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  • 雷竞技app苹果版科普 | 焦学军 : 上海与东京生活垃圾焚烧设施的对比分析和思考

    发布日期:2020-08-27

    以下文章来源于E20水网固废网 ,作者李晓佳整理

    E20水网固废网E20水网固废网

    环境产业具有综合影响力的纵深服务平台。以圈层服务为基础,打造中国环境产业专业圈层;分享产业政策、交流行业信息、进行学术研究。

    “垃圾围城”是一个世界性难题。在土地资源匮乏的国家或地区,更倾向于选择焚烧来处理生活垃圾。日本是公认的世界上垃圾焚烧率较高的国家。最早起源于欧洲的垃圾焚烧技术,在日本得到了广泛的应用。近年来,我国垃圾焚烧行业发展迅速,在实践过程中,广泛借鉴了日本的经验,也有以雷竞技app苹果版环境为代表的垃圾焚烧企业,对国外垃圾焚烧技术进行引进、吸收、再创新,实现了垃圾焚烧设备国产化。


    8月10日,2020(第八届)上海固废热点论坛上,上海雷竞技app苹果版环境股份有限公司总经理焦学军发表了“上海与东京生活垃圾焚烧设施的对比分析及问题思考”的主题演讲,详细介绍了上海与东京生活垃圾处理现状,两大城市的生活垃圾焚烧技术及设施的选择等信息。


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    焦学军


    以下是焦学军的现场分享内容:


    对比上海和东京的生活垃圾处理处置,可以发现,这两座城市有一个共同的特点,垃圾处理均以焚烧为主。


    上世纪50年代左右,以“焚烧发电”为主体的中间处理设施已经构成了东京垃圾处理体系的灵魂。据统计,2017、2018年间,东京23个区,垃圾产量总计约280万吨 ,其中,焚烧量接近280万吨,焚烧率已经接近100%。


    2018年底,上海年均生活垃圾产量约达到了27000吨/日,其中,焚烧量约10575吨/日。2019年,上海老港二期(6000吨/日)焚烧发电设施的投产,标志着上海向实现“原生垃圾零填埋”的目标又跨出了一大步。



    上海与东京焚烧设施的数量与选址对比



    东京的垃圾焚烧行业要比上海起步早几十年。从上世纪60年代至今,日本的垃圾焚烧已经走过60年,垃圾焚烧设施经历了两轮的建设和运营期。


    1960年到1990年的前三十年,是日本现代化垃圾焚烧设施的第一轮建设和运营期。1960年,东京开始建设现代化垃圾焚烧发电设施(连续式机械炉排炉),江户川焚烧厂便是日本首座投产的垃圾焚烧厂。


    1990年至今的后三十年,是日本生活垃圾焚烧设施的第二轮建设和运营期。截至2019年12月,东京23区分布着21座焚烧设施(总规模12300吨/日),基本上每个区都有一座垃圾焚烧厂,选址都位于市中心或城市化区域。


    上海从90年代中期开始筹划垃圾焚烧,2002年、2003年分别建成投产了御桥、江桥两座焚烧设施,当时的焚烧技术和设备是从法国、德国引进的。但从2004年到2012年的8年时间内,上海几乎没有新的垃圾焚烧项目出现。2013年之后,上海的垃圾焚烧设施建设、运营才进入高速发展期。


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    对比东京,上海的垃圾焚烧发电设施数量较少。截至2019年底,共计有16个垃圾焚烧项目(按立项数量计,部分项目分一期、 二期建设)、49条焚烧线,总规模28895吨/日。


    从分布来看,由于我国有焚烧项目选址与居民区距离不小于300米的防护距离的限制,上海的焚烧设施大部分都分布在城市外围。其中,浦东新区的海边分布着老港一期、老港二期、 黎明、滨海4座超大型项目,垃圾处理总规模达到了14000吨/日。


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    上海和东京的垃圾焚烧设施在数量与选址上的差异,从某种程度上代表了中日两国的垃圾焚烧设施对比情况。近几年,我国垃圾焚烧发电厂建设明显速度加快、质量也得到了大幅提升,这一差异可能会逐渐缩小。


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    占地面积、投资与建设周期对比



    东京21个垃圾焚烧项目的占地面积共计约68.2万平方米(约1023亩),单个项目占地约3.25万平方米,单位处理规模占地面积约55平方米/吨。上海的16个项目的占地面积共计约134.06万平方米(约2011 亩),单个项目占地约8.38万平方米,单位处理规模占地面积约46平方米/吨。


    计算得出,上海垃圾焚烧项目平均占地面积为120亩,而东京不到50亩。但是相较于东京,上海单位处理规模占地面积更小,规模效益更高。


    在垃圾焚烧厂每吨垃圾的投资成本方面,上海仅为东京的五分之一。


    东京21个项目的总投资约6436.75亿日元 (约425.99亿元人民币),单个项目投资约 306.51亿日元(约20.28亿元人民币),单位处理规模投资约5191万日元(约344.54万元人民币)。


    上海的16个项目总投资约203.02亿元人民币,单个项目投资约12.69亿元人民币,单位处理规模投资约70.26万元人民币。


    从垃圾焚烧厂的建设周期来看,从施工到建成投产,上海需要24个月到30个月,而东京一般需要4到5年。


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    主体工艺和设备比较



    日本排在前列的炉排焚烧设备供应商,主要包括三菱重工、日立造船、日本第二大的钢铁企业-杰富意、荏原、田熊等企业,这几家设备供应商目前在上海也有合作。


    上海市目前投产和建设中的16个垃圾焚烧发电设施,全部采用液压驱动机械炉排炉技术,而东京则是以机械炉排炉为主,流化床、气化熔融炉为辅;汽轮发电机组方面,东京、上海双方都是各自采用自己国家的技术和设备。;烟气净化方面,经过10个项目的技术引进和消化吸收,及建设、运营经验的积累,上海目前已经实现了垃圾焚烧设备国产化。


    热值


    日本的燃烧图与热负荷的匹配,与国内不同。国内以MCR点的设计热值进行锅炉的选型和设计,而日本则以最高热值作为锅炉选型和设计的依据。


    在垃圾焚烧发电设施的垃圾热值上,上海与东京还有一定差距。上海起初垃圾焚烧热值基本是1400Kcal/Kg—1500Kcal/Kg,直到2012年、2014年左右投产的金山和老港垃圾焚烧项目,热值才逐渐达到1700Kcal/Kg—1800Kcal/Kg,近几年基本达到2000Kcal/Kg。但东京早在1990年左右就已经超过了2000Kcal/Kg。


    主蒸汽参数


    相比上海,日本垃圾焚烧设施的主蒸汽参数还是很保守的。东京的主蒸汽温度起初是300℃,后来达到了400℃。上海一开始就是400℃,最近几年达到了450℃。上海与日本的垃圾焚烧设施的主蒸汽压力差别更大:上海主蒸汽压力最低4.0MPa,最高13.0MPa,而东京主蒸汽最低仅2.7MPa,最高 5.3MPa。


    蒸汽参数的差异主要是政策和商业模式的不同导致的。东京的垃圾焚烧设施基本采用地方政府投资并主持运营的商业模式,近期采用DBO模式增多,长期、稳定运行变得更加重要。


    在我国,垃圾焚烧设施主要采用企业投资、运营的商业模式,垃圾处理补贴费虽远低于日本,但享受上网电价优惠政策,这就导致国内企业追求更高的发电效率。


    向外供热


    东京垃圾焚烧的余热利用除发电外售、自用外,大部分设施还向外供热。这是因为东京的焚烧设施大多位于城市化地区,且居民需要冬天采暖,热力管网成熟、用户多且稳定,因而焚烧设施向外供热很普遍。这一方面,欧洲做得最好。


    上海的垃圾焚烧项目,几乎不对外供热。因为上海的冬季时间短,居民采暖需求并不强烈;而且上海的焚烧设施大多位于非城市化区域,热供效率低、热力管网不成熟。


    但向外供热将是垃圾焚烧发电行业的方向,特别是在国家财政部焚烧补贴迟迟不能照顾的情况下,垃圾焚烧厂应大力开发供热服务。


    烟气净化工艺


    东京的垃圾焚烧设施一般采用“干法+袋式除尘+湿法+SGH+SCR”烟气净化处理工艺。而上海从最初的御桥厂、江桥厂项目,到后来的松江二期、奉贤二期、海滨、宝山项目,烟气净化工艺越来越复杂,烟气污染物控制也越来越好,当然成本也更高。


    烟气回流


    烟气回流是非常好的技术,起源于欧洲,在日本得到广泛的应用,现在,这一技术也成为了上海垃圾焚烧厂的标配。


    东京的垃圾焚烧设施于2006年开始使用烟气回流,之后成为标配,2006年后投产或正在建设的焚烧设施都采用了该技术。


    在上海,烟气回流首次应用于2012年投产的金山一期项目(后由于技改需增加SCR,空间不够,被迫拆除),2016年投产的松江一期、奉贤一期和正在建设的松江二期、奉贤二期、金山二期、崇明二期、宝山项目等都采用了烟气回流。 


    飞灰处理


    在东京21座焚烧设施中,有15座焚烧厂采用了“螯合稳定+填埋”飞灰处理工艺,6座采用“飞灰熔融”处理工艺(但由于处理成本过高,目前已停用4座,改为了“螯合稳定+填埋”工艺)。而上海所有垃圾焚烧厂都采用“螯合稳定+填埋”飞灰处理工艺。


    炉渣处理


    东京的焚烧炉渣是不能直接做建材的,所以推行了一段时间熔融处理方式;但即使经过熔融处理,炉渣也不能做建材,所以熔融厂逐渐停运,炉渣只能直接填埋处理。从某种程度上讲,在炉渣处理上,东京相对做得不是很理想。


    在上海,炉渣处理采用“分选、有用物质回收、制作建材”的综合利用方式 (与美国相同),并建立了炉渣处理基地。



    上海市焚烧设施存在的问题思考



    总体布局


    一、整个行业都面临选址难的问题,但上海尤其难!老港是上海市垃圾处理的托底保障基地。


    二、上海市是超大型城市,16座设施的平均规模达到1800吨/日、单炉规模达到590吨/日,体现了良好的规模效益。但最初几年建设的垃圾焚烧厂,规模过小了。


    三、个别项目规划考虑不足,导致占地面积超过了国内平均值。


    四、项目投资高于全国平均值,个别项目远高于国内平均值,但仅为东京的约1/5。


    焚烧炉与余热锅炉


    上海2012年之前建设的垃圾焚烧项目设计热值偏低,以金山、老港一期、松江和奉贤等项目为主。2015年之后设计的项目,充分则考虑了热值的增加。


    烟气回流技术已在上海开始使用,取得了节能、控制NOx良好效果。但在工程应用细节方面,还需继续积累经验。


    烟气净化


    上海的焚烧设施烟气净化水平,总体上已达到国际领先。但烟气净化系统过于复杂,采用所有的工艺手段和设备,这种做法并不可取。


    上海老港一期项目率先使用了湿法净化系统,但设备国产化的优化、二恶英的记忆效应控制,尚需很多工作要做。


    低温SCR的应用取得了成功,但氨逃逸的超标仍有可能发生,特别是SCR后置的正在建设中的设施。高效SNCR、PNCR的研发和应用,还需努力。


    余热利用


    国内汽轮发电机组配置数量普遍偏多,上海亦如此。在焚烧设施供热方面,上海尚无实例,需根据具体项目特点,尽量开发供热项目,实现经济、社会效益的优化。比如东北地区的项目对外供热,不仅余热得到有效利用,而且还可以改善东北地区由于冬天集中供热带来的空气污染问题。


    灰渣处理


    上海垃圾焚烧项目的飞灰处理,经济、适用、安全,但需要优化运营,优化螯合剂。


    商业模式


    上海政府对焚烧设施的成本支付高于全国水平,主要原因是建设成本偏高、排放标准高造成的,应适当、合理地控制成本。



    我国垃圾焚烧处理设施建设的建议



    一、焚烧炉和余热锅炉:注重新技术的应用,必要时进行技改,例如,锅炉防腐蚀处理、增加受热面、清灰新技术等。



    二、余热利用:开发向外供热项目。


    三、烟气净化:提高干法的效率、尽量取消旋转雾化器半干法;优化湿法和脱硝工艺,注重高效SNCR、PNCR、湿法净化系统的简化改造等;对于湿法净化,应针对“二恶英的记忆效应”,积累运行管理经验。


    四、烟气回流:注重运营管理经营的积累,必要时进行技改。


    五、螯合剂:注重高效、优质螯合剂的优化、选择。



    雷竞技app苹果版环境简介



    雷竞技app苹果版环境,全称上海雷竞技app苹果版环境股份有限公司,专注于城市固废治理、静脉产业园建设、垃圾焚烧发电EPC及委托运营、农林雷竞技app下载官网处理等环保领域,是集投资、建设、运营为一体的全产业链、综合性服务商,连年入选中国固废“十大影响力企业”。截至2020年06月,累计取得垃圾焚烧发电PPP项目超50个,日处理生活垃圾超8万吨,列全国五强。


    雷竞技app苹果版环境以龙吉生董事长为代表的管理团队,深耕垃圾焚烧领域数十年,引入国际先进的焚烧技术与管理经验,为上海垃圾焚烧技术实力与管理运营能力的提升做出了突出贡献,代表性项目有已投入运营的上海老港、江桥项目,以及正在建设的宝山项目等。


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    雷竞技app苹果版环境

    创造更洁净更友好的生活环境


      文  | 焦学军

     编 辑 | 小蜜蜂

    排 版 | 徐  晨

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