河北垃圾可行性报告1.docx
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河北垃圾可行性报告1
德国TTI公司高温热解技术
垃圾处理可行性报告
（河北省）
工业设备安装公司
2013年7月15日
第一章概述
1.1工程名称
1.2河北地方概况
1.3垃圾处理状况
1.4编制依据
1.5初步可行性研究范围
第2章国内外垃圾处理现状
2.1国外垃圾处理现状概况
2.2国内垃圾处理现状
第3章热解技术简述
3.1方案概述
3.2工艺流程
3.3主要设备
3.4平台布置及占地
第四章热解技术与焚烧技术比较
4.1焚烧技术的主要优缺点
4.2热解技术特点
第5章环境保护
5.1工程依据的主要环境保护标准
5.2工程可能产生污染的环节
5.3污染控制措施
第6章生产定员
第7章技术经济分析
7.1初步投资估算
7.2垃圾处理成本估算
7.3方案技术经济分析
第八章结论
第一章概述
1.1工程名称：
河北垃圾处理工程
1.2河北省地理概况
河北省位于中国中北部，靠近京城，是中国政治，文化，经济，核心地区，又是中国空气污染最严重的地区之一……….。
1.3河北垃圾处理状况
目前，垃圾处理的主要处置方式是填埋，随着城市化进程的加快，每天的垃圾量大幅度增加，而垃圾填埋场的使用周期也相应缩短，另外填埋对周边环境产生的二次污染会日益严重，上述这些都促使我们尽快将更先进的处理技术提上日程。
垃圾处理首先应无害化（即无二次污染）处理，其次是减量化和资源化。
做到无害化、减量化及资源化最好的办法是对垃圾进行热处理，热处理方法主要有两种：
直接燃烧（余热发电）或热解后再燃烧（余热发电），热解技术是当今最先进最环保的垃圾处理技术。
1.4编制依据
1、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》
2、《生态环境垃圾焚烧污染控制标准》GB18485
3、《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-03
4、《大气污染物排放标准》GB16297-96
5、《恶臭污染排放标准》GB14554-93二级
6、《污水综合排放标准》GB8978-96一级
7、《工业企业厂界噪声标准》GB123498-90Ⅱ类
8、《危险废物鉴定标准——浸出毒性鉴别》GB50803-96
9、《水泥工业大气污染排放标准》GB4915-04
1.5初步可行性研究范围
本初步可行性研究以河北省综合垃圾为对象，通过研究和设计250吨/天垃圾（一条生产线），以热解技术方案进行处置的项目。
（1）垃圾处理的政策分析及国内外的发展趋势；
（2）对河北省的垃圾进行分析，包括垃圾平均热值，含水率，成份，重金属成分含量（见附件1）（暂缺）；
（3）热解后排放的烟气成分，热解后残渣中重金属浸出特性及成份（见附件2）（暂缺）；
（4）250吨/天垃圾热解技术方案设计及经济分析包括；
A、总体工艺方案；
B、干化及热解系统设计及设备选型；
C、环境保护及尾气处理方案；
D、残渣处理综合利用方案；
E、热解技术与焚烧技术比较；
F、技术经济分析；
第2章国内外垃圾处理现状
2.1国外情况
目前全球每年排放垃圾近100亿吨，其中美国量最大为年2亿吨。
德国人均量为800kg，是世界垃圾人均量产生最大的国家，发达国家由于土地资源及能源日益紧张，所以用热处理技术来处理垃圾逐年增加。
以美国为例，70年代不足5%到2001年达到40%。
日本和欧洲更是如此，现在已达74%和62%。
热处理好处明显，①若措施得当，1吨垃圾可获得380kw的电力生产能力。
②减容减量效果明显，生活垃圾经热处理可减量80%-90%，容积减缩为原来的10%以下，可节约大量填埋场地。
③无害化程度高，经热处理，垃圾中的细菌，病毒彻底消除，垃圾中的有机废气也在高温下分解，消除了恶臭。
④节约场地，垃圾热处理厂占地面积小，尾气处理后污染小，可以靠近市区建厂，缩短垃圾运输距离，节约运费。
由于热处理中垃圾直接燃烧技术会重新产生二噁英，无法消除，正逐步由热解技术替代。
热解技术在西方国家经过多年研究已经成熟地应用于垃圾处置工程中，成为直接燃烧技术的替代技术。
2.2国内情况
我国目前年产生垃圾量达1.2亿吨，城市人口年人均产生约450-500kg。
目前垃圾处理还以填埋为主，其次是堆肥，热处理技术才刚起步。
由于我国处于发展中的国家，初期资金投入较少，大部分城市采用填埋法处理，除少数城市，大多达不到卫生填埋的要求，没有设置防渗层，渗沥水和填埋气体回收系统，造成了大气环境及水环境的二次污染。
我国也已经有不少城市开始用直接热烧处理生活垃圾，并用垃圾的热值进行余热发电，但由于烟气的净化系统设备投入过高（可达总投资50%以上），往往没有很好的处理，造成了大气的二次污染，甚至产生无法解决的致癌物---二噁英，周边居民强烈反对，故垃圾焚烧厂选址困难。
热解技术在2009年列入国家“863”计划，科研单位正进行研发，未正式投入运行。
第3章
热解技术简介
3.1方案概述
垃圾送进热解鼓（含水率高的厨房垃圾经干燥鼓干燥后），在隔绝空气（氧气）的条件下，加热到500℃左右，使有机物发生裂解，产生热解气及固体残渣，热解气主要是沼气（甲烷、一氧化碳等），沼气送至燃烧室进行燃烧，其产生的高温烟气达到1100℃，送热解鼓外仓室对垃圾进行热解，被使用过的烟气（约800℃）再送余热锅炉加热水，水产生蒸汽，蒸汽可以发电或供热（干化）。
固体残渣排出可用做路基或填埋。
3.2工艺流程
发电或供热
1100℃烟气
垃圾
厨房垃圾
尾气排放
燃烧室
锅炉
热解鼓
干燥鼓
800℃烟气
煤气发生器
热解气燃烧后加热产生蒸汽
3.3主要设备（一条生产线）
预处理设备，干燥鼓，热解鼓、燃烧室，余热锅炉（汽轮机，发电机），热交换器，小型煤气发生器等。
3.3.1预处理设备
3.3.1.1滚筛
用于筛分粗垃圾和细垃圾。
细垃圾由传送带送至干燥鼓。
技术参数；
数量2
筛分量最大200立方米/小时
筛屏面积大约60平米
电动功率大约50Kw
3.3.1.2破碎机
用于破碎粗垃圾至小于300mm，经传送带送至热解鼓。
技术参数；1
容量最大180立方米/小时
电动功率320Kw
注：
垃圾预处理系统设计为一班制运作，原垃圾经滚筛分成细垃圾（小于100mm）和粗垃圾。
细垃圾含水率高送至干燥鼓干化后进热解鼓，粗垃圾经破碎机破碎后直接进热解鼓。
3.3.2干燥系统
3.3.2.1抓斗
装在自动化操作的行车上，将垃圾送至干燥鼓或热解鼓进入系统。
3.3.2.2螺旋进料机
螺旋进料机将垃圾送至炉膛内，螺旋进料机壳为低碳钢板，螺旋片边沿焊有耐磨材料，可连续运作。
技术参数
数量1
直径大约900mm
长度大约4M
回转速度大约9/分
电动功率大约22.5Kw
3.3.2.3干燥鼓
装有动力装置的可回转的管状筒（回转窑），筒内布置许多通蒸汽的管子及连板，把筒仓分成六等分，筒外壁也密布通蒸汽的半管状通道，这样管子外壁及连板和筒内壁均可接触垃圾，间接传热烘干垃圾，垃圾从干燥鼓一头进，烘干的垃圾从另一头出来。
筒壁用耐高温低碳钢板制造，两端焊有法兰，法兰与滚珠轴承及其支撑连接。
驱动装置由齿轮马达组成，驱动装置可正反向运作，速率的改变由变频器控制。
进出口处装有浮动密封环，隔绝空气。
进出口室均用不锈钢板焊接制造。
干燥垃圾产生的汽由离心风机抽送至燃烧室。
干燥鼓及出口室应进行保温。
干燥鼓是德国技术，国内制造，关键部件如轴承，密封装置须进口。
技术参数
数量1
容量大约10吨/小时
设计压力最大16bar
工作压力大约10-16bar
温度大约180-201℃
蒸汽（干燥）大约6.8吨/小时
干燥鼓外径大约3500mm
干燥鼓长度大约24m
输入含水率大约70%
输出含水率大约20%
电动功率大约75Kw
3.3.3热解系统
3.3.3.1抓斗；与干燥系统共用。
3.3.3.2螺旋进料机；螺旋进料机将垃圾送至炉膛内，螺旋进料机壳为低碳钢板，螺旋片边沿焊有耐磨材料，可连续运作。
技术参数
数量1
直径大约900mm
长度大约4m
回转速度大约9/分
电动功率大约22.5Kw
3.3.3.3热解鼓
装有驱动装置的可回转的管状筒（回转窑），筒内仓装待热解的垃圾，管筒壁用耐高温钢板焊接制造，筒外是通高温烟气的仓室，窑炉整体可升降，以便调节烟气进出口烟道的轴向段密封，仓室外壁是钢板内衬保温层，保温层为陶瓷纤维。
为了内部运行保持合适的温度，仓室轴向分隔成几个加热段。
高温烟气通过筒壁把热传递给待热解的垃圾。
垃圾从热解鼓一头的进口室送进，由另一头的出口室上部抽出热解气，下部排出残渣。
进出口室均用不锈钢焊接制造。
进出口室与窑筒间装有浮动密封圈。
出口室应保温。
热解工艺的最大好处是把重金属固化在残渣中与热解气分离，经除尘的热解气用迎风机抽送到燃烧室独立燃烧，残渣与尘灰经下部排出。
这工艺可避免重新产生二噁英。
驱动装置由带齿轮的马达组成，可正反运作。
速率由变频器控制。
热解鼓两端焊有法兰，法兰与滚珠轴承及支撑连接。
热解鼓为德国技术，国内制造，关键部件如轴承、密封装置须进口。
技术参数
数量1
热解鼓直径大约3200mm
加热长度大约20m
总长度大约22m
回转速率（可调节）0.4-3转/分
运行温度（炉窑内）最大750℃
电动功率大约75Kw
3.3.3.4煤气发生炉
残渣中还有20%左右的固定碳，为充分利用能量，把固定碳变成水煤气抽送至燃烧室燃烧。
余渣排至冷渣机冷却后排出。
3.3.3.5冷渣机
使热渣冷却后排出。
3.3.4燃烧系统
热解气经旋风除尘器除尘后进燃烧室。
尘灰经双摆叶阀进冷渣机与余渣一起排出。
技术参数
数量1
热解气单位体积大约3300Nm3/h
助燃空气大约40000Nm3/h
干燥鼓的挥发物大约11800Nm3/h
总的体积流量大约56000Nm3/h
热解气入口温度大约500℃
3.3.4.1燃烧室（炉）
筒状钢管，内壁衬有陶瓷纤维的内衬。
顶部有启动点火装置（燃烧器）。
热解气（及水煤气），空气及干燥鼓来的废气均从上部通入。
燃烧产生的高温烟气从下部通出。
燃烧室上部及进出口处都装有检测装置。
燃烧室是德国技术，国内制造，陶瓷纤维须进口。
技术参数
数量1
内经大约4600mm
有效高度大约11.5m
总高度大约20.5m
850℃以上排气时间最小2秒
3.3.4.2燃烧器（启动点火装置）
燃烧器启动程序是根据DVGW规范，配有规定的和必要的配件，自动点火装置，紫外线监测装置。
技术参数
数量1
燃烧器容量大约6Mw
燃料类型油或气
安全点火液化气
3.3.4.3热交换器
管束式热交换器用来预加热进燃烧室的空气，可提高热效率。
3.3.5余热锅炉及配套的汽轮机发电机
热解并经热交换后的烟气再与燃烧室出来的高温烟气混合后进余热锅炉加热水为蒸汽，供汽轮机运行，以带动发电机工作。
技术参数
蒸汽压力大约60bar
蒸汽温度大约400℃
电能大约3.7（2.4）Mw
用抽汽式汽轮机，抽取部分蒸汽送干燥鼓对湿垃圾进行干化。
采用国内通用余热锅炉（配套汽轮机，发电机）。
3.4电气和控制设备
3.4.1厂内变电站；厂外主电网送600V电压至厂内变压站，厂变电站输出380V电压至厂供电系统的开关室。
3.4.2开关室；1安装工艺管理系统需要的开关柜及保证安全供电的保护装置。
2配备工艺需要的直流电的发电单元。
3工艺检测仪器，仪表。
4自动防障碍控制器柜
………..
3.5平面布置及占地：
具体见图
此工艺布置为250吨/天，热值为4500KJ/Kg-8500KJ/Kg，平均含水率约50%的情况下设计的一条流水线，模块化设计，主要设备均布置在30m×30m的范围内，占地面积小。
第4章
热解技术与目前垃圾热处理办法
—烘烧技术比较
4.1焚烧的主要优缺点
4.1.1优点
（1）减容量效果明显，一般可减容达80%-90%，可节约大量填埋场地；
（2）无害化程度高，通过燃烧垃圾中的细菌、病毒可彻底消除，并能有效消除恶臭；
（3）资源化效果好，燃烧产生高温烟气可通过余热锅炉产生蒸汽用来供热或发电；
（4）与填埋相比，垃圾处理厂占地面积小，尾气经处理后污染可减少。
4.1.2缺点：
（1）尾气处理投资大，可达总投资50%以上，并且无法消除二噁英的产生，造成大气的二次污染；
（2）垃圾灰渣中重金属易浸出，造成二次水污染；
（3）焚烧过程需要较大的空气过剩率等，会造成温室效应的尾气排放量大。
4.2热解技术特点
4.2.1垃圾经热解后，减容化达到1/70，减量化达到1/12，比焚烧减容减量更多，热解技术一般可比焚烧技术减少近一半（渣、灰）的排放量。
4.2.2无害化程度更高：
垃圾中的细菌、病毒及恶臭经热解后完全消除，热解后产生热解气，经除尘的热解气在独立燃烧室燃烧产生的高温烟气经利用后，排入大气，不会重新产生二噁英（无CuO等催化剂），不会造成大气二次污染，并且尾气排放量仅是焚烧的一半左右。
4.2.3垃圾经裂解后重金属会被固化在残渣中，不易浸出，不会造成水污染，所以残渣可用于筑路、造砖等。
4.2.4热解后的热解气，进燃烧室燃烧产生的高温烟气先用来热解，再用来加热水（通过余热锅炉）进行供热或发电，达到资源化的效果。
4.2.5模块化设计，占地面积小，不会产生二噁英，二次污染可控，所以选址容易，可接近市区，垃圾运费低。
4.2.6缺点：
关键技术仍掌握在西方国家手中，关键部件仍需进口，如高温轴承及密封装置需由德国进口。
第5章
环境保护
5.1工程依据的主要环境保护标准
《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB18485-2001
《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2003
《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996
《恶臭污染物排放标准》GB14554-93二级
《污水综合排放标准》GB8978-1998一级
《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002
《工业企业厂界噪声标准》GB12348-90Ⅱ类
《危险废物鉴别标准——浸出毒性鉴别》GB50853-1996
5.1.2环境质量标准
《环境空气质量标准》GB3095-1996二级
《地表水环境质量标准》GB3838-2002Ⅱ类
《地下水质量标准》GB14848-93Ⅱ类
《城市区域环境噪声标准》GB3096-93Ⅱ类
5.2工程可能产生污染的环节
5.2.1废气产生环节：
由工艺路线可知以下环节可能产生：
（1）垃圾车进厂、卸料、贮存仓会有臭气溢出；
（2）垃圾干化可使臭气产生（主要是NH3）；
（3）垃圾热解过程可能使气漏出；
（4）可燃气燃烧后可能产生SO2，HCl，NOx等气体
5.2.2废水产生环节
（1）尾气冷凝水COD含量可能超标，应送入污水处理网；
（2）运输车冲洗水及生活污水，应送入污水处理网。
5.2.3噪声产生主要环节
（1）运输车噪声；
（2）风机运行。
5.2.4固体废弃物：
热解后的残渣等。
5.3污染控制措施
5.3.1废气
针对可能产生污染的各环节，本工程采取相应技术措施以确保不会超过国家标准。
（1）垃圾运输、卸料、贮存
垃圾运输车采用密封汽车，做到不渗漏、不溢出。
卸料和贮存在微负压的库房中进行，可防止臭气溢出。
（2）垃圾干化是在干燥鼓中进行，干燥鼓是在微负压情况下进行干燥，其干燥鼓的水份被抽走，送进燃烧室中燃烧，所以无臭气溢出（干燥鼓密封装置为进口部件，密封性能好）。
（3）热解鼓是在负压情况下进行，热解气送到燃烧室燃烧，所以不会溢出（热解鼓密封装置为进口部件，密封性很好）。
（4）热解气燃烧后，可能产生的SO2、HCl及NOx，分别采用以下技术措施解决。
因为尾气中可能有SO2，HCl存在，所以在垃圾进热解鼓前混和一定量石灰石中和SO2及HCl，如果仍超标则应在烟气进热解鼓前或烟气进余热锅炉前喷进氨气，使尾气达到排放标准后排出。
NOx一般量很少，若超标应装脱硝装置。
5.3.2废水
送入污水处理网处理。
5.3.3噪声
本工程采用低噪声设备，在风机进出口加装消音器或加装隔声罩。
5.3.4固体废弃物
因垃圾在缺氧下进行热解，重金属被固化到残渣中，浸出量很低，符合国际排放标准，可利用到筑路或填埋。
第6章
生产定员
本工程系统自动化程度高，定员核定为10人，（不含垃圾预处理）人员采用四班三转制运行，白班多2个人，其他班均为2人。
第7章技术经济分析
本工程处理对象是河北省垃圾，250吨/天，平均热值为8500KJ/Kg（4500KJ/Kg），平均含水率大于50%，约一半无需干燥，直接进裂解鼓，另一半（厨房垃圾）应进干燥鼓干燥后进裂解鼓。
这样可以达到资源化、无害化和减量化等要求，技术经济分析在一下几个方面展开：
1、初步投资估算；
2、垃圾处置成本估算；
3、技术经济分析。
7.1初步投资估算
参照国内外同类工程，对投资进行估算。
总的按照每吨垃圾40万/吨估算，250T/d共需约资金10000万元。
序号
投资范围（系统）
费用（万元）
1
垃圾预处理系统
200
2
垃圾干燥系统
1450
3
热裂解系统
1350
4
燃烧系统
650
5
余热利用（发电）系统
1650（1350）
6
电气、仪器系统
900（850）
7
尾气处理系统
800
8
土建
1100
9
安装
1000
10
其他
900
11
合计
10000（9650）
7.2垃圾处置成本估算
计算原则和条件如下：
（1）设备电耗按工业电费0.55元/度计算；
（2）每吨运输污水网处理费为2.5元/吨计算，残渣处理费50元/吨计算；
（3）冷却用水每吨按3.6元/吨计算；
（4）资源综合利用上网电价0.66元/度计算；
（5）设备按10年平均年限法折旧计算；
（6）年维修费用比例按总投资额5%计算；
（7）人员是10人定员，每人年工资为5万计算；
（8）设备每年按正常运行330天计算；
（9）动态投资及财务费用未列入计算；
（10）土地成本未列入计算。
序号
基础数据
数额
1
总投资
10000（9650）万元
2
垃圾含水率
>50%
3
垃圾总量
250吨/天
4
垃圾平均热值
8500KJ/Kg（4500KJ/Kg）
5
发电量
3.7Mw（2.4Mw）
6
运行天数
330天/年
7
运行小时数
7920小时/年
成本费用
1
用电费用
每吨垃圾平均用电量约63度
购买费用
0.55元×63度/T=34.65元/T
2
冷却水费用
每吨垃圾平均耗水量约0.18T（水）/T（垃圾）
0.18吨×3.6=0.65元/T（垃圾）
3
污水处理费
每吨垃圾平均约产生0.06T（污水）
0.06×2.5元=0.15元/T（垃圾）
4
废渣处理费
每吨垃圾平均约有0.13T的残渣
0.13T×50元/T=6.5元/T（垃圾）
5
尾气处理费
尾气每吨垃圾平均产生7.8T/T的烟气量（约含5372Nm3/T垃圾），每吨垃圾约需10元/吨（垃圾）
6
折旧费（以年限10年计）
10000（9650）÷10=1000（965）万，
1000（965）万÷7920=1263（1218）元/h
则1263（1218）÷10.42=121.2（117）元/T（垃圾）
7
维修费（以总投资的5%计算）
10000（9650）×5%=500（482.5）万元
则500（482.5）万元÷（7920×10.42）=
60.6（58.5）元/T（垃圾）
8
人工费
以10人定员，5万/年·人，
年总费用为5×10=50万元
50万÷7920=63元/h，
则63元/h÷10.42=6元/T（垃圾）
9
总费用
每吨垃圾总运行费用，240（233.5）元/T（垃圾）
10
总收入
发电量为3.7Mw（2.4Mw），每小时为3700度电（2400度电），电价为0.66元/度，
则3700（2400）×0.66=2442（1584）元，
则2442（1584）÷10.42=234.4（152）元/T（垃圾）
11
直接运行成本（每吨垃圾）
总成本－总收入=240（233.5）－234.4（152）=
5.6（81.5）元/T（垃圾）
注：
上表中刮号是指低热值（如4500KJ/Kg）时的发电量及运行成本。
热值在两者中间时，则大致可估算出来。
7.3方案技术经济分析
（1）技术路线：
垃圾有密封垃圾出运进厂内，在厂内微负压的储仓卸下，再由抓斗或连续提升机将厨房垃圾（运进时已将厨房垃圾和干垃圾分开卸在不同储仓）送进干燥鼓干燥后进热解鼓，干垃圾直接进热解鼓，热解鼓产生的可燃气进燃烧室，残渣排出。
燃烧室产生的高温烟气，部分供热解鼓做热解的能源，部分进余热锅炉（热解后的降温的烟气与它混合后一起进余热锅炉），加热水为蒸汽，部分蒸汽去干燥鼓干化垃圾，部分蒸汽进汽轮机发电。
（2）总投资约10000（9650）万元。
（3）占地面积小于15亩（模块化设计）。
（4）运行成本约5.6（81.5）元/T（垃圾）。
（5）无二恶英，二次污染可控，占地面积小，排放烟气量少，及减量化明显，热解技术在许多方面均比焚烧技术好。
（6）缺点是关键技术掌握在西方国家手里，如高温轴承、密封装置均需进口。
第8章
结论
垃圾热解技术是最新、最环保的垃圾处理技术，是垃圾焚烧技术的替代技术，它最大的优点是不产生二噁英，二次污染可控，产生的烟气量、渣灰量均比焚烧少，可模块化设计，所以占地面积很小，选址容易。
依据目前河北省所处的重要的地理位置及对环保的严格要求，采用垃圾热解技术进行垃圾处置的方案是非常合适的。
附件：
垃圾热解原理图
工业设备安装公司
2013年7月15日
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