论城市生活垃圾焚烧工程的精益设计

高根树

（中联重科股份有限公司，长沙 410013）

论城市生活垃圾焚烧工程的精益设计

高根树

（中联重科股份有限公司，长沙 410013）

我国垃圾焚烧发电工艺基本已趋于稳定化、大同化，在工程上尚处于粗线条设计、粗糙安装、基本满足工艺功能的初级阶段，与欧洲发达国家的垃圾焚烧工程还有很大差距。我国垃圾焚烧工程的发展空间在于建筑美学设计、体现文化内涵的总图布置、热工系统设备集成、管线集成，以及车间粉尘、热辐射与噪声污染控制五个方面开展精益设计，从而推进精致安装建设。

生活垃圾焚烧工程；二次设计；精益设计；精致工程

1 垃圾焚烧工程发展水平

从数量上讲，我国垃圾焚烧发电厂的保有量已经超过200座，城市生活垃圾焚烧发电已经成为生活垃圾处理的主流[1、2]。炉排炉焚烧始占鳌头且趋势向好[3]。这些年来，我国各投资企业、设计院不断吸收国外技术，所取得的关键突破主要在于工艺，将混合性强，含水量大、厨余比重大、位热值偏低的垃圾，通过七天仓储发酵脱水，实现了稳定焚烧。焚烧处理臭气也是所有垃圾处理工程中效果最好的。

从工程上讲，经过多年的努力，国内行车抓斗、炉排炉、锅炉、烟气治理装备同步发展，也赢得了进口炉排、设计服务、行车抓斗等价格的下跌。

在垃圾行车方面，德马格和科尼等进口品牌与浙起、杭起、北起和卫华等国产品牌共生。上海昂丰、佩纳两国产品牌也占有一定的抓斗市场份额。

在炉排炉方面，马丁、三菱-马丁、西格斯、日立等世界品牌悉数使用。三峰马丁炉排、杭州新世纪国产炉排炉占一席之地。进口炉排已经由原来6万～7万元/吨处理量水平降价至4万～5万元/吨处理量水平。

余热锅炉全部国产化，或者国外设计、国内制造。具体有杭州锅炉、无锡锅炉、四川锅炉、哈尔滨锅炉等。

一批设计院对垃圾焚烧的废气、渗滤液、飞灰、残渣、污水的处理技术已掌握得相当娴熟。

湿法、半干法、活性炭吸附普遍应用于尾气处理系统。不过，很少有项目除白（雾）。渗滤液均采用膜处理加浓缩液回喷发酵。灰渣分选制砖，飞灰固化稳定化。

然而，垃圾焚烧发电厂的总体能效与欧洲国家还有很大差距。传统电力行业的热电联产理念还鲜有引入。

社会邻避效应的效果虽然减弱，但褪去的只是舆情渲染部分，垃圾焚烧发电厂作为污染排放源的基本面始终存在。只要城市发展，垃圾焚烧发电厂进入居民的后院是迟早的事情。要实现如同欧洲国家让垃圾焚烧发电厂与居民区伴生，我国的生活垃圾焚烧发电厂在很多方面还有跨越发展的空间。

近10年来，正当我国生活垃圾焚烧趋于成熟时，欧洲生活垃圾焚烧工程已经进入第二代。经常可以看到很多矗立待拆的旧垃圾焚烧发电厂映衬着一座第二代垃圾焚烧发电厂。透析欧洲第二代垃圾焚烧工程所表达的前沿性蕴涵，可以推演拟定出自己的发展议题。

2 我国生活垃圾焚烧工程的提升空间

2.1 工程视觉美化设计

一个工程所能给人的视觉带来冲击，首先在于总图布置层面。我国习惯于用鸟瞰图做规划，这是落后的认知。视觉审美设计第一级序要素是厂房、烟囱，第二级序要素是办公楼、污水处理设施、冷却塔等，第三级序要素是大门、道路、开阔地、林木与光线，这一级要素是服务于观察者取位、取景的。

2.2 工程投资与设计主体的审美趣味

核心建筑的美学设计在商用建筑上已经成果累累，只是垃圾焚烧发电厂一直鲜有受到投资主体的关注。

广东南海垃圾焚烧工程目前来讲称得上是工程美化设计的样板，其引入了专业建筑设计，多面体厂房（见图1）、双子塔烟囱（图2）、园林布局等，引领了现代环境服务工业人对美的理解和追求。

图1 广东南海焚烧车间

图2 广东南海焚烧厂烟囱

垃圾焚烧发电厂是与民生关联的工程，处在“美丽中国”的前沿，需要一批具有高级审美情趣的投资主体和总设计师着实践行这种理念。

2.3 施工图后二次设计

我国现在的垃圾焚烧发电厂已经形成了这样的定式，即：设计院完成施工图设计就开始赶工期建设。

一个垃圾焚烧发电厂，设计院的施工图图纸总数在2000～3000张之间。对于一个垃圾焚烧发电厂，区区两三千张图纸仅是能保证主体单元实现工艺性能的数量，建筑、机电安装的海量设计只能依赖施工单位临场发挥。各个工程的质量折扣率往往因施工单位二次设计能力的巨大差别而有很大差距。业主往往苦于进度，不得已接受各种大量的现场拼凑结果。

施工图后二次设计至少包括建筑钢结构集成设计、热工机械设备系统集成设计、车间内热工管线集成设计。

2.3.1 建筑钢结构集成设计

垃圾焚烧发电厂建筑钢结构设计首先是美学设计问题，其次是跨专业集成设计问题。与国外工程实例相比（见图3），各工程反应出来的问题有：1）粗细线条运用不平衡，如主梁与筋的搭配不协调，主、辅不明，主宾关系混乱等（见图4）；2）钢梯、平台、护栏现场焊接，喷砂工具与施工不良，除锈、除污质量难以保障；3）钢结构颜色与设备、厂房的匹配缺乏讲究；4）没有给热力、消防、给水管道、电缆桥架提供连接支架。

图3 意大利某垃圾焚烧车间建筑设计集成情况

图4 国内某垃圾焚烧车间建筑设计集成情况

2.3.2 热工机械设备系统集成

设备系统集成设计是将各种核心设备、辅助设备流畅地衔接起来，充分赋予单元设备使用、维护的便利性、合理性，钢梯平台展现美观度，降低地面障碍度，释放自由空间，兼顾邻近管线的支撑，与土建构筑物协调。

目前各焚烧工程在设备系统集成设计这一点上的问题最大，与国外水平（见图5）的差距也最大。

主要表现为：1）核心设备在工程中的主体地位被忽视。实际工程建设过程中，在核心设备上现场焊接各种液压、电气管线支架的现象比比皆是（见图6）；2）现场拼凑制作支架平台，平台没有兼顾为管线行走提供支撑，护栏不可拆卸。支腿过多，交错林立，障碍度过大；3）走道平台与混凝土立柱干涉或通道常常被挤压。

图5 意大利某垃圾焚烧车间炉排部位集成情况

图6 国内某垃圾焚烧车间进口炉排部位集成问题

2.3.3 车间内热工管线布置

管线是热力、化工工程的核心。具体包括风机管道、给水/油/气管路、消防、电缆桥架。目前各焚烧工程在管线集成上存在的问题严重程度仅次于设备系统集成，主要表现在：1）国外垃圾焚烧发电厂管线设计普遍已经步入三维管道设计阶段（图7），我国总体还维持在二维设计阶段；2）设计院均保持≦DN70或者≦DN50管线不出施工设计图，完全交由安装单位现场制作的惯例；3）管线行走对空间的分割缺乏规矩约束，过于自由，支架各自分离，就近在钢构或设备上焊接，几乎没有整体支撑的集成设计（图8）；4）普遍做不到细管线隐蔽设计，过度侵蚀主空间。细管线弯折无模具工装支持，形状七扭八歪，污染视域的现象很多。

2.4 车间内污染控制水平

既往我国关注的污染控制主要是排放达标[4]，忽视了车间内污染控制。焚烧工程的现代化，就是让员工也能够感受到现代文明的成果。

图7 意大利某垃圾焚烧车间管线集成情况

图8 国内某垃圾焚烧车间管线集成问题

2.4.1 粉尘污染

车间内粉尘既可以通过嗅觉感受出来，也可以通过钢结构表面的灰尘累积状况看出来。一个工程的防尘水平高低，首先在于设计对风管的布置是否成功实现了负压，其次在于阀门、软连接、膨胀节的质量水平以及法兰的密封程度。从现有顶尖垃圾焚烧工程的车间粉尘感受，这两个方面我国与欧洲有很大差距。国内大量的工程还在采用胶布软连接鼓风机，而国外早已用膨胀节代替了软连接，卡箍式密封取代了法兰。

2.4.2 隔热

焚烧工程车间的隔热水平现在完全依赖于安装队的职业水平。国内的隔热安装与国外水平（见图9）的差距有：1）在检测窗口、连接部位的隔热空白很多。细节部位（如压缝）做不到高度封闭（见图10）；2）隔热材料的密实度不均匀，中空度缺乏保障，管形轻易可被碰扁。

图9 意大利某垃圾焚烧车间炉体隔热情况

图10 国内某垃圾焚烧

垃圾焚烧发电厂贡献最大的噪声源出自汽轮机。汽轮机的基础噪声达到115dB（A），大多通用两层楼建筑设计配套行车，缺乏二次消音设施（见图11）。噪声多从一层楼传递至车间外，低频、变频电磁噪声[5]感很强。国外的汽轮机消音已经完全解决了低频、变频噪声传递的问题。

图11 国内某垃圾焚烧发电厂汽轮机安置状况

3 精益设计与精致工程

总体而言，我国生活垃圾焚烧工程还处于粗线条设计、粗糙安装、基本实现工艺功能的初级阶段。生活垃圾焚烧工程建设要精益设计，朝整体全局优化，设计层次完备化，抵达微观的方向提升发展，才能培育出精益垃圾焚烧工程。

精益设计、精致工程绝不是无利可图，其将体现工程使用寿命的保障和延长，以及后期大修成本降低等。我国第一代垃圾焚烧工程进入特许经营的中期，即将出现一些不得不报废重修的工程，到那时，对评估粗制工程所付出的经济代价会形成共识。

跨越发展实现精致工程的关键在于业界整体系统层面协同努力：1）投资者需要遏制低价中标潮流，切实认识到二次设计的价值，通过标书引导二次设计的劳动计量，增加3个月的二次设计预期；2）设计院需引领跨土木、机械、电气、暖通的工程集成设计，培育系统集成工程大师；3）装备设计力量需进入系统集成设计，切实支撑精益设计；4）一批安装工匠得以成长，地位和劳动价值得到社会认同。

4 结论

我国垃圾焚烧发电工艺基本已趋于稳定化、大同化，在工程上尚处于粗线条设计、粗糙安装、基本满足工艺功能的初级阶段，与发达国家的垃圾焚烧工程仍有很大差距。我国垃圾焚烧工程在建筑美学设计、体现文化内涵的总图布置、热工系统设备集成、管线集成，以及车间粉尘、热辐射与噪声污染控制五个方面开展精益设计，推进精致安装建设，有着很大的发展空间。

[1] 余昆明，张进锋.生活垃圾焚烧处理技术的发展分析与建议[J].环境卫生工程，2009（3）：12-16.

[2] 刘军伟，雷廷宙，杨树华. 浅议我国垃圾焚烧发电的现状及发展趋势[J].中外能源，2012（6）：29-34.

[3] 李煜. 我国城市生活垃圾焚烧发展分析[J].中国环保产业，2014（7）：36-38.

[4] 屠进.垃圾焚烧发电厂中各种二次污染的控制[J].能源工程，2002（3）：28-30.

[5] 王治国，陈刚.汽轮发电机机械结构噪声与振动分析[J].上海大中型电机，2012（3）：36-39.

On Exquisite Design of Municipal Domestic Refuse Incineration Project

GAO Gen-shu
(Zoomlion Heavy Industry Technology & Science Co., Ltd, Changsha 410013, China)

The refuse incineration and power generation technology have gone to stabilization and great harmony in China. The engineering stays at a primary stage of thick-line design, rough installation and narrow requirement of the technological function. A great difference exists prominently in comparison with the developed countries. The forthcoming developing feld in China lays on architecture and aesthetic designs, layout refecting cultural notion, the exquisite designs of equipment integration of thermo-technical system, pipeline integration, and pollution control of workshop powder dust, thermal radiation and noise, so to promote the elaborating installation and construction accordingly.

domestic refuse incineration engineering; secondary design; aesthetic; exquisite design

X799

A

1006-5377（2017）02-0040-04