生活垃圾焚烧现状及限额设计研究.doc

生活垃圾焚烧现状及限额设计研究垃圾焚烧发电行业发展我国垃圾焚烧发电行业始于1989年，过去的十年间市场规模和垃圾焚烧量已经得到飞跃式的发展。2010年我国在运行的焚烧厂有104座，到2021年增长至近700座。垃圾焚烧发电行业市场现状经历了快速增长期后，近年来行业市场体量已收窄：2019年垃圾焚烧项目开标共139个，总处理规模为 14.6万吨/日。2020年垃圾焚烧项目开标共69个，总处理规模为5.84万吨/日。2021年垃圾焚烧项目开标共约65个，总处理规模5.38万吨/日。发达地区及沿海地区的垃圾焚烧处理能力即将饱和，近年来行业发展逐步涉足偏远及相对落后地区，垃圾贴费的价格也日渐走低，从早期的200元/吨到现均价70元/吨左右，太湖县垃圾焚烧发电项目中标垃圾处理费单价仅为15元/吨，刷新了国内行业最低价。思考与对策伴随着规模及贴费的大幅缩减、技术标准的提高。生活垃圾焚烧项目市场竞标越发激烈，为了投标竞争力，如何降低投资成本，提高运营效率就成为亟待解决的问题,也是我们从业人员不得不面对的一个问题。因此，在设计阶段引入限额设计的理念，降低项目建设投资、完成总投控制目标，成为迫切需要完成的要任务。主要从主厂房建筑面积、各区域混凝土含钢量、桩基优化方面进行限额设计的研究。主厂房建筑面积优化目前全国同规模的各项目,主厂房建筑面积相差较大，从以下区域进行研究分析。卸料大厅分析:卸料门采取液压翻盖式，保证了卸料大厅与垃圾坑的密封。按最大垃圾车长度+对应车辆最小转弯半径+对应车辆宽度+卸料门长度，满足必要的通行条件下尽量缩短卸料大厅跨度。垃圾坑分析：以往项目平均垃圾储存时间达到10天左右，政府推行垃圾分类后，依据上海项目情况渗沥液含量约占垃圾总量的10%15%，外地项目渗滤液含量约占垃圾总量15%25%，有明显递减趋势，因此可通过合理缩小垃圾坑面积来实现建筑总面积的优化。焚烧间分析：一般由焚烧炉、锅炉、渣坑及部分设备组成。渣坑一般按满足最小三天的使用量设计。现有项目焚烧炉间距略大，通过风管的合理布置，炉间距可缩小。两侧通道宽度满足正常运行及检修即可，从而能有效的节约焚烧间的面积。烟气净化间分析：烟气净化设备放置在余热锅炉后面，主要有反应塔、布袋除尘器、刮板输送机及灰仓等。反应塔与布袋除尘器中心线在同一直线上，为方便主厂房内腾出足够的空间布置飞灰固化、石灰浆制备、干法间及活性炭间，可将SCR布置于引风机之上，节省占地面积。汽机间分析：汽机间的尺寸主要由汽机相关设备大小决定，结合近几年的典型项目，宽度多为1620 m，长度多为2135 m，基本能满足运行需求。主控楼分析：可将厂区办公空间都放置在主厂房内，主控楼则设置为四层。首层一般由高低压配电室、变频器室、入口大堂和展厅等组成；二层（4/4.5米层）一般为电缆夹层；三层（7/8米层）一般由大厅、中央控制室、电子间、继保室、会议室、工程师室、生产运营办公室和参观走廊等组成；四层（12.5/13.5米层）一般由行政办公室、资料室、会议室等组成。按人均最小使用面积及满足必要功能，可大幅优化主控楼面积。各区域结构混凝土含钢量优化（1）总则结构划分要合理，各结构分区刚度要均匀。依据结构类型、荷载、高度、刚度等合理划分主厂房结构分区。如主控楼为框架结构，各层荷载均匀可划分为一个分区；烟气间为单、高层框排架结构可划分为一个分区。尽量采用高强度钢筋，减少用钢量。如二级钢强度300 N/mm²，三级钢的强度为360 N/mm²,二者的强度比为1.2，市场二者钢筋的市场综合单价比约为1.05，采用高强度的钢筋则可节约钢材11.4%，同理箍筋也采用高强度钢筋。荷载分布细化布置。通过合理设定生产功能区及办公区的荷载分布，源头上控制钢筋的用量。在保证结构安全的前提下，忠实于实际工况按规范尽量选择合理的折减系数。避免因过度吸收地震力而造成的配筋增大。尽量均匀布置梁柱跨度，以便上部结构构件标准化，减少因跨度变化带来的刚度突变，从而减少由此造成的配筋增大。（2）垃圾坑底板垃圾坑底板刚度分配时，考虑桩基承台提供的刚度影响。垃圾坑底板配筋时，可选择整体拉通，局部附加的方式，适当减小配筋。垃圾坑需要抗浮设计时，可考虑垃圾坑底板上加素混凝土增加荷载，减小底板厚度，减小底板最小配筋量。（3）垃圾池剪力墙垃圾池剪力墙配筋主要由两方面控制：一，作为剪力墙进入计算模型；二，按照挡土墙承担垃圾和渗沥液的侧压力计算，两者计算结果进行包络。（4）框架梁框架梁界面高度的合理选取在跨度的1/101/12，对于井字型梁可放宽到1/15。根据规范箍筋肢距要求，300 mm宽采用2肢箍，300 mm以上一般采用4肢箍，梁宽尽量采用300 mm宽，箍筋面积可优化50%，同时，在构造配筋范围内纵筋根数可减少50%。对于与垃圾池扶壁柱相连的框架梁，考虑到扶壁柱刚度比较大，节点可按钢域考虑。（5）楼面板板跨不宜过小，120 mm厚的板跨度在3.5m左右，一般按跨度的1/30取值。采用双向板设计原则。（6）其他设备基础配筋优化。根据设备重量，小型设备基础可不配筋或仅上部配抗裂钢筋。小型支墩可直接从配筋地面起，不单独设基础。通过以上措施可减少混凝土钢筋含量指标，达到限额设计优化的目的。桩基优化根据不同地质情况，选用适用的桩基类型。对于下部没有坚硬土层沉桩难度不大的推荐采用混凝土预制桩，这种方式施工速度快，造价低，桩身质量有保证，沉桩方式可采用锤击或静压。对于持力层变化大、地质条件复杂的情况，可聘请专业的公司进行优化设计，选用符合现场条件的桩基类型。桩基施工前应先进行破坏性试桩，试桩数据应及时反馈至设计院，依据实际数据重新布置桩数；在地质条件允许下，考虑桩土复合承载，可提高桩基承载力；通过试桩、复合承载，优化桩基型式、长度。后续展望面对“国补退坡”、“双碳影响”，市场上急剧下降的项目体量与日益降低的处理费，不断减少的利润空间，以及日益激烈的市场竞争环境，我们认为可以通过以下方式来增加收益。1. 与污泥、湿垃圾等协同处理来提高收益；2. 提高发电效率、降低厂用电率。参考文献(1) GB 500102010混凝土结构设计规范S北京：中国建筑工业出版社，2015(2) GB 500112010建筑抗震设计规范S北京：中国建筑工业出版社，2016(3) CJJ 90-2009 生活垃圾焚烧处理工程技术规范S北京：中国建筑工业出版社，2009(4) GB 500492011 小型火力发电厂设计规范S北京：中国计划出版社，2011(5）中华人民共和国固体废物污染环境防治法20204