孫 文

(通遼發(fā)電總廠有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 通遼 028011)

0 引 言

2019年底，新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)在全球爆發(fā)，截至2022年4月18日，全球累積確診人數(shù)超過5億人，死亡病例高達(dá)619萬[1]。作為全球性公共衛(wèi)生事件，COVID-19的疫情防控、醫(yī)療救治引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注[2]。隨之而來的醫(yī)療廢棄物生產(chǎn)量與日劇增。不同于常規(guī)固體廢棄物(簡(jiǎn)稱固廢)，醫(yī)療固廢中含有病原體、放射性物質(zhì)及多種有害化學(xué)物質(zhì)等，具有高度空間污染性、潛伏性及急性病毒傳播性，若處置不當(dāng)，不僅會(huì)污染環(huán)境，還危害人體健康[3-4]。

目前，我國(guó)醫(yī)療固廢的處理方式主要分為熱轉(zhuǎn)化處理和非熱轉(zhuǎn)化處理[5]。蒸汽滅菌是最主要的非熱轉(zhuǎn)化處置方式，約占非熱轉(zhuǎn)化處置總量的33.9%，2018年處置量為3.32萬t[6]。非熱轉(zhuǎn)化技術(shù)僅適用于傳染性垃圾的消毒處理，難以處理藥物類和化學(xué)類的醫(yī)療垃圾[7]，處理后的廢棄物還需進(jìn)行最終處置，如衛(wèi)生掩埋或二次回收[8]。滅菌掩埋存在可持續(xù)性差、污染土壤等諸多缺陷，該技術(shù)正逐步淘汰。熱轉(zhuǎn)化技術(shù)適用于所有類型的醫(yī)療廢棄物，可以快速實(shí)現(xiàn)廢棄物減容減量的無公害化處理[9]。垃圾焚燒技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用最廣、技術(shù)最成熟的一種固廢處理方式，具有占地面積小、減容減量程度高、資源利用率高等優(yōu)點(diǎn)[10]，可將廢棄物的能量以熱能、電能的形式回收。然而，垃圾焚燒過程中造成的二次污染問題十分嚴(yán)重。焚燒煙氣中所含有的二噁英等污染物會(huì)嚴(yán)重危害人體健康，給附近區(qū)域居民的心理和生活造成負(fù)面影響，容易引發(fā)嚴(yán)重的社會(huì)問題[11]。此外，受制于煙氣高溫腐蝕的瓶頸，垃圾焚燒技術(shù)的凈發(fā)電效率僅在14%～28%[3]，遠(yuǎn)低于常規(guī)燃煤電站的發(fā)電效率。熱解氣化技術(shù)是指固體廢棄物中可燃組分在無氧(熱解)或缺氧(氣化)的條件下發(fā)生高溫轉(zhuǎn)化反應(yīng)[4]。該技術(shù)能夠?qū)⒗械目扇冀M分轉(zhuǎn)化為具有高附加值的中間產(chǎn)物，如可燃?xì)怏w、焦油等，然后針對(duì)熱解氣化過程的中間產(chǎn)物進(jìn)行后續(xù)高效清潔利用。相比于垃圾焚燒技術(shù)，熱解氣化過程中的高溫厭氧環(huán)境能夠極大抑制二噁英等污染物的生成，此外中間產(chǎn)物也為能量?jī)?chǔ)存及多元化利用提供了可能性[12]。

等離子氣化技術(shù)是一種新型垃圾氣化處理技術(shù)，具有氣化效率高、燃料適應(yīng)性強(qiáng)、處理過程無污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注。等離子體是一種由電子、離子和未電離的中性粒子組成的混合物，由等離子炬通過電弧或輻射的方式產(chǎn)生，其核心溫度高達(dá)5 000 ℃[13]。該技術(shù)以熱等離子體作為高溫?zé)嵩?，在高溫貧氧條件下徹底破壞固廢中的有害物質(zhì)，將垃圾中的有機(jī)成分轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)、無焦碳的可燃?xì)怏w，將無機(jī)物轉(zhuǎn)化為無公害的玻璃熔渣[14]。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者針對(duì)垃圾等離子氣化技術(shù)均進(jìn)行了一些研究，主要包括氣化過程的機(jī)理研究、中間產(chǎn)物的存儲(chǔ)利用以及等離子氣化項(xiàng)目的性能評(píng)估等方面。TAMOLNAS等[15]對(duì)廢甘油等離子空氣/水蒸氣氣化進(jìn)行研究，結(jié)果表明，相比采用空氣作為氣化介質(zhì)，甘油水蒸氣氣化在合成氣熱值、氣化效率及所需能耗等方面均表現(xiàn)出優(yōu)良的工藝性能。MINUTILLO等[16]基于Aspen Plus平臺(tái)設(shè)計(jì)了一套EquiPlasmaJet熱化學(xué)模型用于估計(jì)合成氣成分及氣化反應(yīng)所需能量，通過多組實(shí)驗(yàn)對(duì)照發(fā)現(xiàn)模型性能良好。ERDOGAN等[17]研究了不同碳和氫含量微波樣品的等離子體氣化特性和產(chǎn)氫能力，并采用ANSYS Fluent程序?qū)Φ入x子體反應(yīng)過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到等離子體反應(yīng)機(jī)理及相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。TAVARES等[18]采用Aspen Plus軟件研究了葡萄牙地區(qū)生活垃圾樣品的等離子體氣化，并討論不同參數(shù)對(duì)最終合成氣成分和質(zhì)量的影響。PAULINO等[19]設(shè)計(jì)并分析了一套垃圾等離子氣化耦合內(nèi)燃機(jī)的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，結(jié)果表明該系統(tǒng)的氣化效率高達(dá)78.58%，發(fā)電效率約為31%，預(yù)計(jì)6 a可收回投資成本。

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》，2020年中國(guó)一次能源消費(fèi)中煤炭占比超過50%，其中燃煤發(fā)電占總消費(fèi)量的70%[20]。由于燃煤電站多位于大中型城市周邊地區(qū)，便于保障能源消費(fèi)中心的供應(yīng)穩(wěn)定與安全。同時(shí)，城市是醫(yī)療垃圾產(chǎn)生的最主要源頭，集中式就近處理可減少垃圾運(yùn)輸過程中的成本和疾病感染風(fēng)險(xiǎn)。此外，醫(yī)療垃圾的處置補(bǔ)貼遠(yuǎn)高于一般的市政垃圾，高額的補(bǔ)貼可進(jìn)一步提升項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性能。基于以上背景，考慮到我國(guó)以燃煤機(jī)組為主體的發(fā)電結(jié)構(gòu)，筆者提出了一種醫(yī)療垃圾等離子氣化與燃煤電站耦合的新型發(fā)電系統(tǒng)，旨在實(shí)現(xiàn)安全、高效、清潔的醫(yī)療廢棄物資源化利用。通過等離子氣化爐將醫(yī)療垃圾轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的合成氣，冷卻后直接通入燃煤電站的鍋爐，合成氣與煤摻燒所形成的煙氣經(jīng)燃煤電站原有煙氣凈化設(shè)備處理后排入大氣，同時(shí)合成氣冷卻過程中釋放的熱量被燃煤機(jī)組給水回?zé)嵯到y(tǒng)吸收利用。筆者將從熱力學(xué)、經(jīng)濟(jì)性2個(gè)角度對(duì)燃煤案例機(jī)組和集成系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析。

1 660 MW燃煤案例機(jī)組介紹

選取我國(guó)北方地區(qū)某660 MW濕冷燃煤發(fā)電機(jī)組為研究對(duì)象，其流程如圖1所示。燃煤在鍋爐爐膛中燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?，煙氣依次?jīng)鍋爐各受熱面，將鍋爐給水加熱成高溫高壓的蒸汽。蒸汽依次進(jìn)入汽輪機(jī)高壓缸、中壓缸和低壓缸做功并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)向外輸出電能。汽輪機(jī)低壓缸乏氣進(jìn)入凝汽器中冷卻凝結(jié)，通過汽輪機(jī)逐級(jí)抽汽的方式，冷凝水在給水回?zé)嵯到y(tǒng)被逐級(jí)加熱加壓，最后送至鍋爐水冷壁，完成汽水循環(huán)。鍋爐尾部受熱面出口處的低溫?zé)煔猓?jīng)電除塵設(shè)備、脫硫脫硝等工藝流程凈化處理后，通過煙囪排入大氣環(huán)境中。燃煤案例機(jī)組給水回?zé)嵯到y(tǒng)的具體參數(shù)見表1，機(jī)組基本運(yùn)行參數(shù)見表2。該機(jī)組的設(shè)計(jì)煤種為神府煤，在額定工況下，煤粉進(jìn)料量為62.22 kg/s，機(jī)組凈電功率為627.00 MW，凈發(fā)電效率為42.36%。

圖1 660 MW燃煤發(fā)電案例機(jī)組示意Fig.1 Schematic diagram of 660 MW coal-fired power generation unit

表1 案例機(jī)組給水回?zé)嵯到y(tǒng)基本參數(shù)

2 醫(yī)療固廢等離子氣化-燃煤發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化集成方案

為提升醫(yī)療廢棄物的資源化利用率，提出一種醫(yī)療垃圾等離子氣化與燃煤電站耦合的新型發(fā)電系統(tǒng)，如圖2所示。垃圾經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)入等離子氣化爐中，等離子炬置于氣化爐底端作為熱源，將氣化介質(zhì)電離成等離子體。在高溫厭氧條件下，垃圾中的可燃成分轉(zhuǎn)化為以CO、CH4和H2為主的合成氣，并從氣化爐頂端出口排出，無機(jī)成分在高溫條件下熔融為無公害的玻璃樣渣，隨后從氣化爐底部流出。高溫合成氣經(jīng)初步冷卻后直接通入燃煤電站鍋爐中與煤摻燒，其燃燒釋放出的熱量最終通過鍋爐各受熱面流入電站汽水循環(huán)中，摻燒后所形成的煙氣經(jīng)燃煤電站原有的煙氣凈化系統(tǒng)處理后排入大氣。為進(jìn)一步提升集成系統(tǒng)性能，抽取電站給水回?zé)嵯到y(tǒng)2號(hào)高壓加熱器出口的部分鍋爐給水用于回收氣化爐出口合成氣所釋放出的熱量，隨后送回1號(hào)高壓加熱器給水出口。

表2 660 MW燃煤發(fā)電案例機(jī)組基本參數(shù)

傳統(tǒng)的氣化產(chǎn)物利用機(jī)制往往采用耦合內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池等精密做功單元，這些設(shè)備往往需配備額外的合成氣凈化裝置，成本過高且效率較低。燃煤電站兼具容量大、汽輪機(jī)效率高、回?zé)嵯到y(tǒng)完善等優(yōu)點(diǎn)，鍋爐對(duì)燃料及燃料內(nèi)的污染物適應(yīng)性良好，且尾部煙道設(shè)有特定的污染物處理設(shè)備，因此合成氣燃燒污染物不需重復(fù)增設(shè)煙氣凈化裝置。在氣化爐和燃煤鍋爐之間需額外增設(shè)引風(fēng)機(jī)，用于運(yùn)輸合成氣。考慮到氣化爐出口合成氣溫度較高，引風(fēng)機(jī)在高溫條件下工況不穩(wěn)定，需對(duì)合成氣進(jìn)行降溫處理。抽取部分鍋爐給水用于冷卻高溫合成氣，同時(shí)回收余熱用于加熱鍋爐給水，使得一部分原本用于加熱給水的高品質(zhì)蒸汽繼續(xù)在汽輪機(jī)高壓缸中做功，整體提升機(jī)組性能。此外，從燃煤電站空氣預(yù)熱器出口抽取部分高溫空氣通入空氣分離器(ASU)，降低氣化過程中加熱氣化介質(zhì)所需能量。

圖2 垃圾等離子氣化與燃煤機(jī)組耦合發(fā)電系統(tǒng)示意Fig.2 Diagram of the conceptual WTE system integrating plasma waste gasification with a coal-fired power plant

3 系統(tǒng)分析方法

3.1 基本假設(shè)

利用Aspen Plus和EBSILON Professional軟件完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算工作，集成系統(tǒng)的仿真模型如圖3所示。其中Aspen Plus主要用于模擬等離子氣化模塊，預(yù)測(cè)合成氣成分及物性參數(shù)[21-22]，EBSILON Professional則應(yīng)用于燃煤電站部分的設(shè)計(jì)與仿真[23-24]。為評(píng)估系統(tǒng)的性能表現(xiàn)，便于將新系統(tǒng)與案例機(jī)組進(jìn)行對(duì)比分析，提出以下假設(shè)：① 燃煤鍋爐的排煙溫度恒定不變；② 在案例機(jī)組和新系統(tǒng)中，煤炭消耗量和煤炭所產(chǎn)生的能量保持不變；③ 在案例機(jī)組和新系統(tǒng)中，燃煤鍋爐的效率保持不變；④ 環(huán)境基準(zhǔn)為25 ℃和101.325 kPa；⑤ 空氣組成為21% O2和79% N2(體積分?jǐn)?shù))；⑥ 系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行和熱力學(xué)平衡；⑦ 物質(zhì)流股的動(dòng)能和勢(shì)能變化忽略不計(jì)。

圖3 集成系統(tǒng)仿真模型示意Fig.3 Simulation models for the proposed hybrid system

3.2 能量分析指標(biāo)

醫(yī)療固廢通過等離子氣化過程完全轉(zhuǎn)化為可燃?xì)?，置于氣化爐上的等離子炬消耗電能為該過程提供部分熱能。因此引入等離子氣化效率ηg來衡量等離子氣化爐的氣化性能[24]。

(1)

式中，msyn和mw分別為合成氣和垃圾的質(zhì)量流量，kg/s；Qsyn和Qw分別為合成氣和垃圾的低位發(fā)熱量kJ/kg；Ptor為等離子炬耗功，kW；PASU為ASU耗功，kW；ηtor為等離子炬效率，取86%[25]；ηen,c為燃煤電站的凈發(fā)電效率。

新系統(tǒng)中垃圾側(cè)的凈發(fā)電功率(Pw，kW)可表示為

Pw=Ptot-Pc，

(2)

式中，Ptot為新系統(tǒng)凈發(fā)電量，kW；Pc為新系統(tǒng)中燃煤側(cè)凈發(fā)電量，即燃煤發(fā)電案例機(jī)組的凈發(fā)電功率，kW。

為研究垃圾側(cè)發(fā)電過程中的能量轉(zhuǎn)化效率，垃圾側(cè)凈發(fā)電效率ηen,w可以定義為

(3)

此外，新系統(tǒng)的凈發(fā)電效率ηen,tot可表示為

(4)

式中，mc為燃煤輸入量，kg/s；Qc為煤的低位發(fā)熱量，kJ/kg。

(5)

式中，msf為固體可燃物的質(zhì)量流量，kg/s；Qsf為固體可燃物的低位發(fā)熱量，kJ/kg；ω(H)、ω(C)、ω(O)和ω(N)分別為固體可燃物中的氫、碳、氧和氮元素含量。

(6)

∑φin+∑Win=∑φout+∑Wout+∑φdes,

(7)

(8)

(9)

3.4 經(jīng)濟(jì)性分析指標(biāo)

為探究集成系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)可行性，利用動(dòng)態(tài)投資回收周期nDPP和凈現(xiàn)值nNPV兩項(xiàng)指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)估。理論上講，項(xiàng)目的nDPP越短，nNPV越高，其經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)越佳[29]。

(10)

(11)

式中，k為項(xiàng)目的生命周期，a；y為項(xiàng)目生命周期的第y年；Cin為第y年現(xiàn)金流出值，元；Cout為第y年的現(xiàn)金流出值，元；idis為項(xiàng)目折舊率。

對(duì)于集成系統(tǒng)內(nèi)新增設(shè)備價(jià)格，采用公式計(jì)算法和規(guī)模因子法來估算，其中規(guī)模因子法計(jì)算公式[30]為

(12)

式中，Ich為變化設(shè)備的投資價(jià)格，元；Iref為參比設(shè)備的投資價(jià)格，元；Sch為變化設(shè)備的規(guī)模；Sref為參比設(shè)備的規(guī)模；f為規(guī)模因子。

4 系統(tǒng)性能分析

4.1 新系統(tǒng)參數(shù)

燃煤電站多位于大中型城市周邊地區(qū)，便于保障能源消費(fèi)中心的供應(yīng)穩(wěn)定與安全。城市是醫(yī)療垃圾產(chǎn)生的最主要源頭，集中式就近處理可減少垃圾運(yùn)輸過程中的成本和疾病感染風(fēng)險(xiǎn)。此外，醫(yī)療垃圾的處置補(bǔ)貼遠(yuǎn)高于一般市政垃圾，高額補(bǔ)貼可進(jìn)一步提升項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性能。因此新系統(tǒng)中氣化爐的燃料來源主要為醫(yī)療垃圾，其工業(yè)分析與元素分析見表3。醫(yī)療垃圾收到基含水量為7.00%，低位發(fā)熱量為15.57 MJ/kg。

表3 新系統(tǒng)中醫(yī)療垃圾的工業(yè)分析及元素分析

基于Aspen Plus平臺(tái)，新系統(tǒng)中等離子氣化過程參數(shù)及所得合成氣組成見表4和5。為提升整體氣化性能，增加新型發(fā)電系統(tǒng)的凈發(fā)電效率，該系統(tǒng)采用純氧作為氣化介質(zhì)。相應(yīng)地，ASU為等離子氣化爐提供穩(wěn)定的氧氣供應(yīng)。垃圾處理量為6.72 t/h，氧氣供給流量為0.59 kg/s，氣化爐出口合成氣流量為2.43 kg/s，溫度為850 ℃。合成氣主要成分包括28.87% H2、37.44% CO和7.80% CH4，其收到基低位發(fā)熱量為11.69 MJ/kg。考慮等離子炬電功率和ASU的能量消耗功率分別為2.95 MW和0.57 MW，新系統(tǒng)中等離子氣化模塊的氣化效率為73.21%。

表4 新系統(tǒng)中等離子氣化爐參數(shù)

表5 垃圾等離子氣化合成氣特性

在等離子氣化爐出口和燃煤鍋爐進(jìn)口之間設(shè)置合成氣冷卻器，用于回收高溫合成氣釋放的熱量，其具體參數(shù)見表6。從燃煤電站給水回?zé)嵯到y(tǒng)2號(hào)高加給水出口抽取部分鍋爐給水，送至合成氣冷卻器冷端，鍋爐給水由253.8 ℃提升至272.8 ℃后回到1號(hào)高壓加熱器給水出口。合成氣溫度降至400.0 ℃，由合成氣引風(fēng)機(jī)輸送至燃煤鍋爐特定的燃燒器進(jìn)口。

表6 新系統(tǒng)中合成氣冷卻器參數(shù)

4.2 能量分析

表7為原系統(tǒng)與新系統(tǒng)的能量分析參數(shù)。當(dāng)燃煤輸入量保持不變時(shí)，通過系統(tǒng)集成，新系統(tǒng)的總能量輸出功率增加了14.08 MW?？紤]到等離子炬的引入和其他廠用電設(shè)備能耗量增加，集成系統(tǒng)的廠用電量增加了3.56 MW，系統(tǒng)凈發(fā)電功率由627.00 MW提升至637.52 MW。10.52 MW的凈發(fā)電增量可以看作垃圾的凈發(fā)電功率。雖然系統(tǒng)集成前后系統(tǒng)總體的凈發(fā)電效率略下降，但新系統(tǒng)垃圾側(cè)的凈發(fā)電效率高達(dá)36.21%，遠(yuǎn)高于常規(guī)垃圾焚燒電站。

表7 原系統(tǒng)與新系統(tǒng)的能量分析比較

為進(jìn)一步揭示燃煤系統(tǒng)與垃圾等離子氣化系統(tǒng)集成后的節(jié)能機(jī)理，圖4繪制了燃煤案例機(jī)組和新系統(tǒng)2個(gè)方案的能量流動(dòng)過程。假設(shè)原系統(tǒng)和新系統(tǒng)中燃煤輸入能量恒定不變，為100%。在等離子氣化模塊中，醫(yī)療固廢所含能量為29.06 MW，氣化輔助設(shè)備消耗2.95 MW能量，氣化爐損失為0.33 MW，僅占燃煤輸入量的0.02%，等離子氣化爐出口高溫合成氣的總能量高達(dá)31.99 MW，這表明整體氣化效率處于較高水平。相比原系統(tǒng)，新系統(tǒng)燃煤電站汽水循環(huán)中蒸汽所含能量增加了60.68 MW，汽輪機(jī)軸功提升了14.36 MW。因此，系統(tǒng)集成后凈電功率增加了10.52 MW，垃圾側(cè)凈發(fā)電效率高達(dá)36.21%。

圖4 原系統(tǒng)與新系統(tǒng)的能流Fig.4 Energy flow diagrams of proposed hybrid system and reference coal power plant

表8 案例機(jī)組與集成系統(tǒng)的分析結(jié)果

4.4 經(jīng)濟(jì)性分析

為探究集成方案的經(jīng)濟(jì)可行性，針對(duì)新型發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性開展分析。醫(yī)療固廢處理項(xiàng)目主要收入來自政府給予的處理補(bǔ)貼，然而處理補(bǔ)貼定價(jià)機(jī)制由多種因素決定，如醫(yī)療固廢產(chǎn)生的機(jī)制、源頭、分布、產(chǎn)地經(jīng)濟(jì)情況等方面[31]。同時(shí)系統(tǒng)集成前后，燃煤電站部分成本和收入幾乎沒有變化，因此只對(duì)燃煤電站周邊地區(qū)營(yíng)建醫(yī)療固廢等離子氣化項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，考察項(xiàng)目給燃煤電站帶來的經(jīng)濟(jì)收益。

表9對(duì)醫(yī)療固廢等離子模塊提出經(jīng)濟(jì)性分析的基本假設(shè)和條件。項(xiàng)目生命周期設(shè)為20 a，包括1 a施工建設(shè)期和19 a運(yùn)營(yíng)期[32]。參考文獻(xiàn)[33]，項(xiàng)目維護(hù)成本為273.00元/(t·MW)。醫(yī)療固廢處理各環(huán)節(jié)中人力成本、運(yùn)輸成本、原材料及藥劑成本分別設(shè)定為480.00、321.00和200.00元/(t·MW)。項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)收益主要包括政府給予的處理補(bǔ)貼、項(xiàng)目額外的發(fā)電收益和副產(chǎn)品玻璃樣渣的銷售收益。項(xiàng)目配套的輔助工程及控制系統(tǒng)投資假定為新增設(shè)備投資的20%，同時(shí)增加總初投資8%的不確定投資，以保障項(xiàng)目的落地與推進(jìn)。

表9 經(jīng)濟(jì)性分析基本假設(shè)和條件

基于表10計(jì)算方法對(duì)等離子氣化項(xiàng)目?jī)?nèi)各設(shè)備的投資成本進(jìn)行估算。根據(jù)文獻(xiàn)[42]，PLAZARIUM公司生產(chǎn)的200 kW等離子炬價(jià)格為262.50萬元/個(gè)，按照項(xiàng)目2.95 MW規(guī)模，等離子炬的總投資為3 937.50萬元。醫(yī)療固廢等離子氣化模塊初投資成本見表11，總初投資成本為15 709.19萬元，其中新增設(shè)備的投資成本為12 121.29萬元。

表10 醫(yī)療固廢氣化項(xiàng)目?jī)?nèi)設(shè)備估價(jià)方法

表11 醫(yī)療固廢氣化項(xiàng)目?jī)?nèi)初投資成本

表12總結(jié)了醫(yī)療固廢等離子氣化項(xiàng)目帶來的經(jīng)濟(jì)效益。在運(yùn)營(yíng)階段，項(xiàng)目年收入有望達(dá)18 125.17萬元，其中醫(yī)療垃圾處理補(bǔ)貼和售電收入是項(xiàng)目最重要的收入來源，分別占總收入的74.51%和25.35%。根據(jù)經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)果，項(xiàng)目年運(yùn)營(yíng)及維護(hù)成本為9 033.71萬元，年凈收入可達(dá)9 091.45萬元。醫(yī)療固廢等離子氣化項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)回收周期僅為3.05 a，項(xiàng)目有望在其20 a生命周期內(nèi)，為燃煤電站帶來45 764.66萬元凈收益，證明該方案具有良好的經(jīng)濟(jì)可行性。

表12 新型發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)果

5 結(jié) 論

1)在醫(yī)療垃圾處理模塊中，等離子炬功耗為2.95 MW，所得合成氣產(chǎn)物的低位熱值為11.69 MJ/kg，等離子氣化效率為72.21%。

2)相較于燃煤案例機(jī)組，集成系統(tǒng)的凈發(fā)電功率提升了10.52 MW，垃圾側(cè)凈發(fā)電效率高達(dá)36.21%，遠(yuǎn)高于一般垃圾焚燒電站的效率。

4)新系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療垃圾安全高效的能量回收機(jī)制，還可以提升燃煤機(jī)組在調(diào)峰調(diào)壓時(shí)對(duì)于外界負(fù)荷指令的快速響應(yīng)能力，具有良好的性能及推廣價(jià)值。

5)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性分析，項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)階段年凈收入有望達(dá)到9 091.45萬元，集成系統(tǒng)生命周期內(nèi)凈現(xiàn)值有望達(dá)到45 764.66萬元，動(dòng)態(tài)回收周期僅為3.05 a。