垃圾焚烧厂总体设计

第四章 垃圾焚烧厂总体设计

4.1.1 垃圾焚烧厂应包括:接收、储存与输送系统、焚烧系统、烟气净化系统、垃圾热能利用系统、残渣处理系统、自动化控制系统、电气系统,垃圾焚烧厂生产过程中输入与输出各类物质的计量装置,以及油品供应、压缩空气供应和化验、机修等其他辅助系统。

采用连续焚烧方式的焚烧厂是指每天24h连续运行的垃圾焚烧厂,其规模设施需要满足生活垃圾处理、保护环境、利用垃圾热能的基本功能,条文规定的各系统都是应具备的,所适应的标准一般都要从严掌握。各系统组成框图见图4-1。

img

图4-1 各系统组成框图

4.1.2 垃圾焚烧厂服务区的范围、垃圾焚烧的规模和生产管理、办公、生活服务设施,应根据垃圾总产生量、分布情况及发展规划确定。

大型及特大型城市,生活垃圾产生量可达数千吨至上万吨。考虑垃圾收运系统的经济性以及目前焚烧设备发展的水平,一个焚烧厂仅能消化掉全市生活垃圾中的一部分,由此形成该焚烧厂的服务区。垃圾产生量是确定垃圾焚烧厂规模的基本依据,而目前可以预见到的如垃圾分类收集等环卫系统发展规划,虽然不影响垃圾总产生量,但对确定垃圾焚烧厂的处理规模,会产生重要影响。垃圾分类和垃圾源头减量的实施,对确定焚烧厂的处理规模也有很大影响。吸取国外的经验教训,垃圾焚烧处理规模一般不要超过焚烧厂投入运行年的生活垃圾总产生量,避免因设计容量过大,焚烧垃圾量不足,造成焚烧厂无法正常运行。因此,垃圾焚烧厂的规模与垃圾总产生量、分布情况及发展规划有密切关系。

生产管理、办公、生活服务等设施的确定,是直接受垃圾焚烧厂的规模限定,这在《城市生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准》中已经作出明确的、定量规定。从环卫系统建设和规划看,为了充分发挥垃圾焚烧厂的社会影响力,有些城市准备将垃圾焚烧厂纳入环保教育基地(这在国外不乏先例);为了发挥垃圾焚烧厂具有高技术含量的作用,有些城市拟将如环卫科研部门规划在焚烧厂内。因此,焚烧厂建设需要与环卫发展规划协调。

4.1.3 采用连续焚烧方式的新建厂宜设置2~4台垃圾焚烧炉。

垃圾焚烧厂运行经验表明,在总处理规模确定的条件下,一般单台焚烧炉规模越大,焚烧厂建设和运行越经济。另外,结合我国目前生活垃圾特点与发展趋势,焚烧线数量确定应考虑设备技术条件与处理功能要求,以及运营管理、停炉检修等条件,并应参考国外一些垃圾焚烧厂的建设经验。我国台湾省和日本对焚烧炉等主要设备与垃圾处理规模见表4-15:

表4-15 主要焚烧设备与垃圾处理规模

img

4.1.4 垃圾焚烧厂的规模宜按下列规定分类:

1.Ⅰ类垃圾焚烧厂:全厂总焚烧能力1200t/d以上;

2.Ⅱ类垃圾焚烧厂:全厂总焚烧能力大于600~1200t/d(含1200t/d);

3.Ⅲ类垃圾焚烧厂:全厂总焚烧能力大于150~600t/d(含600t/d);

4.Ⅳ类垃圾焚烧厂:全厂总焚烧能力50~150t/d(含150t/d)。

本条文是与现行《城市生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准》有关规定相互协调确定的。结合4.1.3条规定,理论上单台焚烧炉最小容量和建议的最小容量,参见表4-16

表4-16 理论上单台焚烧炉最小容量和建议的最小容量

img

4.2.1 厂址选择应符合城市总体发展规划和城市环境卫生专业规划要求,并应通过环境影响评价报告书的认定。

4.2.2 厂址选择应综合考虑生活垃圾焚烧厂的服务区域、转运能力、运输距离等因素。

4.2.3 厂址应选择在生态资源、地面水系、机场、文化遗址、风景区等敏感目标少的区域。

垃圾焚烧厂址需要根据焚烧厂的基本功能(即处理垃圾、保护环境和垃圾热能利用)选择确定,与周边的人文环境、生态环境、自然环境密切相关,还涉及给排水、变配电及原材料供应等外部协作关系,同时具有较强的政策性质。本规范就此作出了相应规定。厂址选择,一般需要从下列三个方面入手:

1.结合相关法规、社会方面资料拟定不少于一个目标厂址。由于生活垃圾焚烧厂址一般位于城市规划范围之内,故厂址选择必须符合城市总体规划要求。垃圾处理工程是一项涉及生活垃圾的收集、转运、压缩、运输等环节的系统工程,故厂址选择还需要结合城市环境卫生规划综合考虑。

2.通过下述建厂条件,进行现场勘察,资料收集,研究初选厂址方案。

(1)环境条件:包括气象、地形地貌、工程地质与水文地质、声学环境、生态敏感地区、社会敏感地区、环境卫生条件等因素。

(2)社会条件:包括人口分布、人文景观、动迁条件、民众意愿、居住区规划、公共安全、交通流量等因素。

(3)工程经济条件:包括土地征用、工程施工、操作运营经济效益(含运输成本、运行成本、固定资产)及发展计划等因素。

3.优化评选厂址。评选项目一般需要包括:地理位置、征地难易、厂址面积、附近居民反映、运输及建设成本等。

4.2.4 厂址条件应符合下列要求:

1.厂址应满足工程建设的工程地质条件和水文地质条件,不应选在发震断层、滑坡、泥石流、沼泽、流砂及采矿陷落区等地区。

2.厂址不应受洪水、潮水或内涝的威胁;必须建在该地区时,应有可靠的防洪、排涝措施。

3.厂址与服务区之间应有良好的道路交通条件。

4.厂址选择时,应同时确定炉渣、飞灰处理与处置的场所。

5.厂址应有满足生产、生活的供水水源和污水排放条件。

6.厂址附近应有必须的电力供应。对于利用垃圾热能发电的垃圾焚烧厂,其电能应易于接入地区电力网。

7.对于利用垃圾焚烧热能的垃圾焚烧厂,生产蒸汽的蒸汽管网输送距离不宜大于4km;生产热水的热水管网输送距离不宜大于10km。

该条文提出选择厂址的一些具体规定:包括厂址对工程地质和水文地质条件、防洪排涝、道路交通、残渣处置、供水水源、污水排放、热力用户、电力供应与接入电力网等的要求。

1.关于防洪标准问题。Ⅲ类及Ⅲ类以上的生活垃圾焚烧厂多建在中等以上城市。中等城市的防洪标准为50~100年重现期;小型工业企业的防洪标准为10~20年重现期,中型工业企业的防洪标准为20~50年重现期,大型工业企业的防洪标准为50~100年重现期。生活垃圾焚烧厂投资相对较大,地下设施较多,厂址需要考虑洪水、潮水或内涝的威胁。根据上述两方面情况,推荐生活垃圾焚烧厂的防洪标准见表4-17。

表4-17 推荐的防洪标准

img

2.关于厂外道路交通条件。生活垃圾焚烧厂,尤其是Ⅰ、Ⅱ类焚烧厂,按目前各城市垃圾运输车配制情况和垃圾收运的规律,具有运输量大,运输时间相对集中,垃圾车来往频繁。若厂址与服务区之间没有良好的道路交通条件,不仅会影响垃圾的输送,还会对城市交通造成影响。

3.一般蒸汽管网,每1km压降约为0.1MPa,温降10~15℃。其输送距离的远近取决于供汽参数和是否经济。热水管网每1km温降不到1℃。其输送距离的远近取决于热网循环水泵的扬程、管网的压力和是否经济。利用垃圾热能供热的生活垃圾焚烧厂,根据现行《热电并供系统技术条件》的规定,蒸汽管网的输送距离一般不超过4km;热水管网的输送距离不超过10km。

4.3.1 垃圾焚烧厂的全厂总图设计,应根据厂址所在地区的自然条件,结合生产、运输、环境保护、职业卫生与劳动安全、职工生活,以及电力、通讯、热力、给水、排水、污水处理、防洪、排涝等设施,特别是垃圾热能利用的设施,经多方案综合比较后确定。

本条文为垃圾焚烧厂基础设施方面的原则性规定。基础设施设置合理,不仅可以降低造价,还可以降低运营成本。垃圾焚烧厂利用垃圾热能时,必然涉及厂外终端用户问题。如发电,涉及电力的上网问题;供热,涉及热能用户问题。故强调要综合考虑。

4.3.2 垃圾焚烧厂的人流和物流的出、入口设置,应符合城市交通的有关要求,人流、物流应分开,并应方便垃圾运输车的进出。

垃圾焚烧厂垃圾运输时间相对集中,运输量较大。特别在垃圾没有压缩的情况下,加之目前普遍存在垃圾运输车的载重量较小,装载率较低,更增大了垃圾运输量。如日焚烧处理1200t的垃圾焚烧厂,按一班工作制,每班8h工作,不同车型的车流量分析结果见表4-17。根据日本有关调查结果,进厂垃圾车采用刷卡方式称量作业,需要时间不小于32s,否则在垃圾称量系统前发生排队现象;卸料作业需要时间不小于92s,否则在卸料平台前发生车辆排队现象。再考虑厂内运行时间,每辆垃圾车在厂内停留时间需要不少于2.5min。从表4-18中可以看出,即使能够完全符合车辆功能要求,8h内进厂的车辆也要147辆次。因此在总体规划中,焚烧厂出入口需要做到人流和物流分开。

表4-18 进厂垃圾车车流密度

img

4.3.3 垃圾焚烧厂的附属生产设施、生活服务设施等辅助设施,应根据社会化服务原则统筹考虑,避免重复建设。

为避免环卫设施重复建设,造成人、财、物力浪费,对垃圾物理成分、水质、烟气污染物中的重金属、二恶英等项目分析不需要连续检测,但检测时又需要有齐全的设备,并且一些设备较为贵重,因此可通过社会化协作解决。厂内仅设置常规理化分析即可。对检修设施也是如此,厂内只需配备日常维护保养与小修的人员、设备,大、中修通过社会化服务解决。

4.4.1 垃圾焚烧厂应以垃圾焚烧厂房为主体进行布置,其他各项设施应按垃圾处理流程合理安排。

4.4.2 Ⅲ类、Ⅳ类垃圾焚烧厂的办公、生活服务设施宜与垃圾焚烧厂房合并建设。

垃圾焚烧厂是以焚烧厂房为主体,并与办公、食堂、宿舍、垃圾车坡道、冷却塔、油库、车库、洗车台、污水处理站等各项设施组成。除冷却塔、油库、污水处理站等必须要独立布置的设施外,其他生产厂房均可在充分发挥设施功能前提下,将各种设施合理地组合在一起。按我国国情,Ⅰ、Ⅱ类垃圾焚烧厂的办公用房面积较大,多采用独立布置方式,也可与如理化室、电话交换机室等生产性用房以及宿舍、食堂等组合;Ⅲ、Ⅳ类垃圾焚烧厂的办公、生活服务设施的建筑面积较小,比较适合与焚烧工房合并建设。总之,各项设施建设要结合焚烧工艺流程,以及焚烧厂的具体条件适当安排,确保相关设备稳定、可靠、高效运行。

4.4.3 使用燃料油点火或助燃的垃圾焚烧厂,油库、油泵房的设置应符合现行国家标准《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156中的有关规定。

4.4.4 使用城镇燃气点火或助燃的垃圾焚烧厂,采用的燃气系统应符合现行国家标准《城镇燃气设计规范》GB 50028中的有关规定。

4.4.5 地磅房应设在垃圾焚烧厂出入口处,并应有良好的通视条件,与厂界的距离应大于一辆最长车的长度且宜为直通式。

4.4.6 垃圾焚烧厂的洗车设施,宜位于厂出口附近处。

垃圾焚烧炉需要用辅助燃料实现启、停,及在一定运行条件下采取必要的辅助燃烧。采用燃料油时,需要在厂内设油库及油泵房,其应符合《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156的规定。采用重油燃料时,其供油系统比较复杂,运行操作也较复杂,因此要根据燃料来源慎重选择。有的城市当具备使用城镇燃气点火或进行辅助燃烧条件时,可使用城镇燃气,燃气系统应符合《城镇燃气设计规范》GB 50028的要求。

由于垃圾焚烧厂运输车辆出入频繁,出入口又与城市道路相接,为避免交通事故及交通拥堵,在出入口处除应有良好的通视条件外,地磅房与城市红线间需留出一辆最大车的车长作为缓冲,以改善出入口处的交通条件。此外,为使垃圾运输车车容清洁,需要在厂内设置车辆冲洗设施。

4.5.1 垃圾焚烧厂区道路的设置,应满足交通运输、消防、绿化及各种管线的敷设要求。

4.5.2 垃圾焚烧厂区主要道路的行车路面宽度不宜小于6m。垃圾焚烧厂房外应设消防道路,道路的宽度不应小于3.5m。路面宜采用水泥混凝土或沥青混凝土,道路的荷载等级应符合现行国家标准《厂矿道路设计规范》GBJ 22中的有关规定。

4.5.3 通向垃圾卸料平台的坡道,为双向通行时,宽度不宜小于8m;单向通行时,宽度不宜小于4m。坡道中心圆曲线半径不宜小于15m,纵坡不宜大于8%。圆曲线处道路的加宽应根据通行车型确定。

垃圾焚烧厂房的四周,以设环行道路为好,可以更加方便炉渣、飞灰以及原材料的运输,并满足消防要求。当不具备设置环行道路时,必须要设有回车场地。

《厂矿道路设计规范》GBJ 22关于厂内道路宽度、道路中心圆曲半径及纵坡等规定摘录如下:

第2.3.3条对厂内道路路面宽度规定为:

img

注:根据该规范规定,垃圾焚烧厂可以归类到Ⅲ类企业。

第2.3.4条规定:厂内道路最小圆曲线半径,当行驶单辆汽车时,不宜小于15m;当行驶拖挂车时,不宜小于20m。

第2.3.7条规定厂内道路最大纵坡为:

img

第2.2.14条规定厂内道路纵坡大于5%时,限制坡长为:

img

4.5.4 临时停车场可设在厂区物流出口或入口附近处。

垃圾收运高峰期,车辆多且相对集中。为防止堵塞厂内外交通,可以设置临时停车场,以便于车辆在此作停留。临时停车场地面积,一般以小时高峰进出车辆的10%~15%作为规划依据。

4.6.1 垃圾焚烧厂的绿化布置,应符合全厂规划要求,合理安排绿化用地。

4.6.2 厂区的绿化覆盖率应与当地城市绿化规定相协调,且不应小于30%。

4.6.3 厂区绿化应结合当地的自然条件,选择适宜的植物。

垃圾焚烧厂绿化的主要目的是美化环境、改善小气候及调节空气。在道路的两侧、中间带、交叉口、停车场应进行绿化,并尽可能在厂内边角空地、坡面地等进行绿化,达到符合垃圾焚烧厂用地规定条件下,尽可能增大绿化覆盖率的要求。

国内各城市对新建工厂的厂区绿化覆盖率要求不一。较早制定现仍在执行的有关国家标准中规定:小型火力发电厂的绿化系数为10%~15%;一般机械工厂,不宜小于20%;要求高的工厂,不宜小于30%。目前,许多城市都非常注重环境建设,尽可能增加城市绿地率。各地制定出的新规定大都不低于30%。新建生活垃圾焚烧厂,为改善自身条件及减少对周围环境的影响,规定绿化覆盖率不应小于30%较为合适。规定绿化覆盖率还需要与所在城市的绿化要求相协调,尽可能提高绿化覆盖率。

垃圾焚烧厂区要根据当地自然条件和焚烧厂生产特点,选择适应性强和具有吸尘、吸附有害气体及抗污染等性能的树种。油罐区内不栽种油性大的树种。行道树、绿篱和观赏树木、花草的选择应符合美观、经济、就地取材、易于成活的要求。