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摘要：城市化进程的加快，致使城市固体废弃物的产生也日益增长。本文通过实例介绍了垃圾焚烧发电厂设计，仅供参考。
关键词：垃圾焚烧；发电厂；设计；
中图分类号：S611文献标识码： A
一、生活垃圾焚烧发电厂设计需注意的问题
生活垃圾焚烧发电厂主要包括垃圾预处理系统、垃圾焚烧系统、热能利用系统、烟气净化系统及灰渣处理系统。对垃圾焚烧发电厂而言，预处理系统保证垃圾正常进料;垃圾焚烧系统是核心，其燃烧效率和燃烧温度决定发电成本和是否能高温分解二恶英;烟气净化及灰渣处理即后处理系统是决定垃圾焚烧后达标排放的关键。为了更好地实现城市生活垃圾的减量化、无害化和资源化，就垃圾焚烧发电厂设计中需要注意的问题分述如下:
1、垃圾预处理
垃圾前处理系统是垃圾发电厂的重要组成部分，也是该类电厂工程设计中的难点。设计时应综合考虑当地垃圾成分、粒径、采用的焚烧炉型等多种因素，并根据CJJ 90—2009《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》等相关标准、规范的要求，确定垃圾处理的具体形式。
1.1垃圾的成分和特性
垃圾特性包括垃圾低位热值、所含物质的种类和形态及物理性质(如含水量、密度)等指标。其中，垃圾的低位热值是最主要的参数。从环保角度考虑，要保证焚烧炉稳定燃烧并具有较高的燃烧效率，垃圾平均低位热值要达到5000 kJ/kg以上。我国城市垃圾的特点是成分复杂、形态多样、水分含量高且热值较低。为满足焚烧炉对垃圾热值的要求，垃圾在进炉前宜先经过充分的发酵，使垃圾中的水分析出。所以工程设计中应根据垃圾成分合理预测垃圾热值，并考虑垃圾在堆放过程中热值的提高措施。
1.2炉排式焚烧炉的垃圾前处理系统
炉排式焚烧炉对垃圾的热值要求较高，但对其粒径要求较低，理论上说只要原始垃圾的尺寸不大于进料口的最小尺寸即可。因此，采用炉排式焚烧炉的垃圾电厂无需建设复杂的前处理系统，垃圾在厂内的流程如图所示。
1.3流化床焚烧炉的垃圾前处理系统
流化床焚烧炉可以燃用热值较低的垃圾(即可以直接把原始垃圾加入炉内焚烧)，但对垃圾尺寸和其中粗大不可燃成分有一定的要求。因此，采用流化床焚烧炉的前处理系统较复杂，垃圾在厂内的流程如图所示。
2、垃圾焚烧系统
2.1机械炉排焚烧炉
机械炉排炉工作原理:垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排，在以燃油为辅助燃料、大量氧气助燃的条件下，通过炉排的机械运动促进垃圾的搅动和混合，实现垃圾的干燥、燃烧和燃烬。炉排可分为平推式、斜推式、逆推式和滚筒式，单台炉处理能力可高达1 200 t/d，是目前处理能力最大的焚烧炉型。机械炉排炉的主要优点有技术较为成熟，设备年运行时间可达8000 h以上，广泛适用于各类生活垃圾，飞灰少;缺点是开车和停炉时炉温经过二恶英产生的温度区间(360～820℃)，在控制不完全的情况下易产生二恶英，燃烧效率相对流化床偏低，造价及维护费用较高。
2.2流化床焚烧炉
流化床焚烧炉工作原理:炉膛内铺有大量的砂或炉渣，将其加热到600℃以上，并在炉底鼓入200℃以上的热风，向炉内投入经分类、破碎等预处理的垃圾，掺入煤粉(国家规定掺烧燃煤比例应低于20%)同热砂一起翻腾、燃烧，由于砂粒处于沸腾状态所以炉内传热传质良好，垃圾燃烧迅速。垃圾余烬落到炉底，不可燃物和砂粒一起排出后分离，砂粒再通过提升设备送回到炉中循环使用。流化床的处理能力在焚烧炉型中较为适中，单炉处理能力一般为500 t/d。流化床的主要优点是可以更大程度地避免二恶英产生，燃烧彻底，垃圾减量化程度高，运行稳定可靠，燃烧热效率较高。缺点是需掺煤才能充分燃烧，年运行时间较短(6 000 h左右)，设备对垃圾均匀性要求较高，烟气中灰尘量大(为炉排炉的3倍～4倍)，且石英砂对设备磨损严重，设备检修相对较多。综上，炉排炉技术有长期的运行经验，烟气飞灰处理负荷较轻，不需要垃圾预处理系统;而流化床炉对燃料适应性好，在燃烧二次污染控制上具有明显优势，且已能完全国产化制造。在具体工程设计中，焚烧处理设备的选择要关注垃圾的特性、焚烧过程的优化及污染的控制。
二、项目简介
垃圾焚烧发电厂日焚烧处理生活垃圾1，500吨，年处理能力55万吨（进厂量）。焚烧采用3×500t/d台机械炉排炉，汽轮发电机容量为2×15MW。综合主厂房包括垃圾受料加料与工艺辅助设施，焚烧车间，烟气净化车间，汽机除氧间以及主控楼。垃圾受料加料与工艺辅助设施包括上料坡道、卸车平台、化学水车间、中心化验室、空压机房、机修车间、浴室、柴油发电机房等。卸车平台长98.5m，跨度42m，屋架下弦标高16m。焚烧车间由垃圾池、垃圾吊控制室、除臭间、空调机室、低压配电室、渣坑等组成，焚烧车间尺寸为49.5x70m，屋架下弦标高44.4m。烟气净化车间由烟气净化车间和飞灰稳定化车间组成，烟气净化车间长70m，宽37.5m，屋架下弦标高27m。汽机除氧间由汽机间和除氧间组成，长度47m、宽27.5m，汽轮机间屋顶下弦标高19m，除氧间屋面标高24m。主控楼由控制室、电子设备间、高压配电室、电缆夹层、办公室以及设备机房等部分组成。长度39m、宽22m，屋面标高20m。围护结构采用压型钢板。
三、结构设计简介
1、场地基本情况
拟建场区现有生活垃圾填埋场北侧，场区地貌形态属大沽河下游冲洪积与冲海积平原的一部分，场区内微地貌形态为水塘，水深0.5～1.0m，場区总的地势平坦，起伏较小，南北高，中间低，最大高差约1.73m。
整个场区第四系覆盖层厚度较大，未见明显地质构造痕迹，钻探过程只发现有岩石的层理、原生节理和风化裂隙等，故本场区地质构造简单，属于对建筑抗震不利地段。地区季节性冻土最大深度为0.5m。
2、场地的水文地质情况：
拟建场地地下水主要赋存第四系砂性土层中，即第③④⑥层中，属微承压水。初见水位埋深1.70～4.20m，场地内地下水对混凝土结构弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋弱腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。基本风压：Wo=0.60kN/m2基本雪压：So=0.20kN/m2抗震设防烈度：6度（0.05g）设计使用年限：50年建筑结构的安全等级：二级
3、主要结构层荷载
主厂房7m垃圾卸料平台：垃圾转运车额定最大总质量500KN；主厂房7m锅炉运转平台：8 KN/m2；主厂房26m垃圾上料平台：8 KN/m2；主厂房16m余热锅炉平台：4 KN/m2；汽机间3.4m平台：8 KN/m2；汽机运转层7 m基座及检修平台：15 KN/m2；除氧器间13 m平台：4 KN/m2；主控楼控制室楼面：6 KN/m2。
4、各车间结构型式
垃圾受料加料与工艺辅助设施钢筋混凝土框架，7m标高为垃圾卸料平台；垃圾仓底标高为-5m，顶标高约26m，跨度21m，长80.2m。垃圾仓采用现浇钢筋混凝土结构，在池壁四周设置钢筋混凝土扶壁柱。垃圾上料平台标高约26m处，平台上共设置三个垃圾料斗。垃圾仓部分设有2台160Kn重级工作制抓斗吊车，Lk=28.5m。轨顶标高约34.2m，吊车梁按钢吊车梁设计，采用Q345级钢材。烟气净化间采用钢管砼格构柱，屋面上设检修电葫芦，柱顶标高为27m。
5、结构计算软件比选及计算结果分析
关于程序的选择有如下考虑，本结构以SATWE建模整体分析为主，综合主厂房属空旷的空间结构，纵向砼梁及砼墙对整个结构的贡献已不能忽略，且有垃圾仓剪力墙，因此应尽量采用空间计算软件；而空旷结构没有楼层，SATWE按层分析与真实情况不符，故采用PK平面计算校核，同时又以sap2000建模分析加以比对。从计算结果看，梁板配筋结果较为接近，柱计算结果差别较大，PK平面结果最大，sap2000次之，SATWE相比较最小，PK平面完全没有考虑纵向梁板的贡献，其计算结果显然偏大，最终是综合考虑了三种程序计算结果。
结束语
综上，对于这种体型较为复杂的空间结构现阶段并无准确无误的计算软件，各个软件各有利弊，需综合比较并与各方协商获得既经济又安全的结果，但目前缺乏权威机构或部门给出结论作为支持，故我方采用较为稳妥的做法，几种计算结果均满足进行设计，且与以往设计过已投产数年的焚烧厂设计相比较，随着软件的不断升级换代，结构的安全性已有了显著提高。
参考文献
[1]高虎，多高层轻型钢结构住宅设计建筑结构2013
[2]建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）
关键词：垃圾焚烧；发电厂；设计；
中图分类号：S611文献标识码： A
一、生活垃圾焚烧发电厂设计需注意的问题
生活垃圾焚烧发电厂主要包括垃圾预处理系统、垃圾焚烧系统、热能利用系统、烟气净化系统及灰渣处理系统。对垃圾焚烧发电厂而言，预处理系统保证垃圾正常进料;垃圾焚烧系统是核心，其燃烧效率和燃烧温度决定发电成本和是否能高温分解二恶英;烟气净化及灰渣处理即后处理系统是决定垃圾焚烧后达标排放的关键。为了更好地实现城市生活垃圾的减量化、无害化和资源化，就垃圾焚烧发电厂设计中需要注意的问题分述如下:
1、垃圾预处理
垃圾前处理系统是垃圾发电厂的重要组成部分，也是该类电厂工程设计中的难点。设计时应综合考虑当地垃圾成分、粒径、采用的焚烧炉型等多种因素，并根据CJJ 90—2009《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》等相关标准、规范的要求，确定垃圾处理的具体形式。
1.1垃圾的成分和特性
垃圾特性包括垃圾低位热值、所含物质的种类和形态及物理性质(如含水量、密度)等指标。其中，垃圾的低位热值是最主要的参数。从环保角度考虑，要保证焚烧炉稳定燃烧并具有较高的燃烧效率，垃圾平均低位热值要达到5000 kJ/kg以上。我国城市垃圾的特点是成分复杂、形态多样、水分含量高且热值较低。为满足焚烧炉对垃圾热值的要求，垃圾在进炉前宜先经过充分的发酵，使垃圾中的水分析出。所以工程设计中应根据垃圾成分合理预测垃圾热值，并考虑垃圾在堆放过程中热值的提高措施。
1.2炉排式焚烧炉的垃圾前处理系统
炉排式焚烧炉对垃圾的热值要求较高，但对其粒径要求较低，理论上说只要原始垃圾的尺寸不大于进料口的最小尺寸即可。因此，采用炉排式焚烧炉的垃圾电厂无需建设复杂的前处理系统，垃圾在厂内的流程如图所示。
1.3流化床焚烧炉的垃圾前处理系统
流化床焚烧炉可以燃用热值较低的垃圾(即可以直接把原始垃圾加入炉内焚烧)，但对垃圾尺寸和其中粗大不可燃成分有一定的要求。因此，采用流化床焚烧炉的前处理系统较复杂，垃圾在厂内的流程如图所示。
2、垃圾焚烧系统
2.1机械炉排焚烧炉
机械炉排炉工作原理:垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排，在以燃油为辅助燃料、大量氧气助燃的条件下，通过炉排的机械运动促进垃圾的搅动和混合，实现垃圾的干燥、燃烧和燃烬。炉排可分为平推式、斜推式、逆推式和滚筒式，单台炉处理能力可高达1 200 t/d，是目前处理能力最大的焚烧炉型。机械炉排炉的主要优点有技术较为成熟，设备年运行时间可达8000 h以上，广泛适用于各类生活垃圾，飞灰少;缺点是开车和停炉时炉温经过二恶英产生的温度区间(360～820℃)，在控制不完全的情况下易产生二恶英，燃烧效率相对流化床偏低，造价及维护费用较高。
2.2流化床焚烧炉
流化床焚烧炉工作原理:炉膛内铺有大量的砂或炉渣，将其加热到600℃以上，并在炉底鼓入200℃以上的热风，向炉内投入经分类、破碎等预处理的垃圾，掺入煤粉(国家规定掺烧燃煤比例应低于20%)同热砂一起翻腾、燃烧，由于砂粒处于沸腾状态所以炉内传热传质良好，垃圾燃烧迅速。垃圾余烬落到炉底，不可燃物和砂粒一起排出后分离，砂粒再通过提升设备送回到炉中循环使用。流化床的处理能力在焚烧炉型中较为适中，单炉处理能力一般为500 t/d。流化床的主要优点是可以更大程度地避免二恶英产生，燃烧彻底，垃圾减量化程度高，运行稳定可靠，燃烧热效率较高。缺点是需掺煤才能充分燃烧，年运行时间较短(6 000 h左右)，设备对垃圾均匀性要求较高，烟气中灰尘量大(为炉排炉的3倍～4倍)，且石英砂对设备磨损严重，设备检修相对较多。综上，炉排炉技术有长期的运行经验，烟气飞灰处理负荷较轻，不需要垃圾预处理系统;而流化床炉对燃料适应性好，在燃烧二次污染控制上具有明显优势，且已能完全国产化制造。在具体工程设计中，焚烧处理设备的选择要关注垃圾的特性、焚烧过程的优化及污染的控制。
二、项目简介
垃圾焚烧发电厂日焚烧处理生活垃圾1，500吨，年处理能力55万吨（进厂量）。焚烧采用3×500t/d台机械炉排炉，汽轮发电机容量为2×15MW。综合主厂房包括垃圾受料加料与工艺辅助设施，焚烧车间，烟气净化车间，汽机除氧间以及主控楼。垃圾受料加料与工艺辅助设施包括上料坡道、卸车平台、化学水车间、中心化验室、空压机房、机修车间、浴室、柴油发电机房等。卸车平台长98.5m，跨度42m，屋架下弦标高16m。焚烧车间由垃圾池、垃圾吊控制室、除臭间、空调机室、低压配电室、渣坑等组成，焚烧车间尺寸为49.5x70m，屋架下弦标高44.4m。烟气净化车间由烟气净化车间和飞灰稳定化车间组成，烟气净化车间长70m，宽37.5m，屋架下弦标高27m。汽机除氧间由汽机间和除氧间组成，长度47m、宽27.5m，汽轮机间屋顶下弦标高19m，除氧间屋面标高24m。主控楼由控制室、电子设备间、高压配电室、电缆夹层、办公室以及设备机房等部分组成。长度39m、宽22m，屋面标高20m。围护结构采用压型钢板。
三、结构设计简介
1、场地基本情况
拟建场区现有生活垃圾填埋场北侧，场区地貌形态属大沽河下游冲洪积与冲海积平原的一部分，场区内微地貌形态为水塘，水深0.5～1.0m，場区总的地势平坦，起伏较小，南北高，中间低，最大高差约1.73m。
整个场区第四系覆盖层厚度较大，未见明显地质构造痕迹，钻探过程只发现有岩石的层理、原生节理和风化裂隙等，故本场区地质构造简单，属于对建筑抗震不利地段。地区季节性冻土最大深度为0.5m。
2、场地的水文地质情况：
拟建场地地下水主要赋存第四系砂性土层中，即第③④⑥层中，属微承压水。初见水位埋深1.70～4.20m，场地内地下水对混凝土结构弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋弱腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。基本风压：Wo=0.60kN/m2基本雪压：So=0.20kN/m2抗震设防烈度：6度（0.05g）设计使用年限：50年建筑结构的安全等级：二级
3、主要结构层荷载
主厂房7m垃圾卸料平台：垃圾转运车额定最大总质量500KN；主厂房7m锅炉运转平台：8 KN/m2；主厂房26m垃圾上料平台：8 KN/m2；主厂房16m余热锅炉平台：4 KN/m2；汽机间3.4m平台：8 KN/m2；汽机运转层7 m基座及检修平台：15 KN/m2；除氧器间13 m平台：4 KN/m2；主控楼控制室楼面：6 KN/m2。
4、各车间结构型式
垃圾受料加料与工艺辅助设施钢筋混凝土框架，7m标高为垃圾卸料平台；垃圾仓底标高为-5m，顶标高约26m，跨度21m，长80.2m。垃圾仓采用现浇钢筋混凝土结构，在池壁四周设置钢筋混凝土扶壁柱。垃圾上料平台标高约26m处，平台上共设置三个垃圾料斗。垃圾仓部分设有2台160Kn重级工作制抓斗吊车，Lk=28.5m。轨顶标高约34.2m，吊车梁按钢吊车梁设计，采用Q345级钢材。烟气净化间采用钢管砼格构柱，屋面上设检修电葫芦，柱顶标高为27m。
5、结构计算软件比选及计算结果分析
关于程序的选择有如下考虑，本结构以SATWE建模整体分析为主，综合主厂房属空旷的空间结构，纵向砼梁及砼墙对整个结构的贡献已不能忽略，且有垃圾仓剪力墙，因此应尽量采用空间计算软件；而空旷结构没有楼层，SATWE按层分析与真实情况不符，故采用PK平面计算校核，同时又以sap2000建模分析加以比对。从计算结果看，梁板配筋结果较为接近，柱计算结果差别较大，PK平面结果最大，sap2000次之，SATWE相比较最小，PK平面完全没有考虑纵向梁板的贡献，其计算结果显然偏大，最终是综合考虑了三种程序计算结果。
结束语
综上，对于这种体型较为复杂的空间结构现阶段并无准确无误的计算软件，各个软件各有利弊，需综合比较并与各方协商获得既经济又安全的结果，但目前缺乏权威机构或部门给出结论作为支持，故我方采用较为稳妥的做法，几种计算结果均满足进行设计，且与以往设计过已投产数年的焚烧厂设计相比较，随着软件的不断升级换代，结构的安全性已有了显著提高。
参考文献
[1]高虎，多高层轻型钢结构住宅设计建筑结构2013
[2]建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）