生活垃圾焚烧现状及限额设计研究

沈辰听雨

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16～20 m，长度多为21～35 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1/10～1/12，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 50010—2010混凝土结构设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2015

(2) GB 50011—2010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 50049—2011 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》2020

沈辰听雨

嗯呢