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影響垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)效率主要因素的分析

2014-8-15

綠景環(huán)保設備

 

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摘要:對影響垃圾焚燒發(fā)電效率的4個(gè)主要因素:焚燒鍋爐效率、蒸汽參數、汽輪機型式及其熱力系統、廠(chǎng)用電率,進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞:垃圾焚燒;發(fā)電廠(chǎng);效率
1概述
  隨著(zhù)經(jīng)濟迅速發(fā)展,人民生活水平的提高,城市生活垃圾量增長(cháng)迅速,我國每年以6%~8%的速度增長(cháng),預計2000年全國城市垃圾產(chǎn)出量將達14億t。因此,如何有效地對城市生活垃圾進(jìn)行凈化處理,己成為人們廣泛關(guān)注的問(wèn)題。

  用焚燒方式并回收其中能量的垃圾處理技術(shù)在近20年獲得了迅速發(fā)展,美國、歐洲、日本等發(fā)達國家己開(kāi)始大量應用,并產(chǎn)生了良好的環(huán)保效益與經(jīng)濟效益。焚燒垃圾,回收能源,以實(shí)現城市生活垃圾的減容化、無(wú)害化和資源化,被認為是我國處理城市生活垃圾的一個(gè)重要方向。

  城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)由于有自己的特點(diǎn),發(fā)電效率比現代化火電廠(chǎng)低得多,本文對其主要影響因素進(jìn)行分析。在技術(shù)上及經(jīng)濟上可行的情況下,提高發(fā)電效率,是垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)的研究課題之一。
2焚燒鍋爐效率的影響

  在垃圾焚燒鍋爐中,將垃圾中的化學(xué)能轉換為蒸汽中的熱能,其能量轉換效率(以η1,表示)即焚燒鍋爐效率,比現代火電廠(chǎng)鍋爐效率低得多。η1=η1a×η1b,其中η1a為燃燒效率,即化學(xué)能轉換為煙氣中熱能的百分比;η1b為熱能回收效率,即煙氣中熱能轉換為蒸汽中熱能的百分比。表1列出兩種電廠(chǎng)的比較。
表1現代垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)與現代火電廠(chǎng)能量轉換的比較(一)%

 

  造成垃圾焚燒鍋爐效率偏低的原因有:(1)城市生活垃圾的高水份、低熱值;(2)焚燒鍋爐熱功率相對較小,蒸發(fā)量一般為10t/h,不會(huì )超過(guò)100t/h,出于經(jīng)濟原因,能量回收措施有局限性;(3)垃圾焚燒后煙氣中含灰塵及各種復雜成份,帶來(lái)燃燒室內熱回收的局限性等。垃圾焚燒鍋爐的效率還取決于焚燒方式:爐排爐、流化床爐、熱解爐等;也與輔助燃料(煤)量與垃圾處理量比值有關(guān)。浙江大學(xué)熱能工程研究所開(kāi)發(fā)了城市生活垃圾異重循環(huán)流化床焚燒新技術(shù),示范焚燒鍋爐建于余杭錦江熱電公司,日處理垃圾150t,經(jīng)測定,焚燒鍋爐效率為81.3%,燃燒效率達90%以上。國際上應用的爐排式焚燒鍋爐,其鍋爐效率最高水平為德國(80%),日本三菱公司較低(63%)。

3蒸汽參數的影響
  垃圾焚燒鍋爐生產(chǎn)的蒸汽其參數偏低,原因如下:(1)焚燒鍋爐的熱功率較小,在同容量的小型火電廠(chǎng)中也同樣不會(huì )應用高壓蒸汽參數;(2)焚燒鍋爐燃燒氣體中含有的氯化物鹽類(lèi)會(huì )引起過(guò)熱器的高溫腐蝕。在日本通常將焚燒鍋爐的蒸汽參數設計為2.94MPa、300℃以下;在歐洲與美國,過(guò)熱器管材應用低合金鋼與高鎳合金,蒸汽參數一般不超過(guò)4.5MPa、450℃;國際上作為發(fā)展方向,今后向高溫高壓化(9.8MPa、500℃)發(fā)展。
深圳市政環(huán)衛綜合處理廠(chǎng)[2]是我國第一家采用焚燒工藝處理城市生活垃圾并用其熱能進(jìn)行發(fā)電與供熱的工廠(chǎng),安裝2臺日本三菱重工爐排式焚燒鍋爐,每臺可供1.6MPa飽和蒸汽12t/h,后經(jīng)技改后,每臺可供1.4MPa、350℃過(guò)熱蒸汽10.7t/h。此工廠(chǎng)采用二爐一機運行方式,日處理垃圾300~400t,發(fā)電3000kW。同一工廠(chǎng)的3號焚燒鍋爐是杭州鍋爐廠(chǎng)引進(jìn)三菱重工技術(shù)制造的首臺產(chǎn)品,垃圾處理量150t/d,生產(chǎn)1.5MPa、350℃過(guò)熱蒸汽10.65t/h[3]?傊,深圳市的我國第一座垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)其蒸汽參數是偏低的,但原有2臺爐經(jīng)改進(jìn)設計,改變過(guò)熱器布置位置,使其處于煙氣入口溫度不太高的區域,從而過(guò)熱蒸汽溫度提高至350℃。

  浙江大學(xué)熱能工程研究所研究開(kāi)發(fā)了異重循環(huán)流化床焚燒鍋爐,與杭州錦江集團合作建成了余杭錦江熱電公司垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng),并在此基礎上應用此技術(shù)由我院設計山東菏澤垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng),焚燒鍋爐應用合理設計的過(guò)熱器,蒸汽參數是3.82MPa、450℃,比深圳爐排爐提高了很多。

4汽輪機型式及其熱力系統的影響
  深圳市環(huán)衛綜合處理廠(chǎng)的原設計,以處理垃圾為主,忽視了熱能的回收利用,在汽輪機型式及其熱力系統方面存在著(zhù)多方面的不合理性:(1)2臺爐排式焚燒鍋爐,每臺每小時(shí)可外供1.6MPa飽和蒸汽12t,僅配一臺500kW背壓汽輪發(fā)電機組,連廠(chǎng)用電都不夠;(2)汽輪機進(jìn)汽為飽和蒸汽,背壓為0.03MPa,汽耗率高達17kg/kW•h,此背壓機排汽不外供其它熱用戶(hù),而直接進(jìn)入凝汽器造成熱能損失,焚燒爐生產(chǎn)的多余蒸汽直接被高壓凝汽器凝結,損失更大;(3)熱量用戶(hù)少,并直接用1.6MPa新蒸汽供熱。1995年經(jīng)過(guò)技改后,作出如下改進(jìn):(1)焚燒鍋爐加裝過(guò)熱器,過(guò)熱蒸汽溫度為350℃;(2)選用與改造后鍋爐參數配套的3000kW抽汽冷凝式汽輪發(fā)電機組,實(shí)現以發(fā)電為主兼顧供熱的方式;(3)改造現有熱力系統,避免新蒸汽直接凝結。改造后發(fā)電3000kW,外供2100kW,發(fā)電汽耗率為6.67kg/kW•h。

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