污泥電廠鍋爐摻燒的成本解析

1、2011年5月筆者曾寫過一篇題為電廠鍋爐摻燒廢棄物：中國環(huán)保業(yè)界之癌的文章。將近一年過去了，又見更多的摻燒項(xiàng)目上馬投產(chǎn)，摻燒之勢(shì)似乎已不可阻擋。這種“技術(shù)”之所以流行，其中一個(gè)最主要的原因是它“便宜”。對(duì)此，至今似乎還沒有人質(zhì)疑。本文和接下來的幾篇將分析幾個(gè)不同類型的電廠鍋爐摻燒實(shí)例。通過實(shí)例，我們不難發(fā)現(xiàn)，所謂電廠摻燒“便宜”的說法恐怕就不再成立了。 一、計(jì)算依據(jù)隋樹波、楊全業(yè)發(fā)表在山東電力技術(shù)2010 年第6 期上的文章“污泥干化焚燒系統(tǒng)在燃煤電站鍋爐應(yīng)用”（以下簡(jiǎn)稱隋文）。該文詳細(xì)描述了山東華能臨沂發(fā)電有限公司利用電廠循環(huán)流化床鍋爐高溫?zé)煔鈱?duì)污泥進(jìn)行干化后處

2、置的項(xiàng)目實(shí)例和設(shè)計(jì)理念。有關(guān)華能臨沂污泥處置項(xiàng)目的介紹還來自網(wǎng)上：“華能臨沂電廠始建于1958年，1997年改制成立有限責(zé)任公司，2008年底劃歸華能集團(tuán)運(yùn)營(yíng)管理?，F(xiàn)有5臺(tái)14萬千瓦熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。華能臨沂電廠在服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提供清潔能源的同時(shí)，還積極履行社會(huì)責(zé)任，承擔(dān)了臨沂市城區(qū)集中供熱任務(wù)和臨沂市以及周邊縣區(qū)所有污水處理廠產(chǎn)生污泥的處置任務(wù)。2009年底，華能臨沂電廠建成山東省內(nèi)最大的污泥干化焚燒項(xiàng)目，利用電廠鍋爐尾部煙氣余熱直接接觸污泥進(jìn)行干化，將干化后的污泥摻入原煤進(jìn)入鍋爐進(jìn)行高溫焚燒處理。徹底解決了城市污水處理廠產(chǎn)生污泥的排放難題”。據(jù)臨沂日?qǐng)?bào)20091229期 “力保碧

3、水藍(lán)天 華能臨沂發(fā)電有限公司全力確保迎淮” 專題報(bào)道，“項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)3套污泥干化焚燒裝置，概算總投資2890萬元，日處理濕態(tài)污泥 500噸，一期工程建設(shè)兩套日處理能力168噸的污泥干化焚燒裝置”。另據(jù)2010-04-29報(bào)道“淄博、威海黨政考察團(tuán)到華能臨沂發(fā)電公司考察污泥焚燒發(fā)電項(xiàng)目”，“自（2010年）1月24日投入運(yùn)營(yíng)以來，目前設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好，每天處理150噸左右的污泥”。有關(guān)經(jīng)濟(jì)參數(shù)，參考山東省發(fā)改委關(guān)于華能臨沂發(fā)電公司污泥干化焚燒發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)的批復(fù)魯價(jià)格發(fā)2010138號(hào)和關(guān)于華能臨沂發(fā)電公司污泥干化焚燒發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)的批復(fù)魯價(jià)格發(fā)201131號(hào)。 

4、二、計(jì)算條件和取值華能臨沂電廠鍋爐為SG435/13.7M765 型超高壓自然循環(huán)鍋爐，配套135 MW 發(fā)電機(jī)組。查該類型鍋爐的蒸汽參數(shù)一般為13.7 MPa、540度，主蒸汽流量440490 t/h，再熱蒸汽流量361430 t/h，再熱蒸汽進(jìn)/出口壓力2.764.02/2.533.76 MPa.g。已知再熱蒸汽參數(shù)，可以計(jì)算得到再熱循環(huán)發(fā)電的蒸汽耗約3.04kg/kW。 1、脫水污泥性質(zhì)假設(shè)某種污泥的干基低位熱值2757大卡/公斤。濕泥含固率按20%考慮，濕基污泥量150噸/日。此時(shí)，濕泥的收到基構(gòu)成可能為： 燃料的剩余水分M80.00灰分A6.1

5、6碳C6.72氫H0.92氧O6.10氮N0.06硫S0.04             2、燃煤熱值用于計(jì)算的燃煤性質(zhì)如下（取自鄭州熱電廠670 t/h鍋爐雙穩(wěn)燃寬調(diào)節(jié)濃淡煤粉燃燒器應(yīng)用）： 燃料的剩余水分M9.14灰分A26.30碳C54.41氫H2.74氧O6.17氮N0.84硫S0.40干基低位熱值為5439大卡/公斤。 3、熱干化從高溫空預(yù)器出口抽取高溫?zé)煔猓捎弥苯痈苫O(shè)備對(duì)脫水污泥進(jìn)行熱干化。主要取值如下： 抽取煙氣量350

6、00 Nm3/h（見隋文）； 煙氣溫度350度（見隋文）； 干化處置電耗360 kW（見隋文）； 日噸濕基處理量投資5.8萬元（據(jù)臨沂日?qǐng)?bào)，三條線投資2890萬元）； 人員數(shù)量：5人 年維護(hù)成本相當(dāng)于初始設(shè)備投資的比例：3% 入口含固率20%，干化出口含固率60%；熱干化后的污泥去電廠循環(huán)流化床鍋爐處置。 4、循環(huán)流化床鍋爐設(shè)循環(huán)流化床鍋爐實(shí)際蒸發(fā)量427噸/小時(shí)（此時(shí)發(fā)電量約135 MW），蒸汽參數(shù)：壓力 13.7 MPa，溫度540度，給水150度。對(duì)熱干化后污泥入循環(huán)流化床鍋爐處置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，是基于不處置

7、污泥時(shí)與處置污泥時(shí)的前后比較。過剩空氣系數(shù)均取1.22。不處置污泥時(shí)，設(shè)排煙溫度120度，以此時(shí)排出鍋爐的濕煙氣量（設(shè)1200度）為基本參考。處置污泥時(shí)，有兩種工況：蒸發(fā)量不變（鍋爐出口濕煙氣量增加）和蒸發(fā)量減少（鍋爐出口濕煙氣量不變）。由于部分污泥攜帶的水分進(jìn)入鍋爐，排煙溫度將有所提高（設(shè)130度）。從鍋爐進(jìn)煤口到出灰渣口、排煙口的鍋爐全系統(tǒng)設(shè)為一個(gè)熱工系，進(jìn)行熱平衡計(jì)算。不考慮蒸汽系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行抽汽、再熱以及發(fā)電、供熱比例方面的變化。所有焚燒的灰渣處置成本均暫不考慮。 鍋爐作為“處置設(shè)施”處置污泥，可能會(huì)產(chǎn)生的“處置成本”如下： 鍋爐的熱效率降低，單位蒸汽產(chǎn)量的煤耗增加；

8、 蒸汽減產(chǎn)，減產(chǎn)蒸汽部分有利潤(rùn)損失； 蒸汽減產(chǎn)，噸蒸汽產(chǎn)能的電耗成本分?jǐn)偵仙?#160;原鍋爐設(shè)備按照蒸噸所計(jì)算的折舊增加； 可能對(duì)鍋爐產(chǎn)生的磨損、腐蝕等，維護(hù)成本增加； 新增干泥輸送（運(yùn)輸）、料倉或混合上料等系統(tǒng)的配套投資及其折舊； 灰渣量提高，導(dǎo)致灰渣捕捉、輸送等處理和運(yùn)輸設(shè)備的負(fù)荷增大；上述成本與損失可分別量化為： 噸蒸汽減產(chǎn)量，考慮利潤(rùn)損失50元/噸（該參數(shù)蒸汽的價(jià)值>200元/噸）； 噸蒸汽產(chǎn)量的煤耗增加，以噸煤價(jià)格900元評(píng)估； 其它各項(xiàng)損失，設(shè)增加20元/噸濕泥。注意，上述三項(xiàng)取值均屬假設(shè)，不

9、一定能反映實(shí)際情況。5、其它技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)取值二三類費(fèi)用取費(fèi)系數(shù)%15%還款期A7銀行年利率%8.0%電價(jià)yuan/kW0.65平均年薪wy/a4年工作日數(shù)d/a330焚燒系統(tǒng)綜合熱損失%5%環(huán)境溫度°C20相對(duì)濕度%80% 三、計(jì)算結(jié)果維持鍋爐的同等蒸發(fā)量時(shí)（煙氣量增加）：原鍋爐參數(shù)原鍋爐參數(shù)摻燒參數(shù)差別原鍋爐蒸發(fā)量t/h427427蒸汽減產(chǎn)%0.0%煙氣含濕量kg/kg0.03540.0371煙氣含濕量增加%4.6%灰渣量kg/h1656617192灰渣量增加%3.8%干煙氣量kg/h557590572344干煙氣量增加%2.6%排放煙氣體積流量m3/h655761691

10、944燃煤添加量kg/h6298763903焚燒爐出口體積流量m3/h28897823056788煙氣體積流量增加%5.8%千瓦電能煤耗g/kW466473千瓦電能煤耗增加g/kW6.77千瓦電能標(biāo)煤耗g/kW325330千瓦電能標(biāo)煤耗增加g/kW4.73干化污泥量kg/h 2083污泥燃煤摻混比%3.3%煙氣流量增加5.8%，意味著煙氣流速加快，此外飛灰量增加，可能對(duì)換熱器等形成負(fù)荷沖擊，導(dǎo)致磨損增加。處理成本如下表：計(jì)算蒸汽量t/d427日多耗煤量t/d22煤成本上升yuan/d19786計(jì)算污泥量t/d150噸濕泥分?jǐn)側(cè)济撼杀緔uan/t.wet132其它焚燒處置成本yuan/

11、t20綜合處置成本yuan/t.wet151.9熱干化成本yuan/t85.5綜合處置成本yuan/t237.4維持同等煙氣流量時(shí)（蒸發(fā)量減少）：原鍋爐參數(shù)原鍋爐參數(shù)摻燒參數(shù)差別原鍋爐蒸發(fā)量t/h427405蒸汽減產(chǎn)%5.2%煙氣含濕量kg/kg0.03540.0372煙氣含濕量增加%4.8%灰渣量kg/h1656616320灰渣量減少%1.5%干煙氣量kg/h557590543016干煙氣量減少%2.6%排放煙氣體積流量m3/h655761656575燃煤添加量kg/h6298760590焚燒爐出口體積流量m3/h28897822900926煙氣體積流量增加%0.4%蒸汽標(biāo)煤耗g/kg.st

12、eam102.9104.4蒸汽標(biāo)煤耗增加%  1.4%千瓦電能煤耗g/kW466472千瓦電能煤耗增加g/kW6.61千瓦電能標(biāo)煤耗g/kW325330千瓦電能標(biāo)煤耗增加g/kW4.62干化污泥量kg/h 2083污泥燃煤摻混比%3.4%隋文中提及，“根據(jù)耗差分析的結(jié)果，增加了機(jī)組發(fā)電煤耗約4 g/kW.h”，本文計(jì)算結(jié)果與之基本相符。有關(guān)處理成本如下表：蒸汽產(chǎn)能損失t/h22產(chǎn)值損失yuan/d26400計(jì)算蒸汽量t/d405日多耗煤量t/d20煤成本上升yuan/d18322計(jì)算污泥量t/d150噸濕泥分?jǐn)側(cè)济撼杀緔uan/t.wet122噸濕泥分?jǐn)傉羝麚p失y

13、uan/t.wet176其它焚燒處置成本yuan/t20綜合處置成本yuan/t.wet318.1熱干化成本yuan/t85.5綜合處置成本yuan/t403.7 四、關(guān)于處置補(bǔ)貼根據(jù)山東省發(fā)改委關(guān)于華能臨沂發(fā)電公司污泥干化焚燒發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)的批復(fù)，“為扶持可再生能源發(fā)電項(xiàng)目發(fā)展，根據(jù)國家發(fā)展改革委可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)傇囆修k法（發(fā)改價(jià)格20067號(hào)）的規(guī)定，華能臨沂發(fā)電有限公司#5、#6機(jī)組摻燒污泥發(fā)電部分電量（暫定為上網(wǎng)電量的12%）的上網(wǎng)電價(jià)暫按每千瓦時(shí)0.594元執(zhí)行，自2010年1月1日起試行一年，其余電量仍按現(xiàn)行上網(wǎng)電價(jià)水平執(zhí)行”。2011年此政策待遇得到延續(xù)：“為促

14、進(jìn)節(jié)能減排，扶持可再生能源發(fā)電項(xiàng)目發(fā)展，根據(jù)國家發(fā)展改革委可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法（發(fā)改價(jià)格20067號(hào)）的規(guī)定，華能臨沂發(fā)電有限公司#5、#6機(jī)組摻燒污泥發(fā)電，自試行期滿后，摻燒電量仍按上網(wǎng)電量的12%確定，上網(wǎng)電價(jià)執(zhí)行每千瓦時(shí)0.594元的標(biāo)準(zhǔn)；其余電量按現(xiàn)行每千瓦時(shí)0.4236元上網(wǎng)電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行”。根據(jù)該政策，華能臨沂電廠享受該待遇的是兩臺(tái)機(jī)組，任意一臺(tái)均有實(shí)際處理150噸/日（設(shè)計(jì)值170噸）的能力。其成本已如前述，這里看一下單臺(tái)機(jī)組的產(chǎn)值情況： 單機(jī)組發(fā)電量kW135212享受污泥補(bǔ)貼電量%12%計(jì)算補(bǔ)貼的電量kW16225特殊電價(jià)yuan/kW0.594一

15、般電價(jià)yuan/kW0.424電價(jià)差yuan/kW0.170單機(jī)組日享額外補(bǔ)貼電價(jià)yuan/d66356由于補(bǔ)貼計(jì)算的基數(shù)是機(jī)組額定發(fā)電量的一個(gè)百分比，這意味著單臺(tái)機(jī)組的收入是固定的，因此無論是否計(jì)算發(fā)電損失，污泥處置項(xiàng)目應(yīng)該都能帶給企業(yè)利潤(rùn)，只是多少不同而已。如果兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)享受此補(bǔ)貼，而處理量仍為目前的150噸水平，則“暴利”之名可就坐實(shí)了。   不考慮蒸汽產(chǎn)能損失考慮蒸汽產(chǎn)能損失日處理污泥量t/d150150熱干化成本yuan/t85.585.5焚燒處置成本yuan/t151.9318.1噸濕泥實(shí)際電補(bǔ)yuan/t442.4442.4噸濕泥利潤(rùn)yuan/t2

16、04.938.7 在垃圾發(fā)電領(lǐng)域，國家發(fā)改委2012年4月10日發(fā)布關(guān)于完善垃圾焚燒發(fā)電價(jià)格政策的通知(以下簡(jiǎn)稱通知)，通知確定以生活垃圾為原料的垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，每噸生活垃圾折算上網(wǎng)電量暫定為280千瓦時(shí)，并執(zhí)行全國統(tǒng)一垃圾發(fā)電標(biāo)桿電價(jià)每千瓦時(shí)0.65元(含稅)。國內(nèi)目前多數(shù)城市的垃圾處置費(fèi)在70-110元之間，以110元算，執(zhí)行通知后噸垃圾的最大產(chǎn)值也就292元（280*0.65+110）。比照垃圾發(fā)電，將發(fā)電補(bǔ)貼這算到每噸污泥中，山東華能臨沂發(fā)電公司享受的電補(bǔ)相當(dāng)于每噸污泥發(fā)電2619 千瓦時(shí)（單機(jī)組，16371*24/150），是垃圾發(fā)電量的近10倍，盡管噸濕泥的熱

17、值不到垃圾的1/4！不考慮名義上企業(yè)還可能有其它收入（如污泥處置費(fèi)，可能低于100元/噸），僅以發(fā)電電價(jià)差額形式形成的污泥處置補(bǔ)貼已高達(dá)440元/噸以上，電廠進(jìn)行污泥處置應(yīng)該無論如何算不得“便宜”了吧？ 五、討論作為污泥處置的從業(yè)者，筆者該為山東華能臨沂發(fā)電有限公司能夠獲得如此之高的補(bǔ)貼感到“欣慰”，至少它說明中國并不是沒錢處置污泥，這應(yīng)該是整個(gè)業(yè)界的福音。事實(shí)上，所有電廠處置污泥的項(xiàng)目后面，都有類似的獲取發(fā)電補(bǔ)貼的終極目標(biāo)。所謂“便宜”，其實(shí)只是屬于地方財(cái)政支出的按噸污泥計(jì)算的處置費(fèi)“便宜”了而已，但不包含國家財(cái)政補(bǔ)貼的大頭“電補(bǔ)”，老鼠拖楔子大頭在后的道理，應(yīng)該是電廠處置污泥鼓吹者的真實(shí)如意算盤吧。本文僅討論了這種處置的經(jīng)濟(jì)層面，其實(shí)還