环境卫生设计科学研究所，北京１０００２８）摘要：通过分析生活垃圾焚烧发电厂的工艺特点，从作为生活垃圾处理厂的综合能耗和作为发电厂的供电能耗两方面，确定了生活垃圾焚烧发电厂能耗评价指标为：单位处理综合能耗、单位产品综合能耗、单位垃圾供电量、供电煤耗等。依据ｌＯ座生活垃圾焚烧发电厂的能耗数据，研究了能耗评价指标的相关性，认为单位处理综合能耗与单位垃圾供电量组合或者单位处理综合能耗与供电煤耗组合作为生活垃圾焚烧发电厂的能耗评价指标。单位产品综合能耗与其他三项显著相关，不宜与其他考核指标同时使用。关键词：生活垃圾；焚烧；发电；能耗中图分类号：Ｘ７０５文献标识码：Ｂ文章编号：１００４—７９４８（２０１５》０２—００２７—０４ｄｏｉ：１０３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４—７９４８．２０１５．０２．００７引言发电。生活垃圾焚烧发电厂的工艺图如图ｌ所示。生活垃圾焚烧处理具有无害化彻底、减量化效果明显的特点，利用燃烧热发电则垃圾资源化程度较高，而且适合大规模集中快速处理生活垃圾，因噶塑器璺士网竺由《揖网风Ｌ—Ｔ—＿ＪＩ冷却水Ｉ炉渣●Ｔ此随着城市化的加速，生活垃圾焚烧发电厂在国内ｌ炉渣仓Ｉ循环水大中型城市发展迅猛。目前，有关生活垃圾焚烧厂的研究大多在于燃烧炉技术、发电机组效率，污染图１生活垃圾焚烧发电厂工艺图物控制和治理技术【ｌ‘３Ｊ，关于生活垃圾焚烧发电厂能耗方面的研究主要讨论了发电效率Ｍ。１，而能２生活垃圾焚烧发电厂能源消耗情况耗特征方面的研究较少∞Ｊ。随着清洁生产、节能某垃圾焚烧厂设计２条日焚烧垃圾８００吨炉减排工作在垃圾处理业的全面开展，必须对生活垃排炉焚烧线，配置２台１５ＭＷ的凝汽式汽轮发电圾焚烧发电厂进行节能评估¨ｑｊ，因此，有必要对生机组，设计年发电电量约２．２亿ｋＷｈ。２０１３年，该活垃圾焚烧发电厂的能耗情况进行分析，提出现阶段厂处理生活垃圾７４．２万ｔ，发电量为２．４６亿ｋＷｈ，生活垃圾焚烧发电厂的能耗评价指标及计算方法。上网电量２．０３亿ｋｗｈ。在生活垃圾焚烧发电厂，通过分析生活垃圾焚烧发电厂的工艺特点，从输入能源包括生活垃圾、柴油、汽油、新鲜水等，输作为生活垃圾处理厂的综合能耗和作为发电厂的出的能源为电能。该厂各个工艺环节的运行电力供电能耗两方面确定其能耗评价指标，并依据１０都来自厂内自发电。该厂２０１３年能源消耗网络图座生活垃圾焚烧发电厂的能耗数据，通过相关性分如图２所示。析筛选合理有效的评价指标。３能耗评价指标１生活垃圾焚烧发电厂工艺在生活垃圾焚烧发电厂进行燃烧的生活垃圾在生活垃圾焚烧发电厂，生活垃圾于料仓储存不仅仅是焚烧处理对象，而且是进行发电的能量来一周左右进行降解脱水以提高入炉垃圾热值和燃源，在此不仅对生活垃圾进行无害化处理，而且将烧效率，然后进入焚烧炉燃烧处理，同时将垃圾中生活垃圾中的化学能转化为电能。因此，生活垃圾的化学能转化为热能，锅炉利用热能将水转变成一焚烧发电厂能耗主要为：作为生活垃圾处理厂的能定压力和温度的热蒸汽，热蒸汽推动汽轮发电机组耗；作为发电厂的能耗。万方数据节一２８一能ＥＮＥＲＧＹＣｏＮＳＥＲＶＡ．１１０Ｎ２０１５年第２期（总第３８９期）能量输人?当量值（吨标准煤）Ｑ。＝１２６６７８吨标准煤加工转换输送分配?最终使用－能源输出Ｇ＝１５７吨标准葫皂焚烧车间（９０％）罗．，１６６４叫微尹Ｆ；‘銎，４７ｌＪ汽轮发电机组卜－一ｇ＝１０４吨标准煤（３１％）３０１８０．ｆ热能供暖ｌ』坠三三三一Ｉ茎塑堕竺里ｌ』塑．１污水处理１变电站（９９％）２９８７８２４９６３‘ｌ上网电量Ｗｇｌ（２０３１２万ｋｗｈ）Ｈ二，８０７职，４３８—孑忑忑习一Ｉ＝＝＝＝ｌＱ，＝３２吨标准煤墼：！！，厂磊面石＝］图２生活垃圾焚烧发电厂能源消耗网络图生活垃圾焚烧发电厂的能耗指标主要为单位处理综合能耗、单位产品综合能耗、供电煤耗、单位垃圾供电量等。３．１单位处理综合能耗、单位产品综合能耗该厂的单位产品综合能耗及单位处理综合能耗计算如下。ＦＥ。＝詈２万ｃｐｇ（３）Ｌｊ）（４）作为垃圾处理厂，依据《综合能耗计算通则》（ＧＢ／Ｔ２５８９—２００８）计算生活垃圾焚烧发电厂的Ｆ巨。＝－。７综合能耗综合能耗Ｅ如下。式中：Ｅ二一单位产品综合能耗，千克标准煤／ｋｗｈ；巩一统计期内上网供电总量，ｋＷｈ；（１）Ｅ＝∑（ｅｉ＂ｐｒ）式中：昱一统计期内综合耗能，千克标准煤；ｎ一消耗的能源品种数；Ｅ。一单位处理综合耗能，千克标准煤／ｔ；卜统计期内处理垃圾总数，ｔ。３．２供电煤耗作为发电厂，依据《火力发电厂技术经济指标计算方法》（ＤＬ／Ｔ９０４—２００４）计算标准煤量。Ｂ＝Ｂｈ一曰ｋｃｅｉ一统计期内生产和服务活动中消耗的第ｉ种能源实物量；Ｐ，一第ｉ种能源的折算系数，按能量的当量值或能源等价值折算。依据该标准术语和定义，综合能耗是用能单位的统计期内实际消耗的各种能源实物量，因此，在生活垃圾焚烧发电厂的综合能耗包括柴油、煤炭或天然气、汽油和电力等能源消耗，以及新鲜水，该厂的综合能耗Ｅ’依据式（２）计算：Ｅ７＝奶＋奶手奶＋形＋彬＋形＋彤＋彬＋形＋彬（５）式中：召一统计期内标准煤耗，千克标准煤；Ｂ。一统计期内生产耗用各种燃料之和，千克标准煤；县ｋ一统计期内应扣除燃料之和，千克标准煤。依据该标准术语和定义，标准煤量是用能单位的统计期内实际消耗的各种燃料，因此，该厂标准煤量包括厂内消耗的垃圾、柴油、汽油、煤炭或天然气，该厂的标准煤量Ｂ计算如下。Ｂ＝Ｑｌ＋Ｑ２＋Ｑ４（６）（２）式中：Ｑ：一消耗柴油能量，千克标准煤；Ｑ，一消耗新鲜水能量，千克标准煤；Ｑ。一消耗汽油能量，千克标准煤；ｗ。～％一各个工序消耗电量，千克标准煤。式中：Ｑ，一迸场垃圾能量，千克标准煤。该厂的供电煤耗ｂ。计算如下。Ｄｂ。＝万Ｄ（７）万方数据２０１５年第２期节能（总第３８９期）ＥＮＥＲＧＹＣＯＮＳＥＲＶＡｌ哩０Ｎ一２９一式中：６。—供电煤耗，千克标准：ｌ；ｇ／ｋＷｈ；式中：ｗ。一单位供电量，ｋＷｈ／ｔ。岷一上网供电量，ｋ帅。４实例分析３．３单位垃圾供电量单位垃圾供电量依据式（８）计算。表１中列出２０１３年１０座同类型生活垃圾发Ｗ电厂能源消耗量和发电量、上网电量的统计数据及ｗｓ２亍坤Ｊ其能耗特征计算结果。项目鬻黼ｔ季獬礤耋蒜上ｘ网１０４嘣ｋＷｈ慧ｑ然一，燃羔一。ｗ糌ｇ／ｋＷｈ－ｔ－。表１生活垃圾发电厂能源消耗量和发电量、上网电■的统计数据及其能耗特征计算结果厂ｌ７４２５１ｌ１２９．５一１２２．０２４５５７２０３１２７．Ｏｌ０．０２５６０．６２５２７４厂２３０３４００１０７．６—６１１１３７０９５５０７．６００．０２４１０．５４４３１５厂３４９６１００２１６一１９７．６１３０１０１１０７３５．４５０．０２４４０．７６７２２３厂４２１５０７６８３．２—７７．６５５２２４５２９６．２３０．０２９６０．８１３２１１厂５１１５５２２５３６１．１—４７．５４６０８６４０５６１５．８８０．０１６７０．４８７３５ｌ厂６５２９２５０２２８．３—４８．０１５０２０１３０７０４．８９０．０１９８０．６９３２４７厂７２９２０００１２ｔ．９—４２．０８５７７７０５４６．７８ｏ．０２８１ｏ．７０９２４２厂８１６４２５０９３．６—３６．５４２８７３５９９５．８５０．０２６７０．７８２２１９厂９６８３７００—１０６１４５．８２１６７９１８６５５５．４４０．０１９９０．６２６２７３厂１０７６８０００—９８．７１６６．４２４６００２１６５０４．６８ｏ．０１６６ｏ．６０６２８２平均一一一一一一５．９８０．０２３２０．６６５２６４５结果讨论（０．０２９６千克标准煤／ｋＷｈ）；１０座厂的平均值为０．０２３２千克标准煤／ｋＷｈ。厂１的单位产品综合５．１单位处理综合能耗能耗为０．０２５６千克标准始＇ｋＷｈ，能耗较高。单位从表１可以看出，厂１０的单位处理综合能耗产品综合能耗是指生活垃圾焚烧发电厂上网供电最低（４．６８千克标准煤／ｔ）；厂２最高（７．６０千克标所消耗的综合能耗，垃圾不计人能源计算范围，该准煤／ｔ）；１０座厂的平均值为５．９８千克标准煤／ｔ。指标越低越节能。与燃煤火力发电厂供电能耗厂１的单位处理综合能耗为７．０ｌ千克标准煤／ｔ，能耗较高。单位处理综合能耗反映的是处理垃圾０．３４千克标准煤／妍ｎ【９１相比生活垃圾焚烧发电所直接消耗掉的能源，这时垃圾不是输入能源而是厂的产品能耗很低，２０１３年厂ｌ利用垃圾发电相处理对象，该指标越低越节能。当生活垃圾焚烧发当于替代６万ｔ燃煤，由此可以看出，生活垃圾焚电厂与填埋、堆肥技术等其他类型的垃圾处理技术烧发电厂实现了废物资源化，节约了燃煤消耗。比较能耗情况时，适宜用单位处理综合能耗来评５．３供电煤耗价，填埋、堆肥技术处理生活垃圾的单位处理综合从表ｌ可以看出，厂５的供电煤耗最低（０．４８７能耗大约为１．４２、５．９２千克标准煤／ｔ，比焚烧发电千克标准煤／ｋｗｈ）；厂４最高（０．８１３千克标准煤／厂处理能耗低。ｋＷｈ）；１０座厂的平均值为０．６６５千克标准彬但是，生活垃圾焚烧发电厂所消耗电量来自厂ｋＷｈ。厂ｌ的供电煤耗为０．６２５千克标准彬内垃圾发电，依据图２数据可以计算出，厂１自用ｋＷｈ，煤耗较低。供电煤耗是生活垃圾厂能量转换电占综合能耗的９４％，因此自用电是生活垃圾焚情况的反映，垃圾计入能耗范围，该指标越低越节烧发电厂运行能耗的主要部分。如果综合能耗计能。当生活垃圾焚烧发电厂与燃煤发电、矸石发电算过程仅计人外来输入能量不包括自用电，则单位等其他类型发电厂比较能耗时，适宜用供电煤耗来处理能耗仅为０．４０千克标准煤／ｔ，比填埋、堆肥技评价。值得注意的是，生活垃圾（湿基）低位热值术单位处理综合能耗要低得多。大约５０００～６０００ｋＪ／ｋｇ，是标准煤的１／５左右，生活５．２单位产品综合能耗垃圾的低位热值与煤矸石接近，煤矸石综合利用供电从表ｌ可以看出，厂ｌｏ的单位产品综合能耗能耗大约为０．５５０千克标准畴矿ｋＷｈ【９Ｊ，与生活垃圾焚最低（０．０１６６千克标准影ｋ肌）；厂４最高烧供电能耗相近。万方数据节能２０１５年第２期ＥＮＥＲＧＹＣＯＮＳＥＲＶＡｌｌＯＮ（总第３８９期）生活垃圾含水率在３５％一４５％，出渣率２５％左右，属于低品质燃料，生活垃圾焚烧炉炉效率、余热锅炉效率、发电机组效率均比燃煤发电厂较低Ｈ‘５１。因此发电效率较低，依据图２数据可以计算出该厂的发电效率大约为２３．８％。目前，先进燃煤火力发电厂的发电效率仅仅为４１％【４］。在生活垃圾焚烧发电厂，其产品为上网电力，单位产品综合能耗与供电煤耗极易混淆。厂１的单位产品综合能耗为ｏ．０２５５千克标准＇煤／ｋＷｈ，供电煤耗为０．６２６千克标准＇煤ｅ＇ｋＷｈ。从以上的讨论可以看出，这两个概念内涵不同，计算方法不同，从计算结果可以看出，数值差别极大，应用时应当严格区分。５．４单位垃圾供电量从表１可以看出，生活垃圾焚烧发电厂４的单位垃圾供电量最低（２１ｌｋＷｈ／ｔ）；厂２最高（３１５ｋＷｈ／ｔ）；１０座厂的平均值为２６４ｋＷｈ／ｔ。厂１的单位垃圾供电量为２７４ｋＷｈ／ｔ，处于较高水平。单位垃圾供电量包括生活垃圾焚烧发电厂垃圾处理量和上网电量两方面信息，是生活垃圾焚烧发电厂运行效能的综合反映，该指标越高越节能。作为同行业的能效特征指标，与生活垃圾发电厂的规模、进场垃圾品质、发电效率工艺技术、企业管理水平密切相关。５．５指标相关性为了分析指标的相关性¨叫，用相关系数，．来度量评价指标之间的相互联系，计算公式为：，：塑！【兰型２ＯｒｘＯｒｙ式中：卜两个指标之间的相关系数；ＣＯＶ（Ｘ，Ｙ）一协方差；盯一标准差。通过计算得到单位处理综合能耗、单位产品综合能耗、供电煤耗、单位垃圾供电量四项能耗指标相关系数如表２所示。表２单位处理综合能耗Ｅｄ、单位产品综合能耗层。、供电煤耗ｂｇ、单位垃圾供电量ｗ。的相关系数ｒ值，墨ＩＥ印ｂｇｗｇ臣ｌ１０．５９４—０．１６７０．１８９％０．５９４１０．６８９—０。６６２ｂｇ一０．１６７０．６８９１—０．９８８．．鉴竺：！翌二旦：丝！：竺：！塑！从表２可以看出，单位处理综合能耗与供电煤万方数据耗、单位垃圾供电量两项基本不相关，供电煤耗与单位垃圾供电量高度相关，单位产品综合能耗与其他３项显著相关，所以为避免重复考核，生活垃圾焚烧发电厂的能耗考核体系仅包括不相关项，即单位处理综合能耗与单位垃圾供电量组合或者单位处理综合能耗与供电煤耗组合作为能耗考核指标，单位产品综合能耗不宜与其他３项指标同时使用。但是单位产品综合能耗可以作为综合指标单独使用。６结语１）从生活垃圾处理厂的综合能耗和作为发电厂的供电能耗两方面分析，生活垃圾焚烧发电厂能耗评价指标主要有单位处理综合能耗、单位产品综合能耗、单位垃圾供电量和供电煤耗等。２）为避免重复考核，生活垃圾焚烧发电厂的能耗考核指标应为单位处理综合能耗与单位垃圾供电量组合或者单位处理综合能耗与供电煤耗组合。３）单位产品综合能耗与其他３项显著相关，不宜与其他３项同时使用。但是单位产品综合能耗可以作为综合指标单独使用。参考文献［１］颜文洪，黄向，欧阳劲进．全封闭垃圾焚烧空气污染影响与控制措施［Ｊ］．环境工程，２００３，（Ｉ）：７５—７７．［２］张卫．烟气再循环技术在垃圾焚烧炉的应用［Ｊ］．节能，２００８，（５）：５２—５３．［３］暴雅娴，贾彦武，饶汉东，等．生活垃圾焚烧发电厂设计探讨［Ｊ］．环境工程，２０１２，（６）：９８—１００．［４］屠进，沈又幸．影响垃圾焚烧发电厂效率主要因素的分析［Ｊ］．浙江电力，２０００，（６）：３２—３４．［５］吴剑．垃圾焚烧电厂热平衡计算及热效率提高途径研究［Ｊ］．电力学报，２０１２，（６）：２５４—２５７．［６］夏树林，李振山，焦安英，等．北京市生活垃圾焚烧厂耗能排污特征及节能减排潜力［Ｊ］．地球与环境，２０１４，（１）：１０２—１０８．［７］陈江，赵刚，田在望．浅谈城市生活垃圾焚烧发电项目综合能耗评估［Ｊ］，华北电力，２０１２，（３）：５５—５６．［８］林昌梅．生活垃圾焚烧厂吨垃圾发电量的研究分析［Ｊ］．环境卫生工程，２０１０，（５）：７—８．［９］边晓如．煤矸石综合利用电厂的投资效益分析［Ｊ］．安徽电气工程职业技术学院学报，２００７，（３）：８５—８８．［１０］谭杰锋．评价指标体系中的相关性分析［Ｊ］．统计与决策，２００５，（１１）：１４５—１４６．作者简介：刘欣艳（１９７６一），女，山西运城人，博士，工程师，从事固废治理工作。收稿日期：２０１４—１０—１６；修回日期：２０１４—１２—２８生活垃圾焚烧发电厂能耗评价指标研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

刘欣艳

北京市环境卫生设计科学研究所,北京,100028节能

Energy Conservation2015,34(2)

引用本文格式：刘欣艳 生活垃圾焚烧发电厂能耗评价指标研究[期刊论文]-节能 2015(2)