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垃圾热值与垃圾发电项目技术经济分析比较


来源:       发布时间:2019-09-16 14:08:49     点击率:6

垃圾焚烧在国内发展近二十年较为成熟,目前垃圾发电项目多采用BOT模式。该模式中建设单位追逐较高垃圾处理费和国家优惠的上网电价,重视经济效益评价而忽视基础数据的真实客观性。导致经济评价偏差。本文通过对政策论述,同时结合一则项目技术经济分析偏差的案例分析。

1 上网电价补贴政策说明

2012年发改委出台的《关于完善垃圾焚烧发电价格政策的通知》(发改价格[2012]801文)规定:以生活垃圾为原料的焚烧发电项目均按其入厂垃圾处理量折算成上网电量进行结算,每吨生活垃圾折算上网电量暂定为280千瓦时,并执行全国统一标杆电价每千瓦时0.65元(含税);其余上网电量执行当地同类燃煤发电机组上网电价。同时规定当以垃圾处理量折算的上网电量低于实际上网电量的50%时视为常规发电项目,不享受价格补贴;当折算上网电量高于实际上网电量的50%且低于实际上网电量时以折算的上网电量作为垃圾发电上网电量;当折算上网电量高于实际上网电量时以实际上网电量作为垃圾发电上网电量。可以看出:

1)上网电价统一执行0.65/kwh的标准,不再执行原补贴。

2)上网电量按入厂垃圾处理量折算,每吨生活垃圾折算成上网电量为280kwh

3)电价计算方法:每吨生活垃圾折算成上网电量的280kwh这部分,执行标杆0.65/kwh的价格,其余上网电量执行当地燃煤机组上网电价。

该文件不仅明确了补贴电价,同时强调280kwh/t垃圾的折算标准。防止企业借垃圾发电的新能源之名行常规能源发电之实。

2 案例基础数据

A市地处中部偏西地区。项目配置2×400t/d焚烧炉+1×12MW汽轮发电机组,焚烧炉采用机械炉排炉。根据项目可研报告,年均发电量13496kwh。年垃圾处理量26.66t。扣除厂用电20%,上网电量为10796.8kwh,则每吨垃圾的上网电量为10796.8÷26.66=404kwh/t垃圾。此数值与发改委文件中的280kwh/t垃圾差别较大,约1.5倍。

项目配置112MW的汽轮机,发电机配15MW。可研报告中发电量数据13496kwh考虑了超工况。即使按照12000kwh计算,扣除厂用电20%,上网售电量应该是9600kwh,那么每吨垃圾上网电量为9600÷26.66=360kwh/t垃圾,还是大于发改委文件中280kwh/t垃圾。

3 案例分析

首先发改委的文件中280kwh/t垃圾的折算标准是合适的。这可从另一项目证实。B市生活垃圾焚烧发电项目位于东部省份。该项目设计规模4×500t/d焚烧炉+2×18MW机组,焚烧炉和余热锅炉的炉型基本同A市。该项目达产期每年垃圾处理量为73t,发电量为26600kwh,扣除厂用电,上网电量为21279kwh。每吨垃圾的上网电量为21279÷73=291kwh/t垃圾。这个数据和发改委文件基本符合。作为国家层面的政策文件是建立在调研现有项目实际运营数据的基础上得出的,具有代表性。

其次分析A市项目机组选型。根据垃圾处理量和设计垃圾热值计算出锅炉蒸发量,得出出汽轮机进汽量,再根据汽轮机进汽量和抽汽量计算出功率。A市项目额定工况下汽轮机主要参数如下:

1)进汽量70t/h,主汽参数3.8MPa390℃,主汽焓3194.32kJ/kg

2)一、二次风蒸汽空气预热器加热蒸汽抽汽量5.3t/h,抽汽参数0.9MPa179℃,抽汽焓2782.58kJ/kg

3)凝汽器真空0.006MPa,进凝汽器的汽焓2567.51kJ/kg

由热力数据计算得到汽机额定工况下功率为11344kW,因此选择12MW机组合理。

因此造成该项目每吨垃圾折算上网电量远大于发改委文件数值的合理解释是垃圾设计热值偏高。在既定汽轮机进汽量和进汽参数、抽汽量和抽汽参数、排汽量和排汽参数下机组选型是确定的。抽汽参数由锅炉工况确定。如果汽轮机功率大则进汽量也应放大。汽轮机进汽量取决于锅炉蒸发量,其由进炉垃圾量和垃圾设计热值确定。在垃圾处理量确定后设计热值决定锅炉的蒸发量,从而决定机组功率。

余热锅炉蒸发量是根据入炉燃料热量扣除各种热损失,再根据锅炉给水参数计算得出。A市项目的焚烧炉和余热锅炉技术成熟,对于同类项目设计参数选取偏差很小。给水参数也是确定的,热平衡计算中各种热损失通常取经验值。因此入炉燃料热量是很重要的影响因素。垃圾处理量确定后入炉燃料的热量就是入炉垃圾量乘以热值。所以A项目设计热值选取偏大导致计算的吨垃圾上网电量远大于发改委文件给出的折算标准。

该项目设计热值是6700kJ/kg。虽然此值是投产后第9年的热值但仍较高。A市地处发展水平不高的中西部,尽管有垃圾仓储存数天去除水分提高热值的措施,也难以使入炉垃圾热值较大提高。而地处东部经济发达省份的B市按项目投产第10年后的设计热值为6280kJ/kgB市位于发展水平较高的长三角地区,其垃圾可燃成分较高,设计热值仍较保守。

4 结论

政策的意图在于明确垃圾焚烧的目的是处理垃圾而非追求发电补贴。不管是垃圾处理补贴费还是上网电价最终都折算成垃圾处理量来结算,在一定程度上防止企业为发电添加其他燃料,且在垃圾量和垃圾热值不具备条件时盲目建设项目。280kwh/t垃圾的折算标准是在调研了国内诸多运营项目的基础上得出,有广泛代表性。且文件中预留了垃圾热值提高的空间。目前城市快递量急剧增长,垃圾热值有上升趋势,但在一段时间内进入垃圾处理系统内高水分的组分比例仍较高。

通过对该案例的分析可知项目前期调研非常重要。垃圾产量和垃圾热值等基础数据对项目运行的技术经济指标都有重要影响。垃圾量达不到设计规模时焚烧炉低负荷运行,燃烧效率低下,产生更多污染物,加重烟气净化系统负担。而把设计热值定在较高点会在前期实际热值较低时投加辅助燃料,并产生项目经济效益较好的认识偏差。




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