垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐參數(shù)技術(shù)的選用.doc

-摘要：垃圾焚燒鍋爐的蒸汽參數(shù)直接影響到余熱鍋爐的熱效率和焚燒廠的經(jīng)濟(jì)收益，為此，分析了中溫中壓和中溫次高壓技術(shù)對(duì)垃圾焚燒發(fā)電廠熱效率的影響，比較了兩種技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行中的差異，并提出了防止高溫腐蝕的措施。 關(guān)鍵詞：中溫中壓；中溫次高壓；高溫腐蝕；熱效率 在國(guó)內(nèi)垃圾焚燒發(fā)電廠中，垃圾焚燒鍋爐的蒸汽參數(shù)主要選用中溫中壓工況（4.0MPa，400），中溫次高壓工況（6.5MPa，450）則很少采用；廣州李坑垃圾焚燒發(fā)電一廠在國(guó)內(nèi)首次采用中溫次高壓工況（6.5MPa，450）技術(shù)。蒸汽參數(shù)直接影響到余熱鍋爐的制造成本、運(yùn)行成本、熱效率和焚燒廠的經(jīng)濟(jì)收益。 1蒸汽參數(shù)對(duì)發(fā)電廠熱效率的影響 采用純冷凝機(jī)組時(shí)，發(fā)電廠的熱效率取決于余熱鍋爐熱效率、凝汽輪機(jī)組熱效率、發(fā)電機(jī)效率和線損率。 1.1余熱鍋爐熱效率 余熱鍋爐熱效率與垃圾熱值和成分、熱源加熱燃燒空氣和溫度、余熱鍋爐選用的過(guò)量空氣系數(shù)、余熱鍋爐排煙溫度和灰渣含碳量都有密切關(guān)系。目前，采用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的、在建的較大規(guī)模垃圾焚燒電廠余熱鍋爐的熱效率為7880，隨著國(guó)內(nèi)垃圾熱值的逐年提高和國(guó)內(nèi)垃圾焚燒余熱鍋爐設(shè)計(jì)制造水平的提高，國(guó)產(chǎn)余熱鍋爐最終也能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 1.2凝汽輪機(jī)組熱效率 汽輪機(jī)熱效率與汽輪機(jī)容量和進(jìn)汽參數(shù)成正比。由于垃圾成分和焚燒特點(diǎn)，進(jìn)汽溫度和壓力都不宜過(guò)高，主蒸汽溫度不宜超過(guò)400，蒸汽壓力不宜超過(guò)4.95.9MPa。適用于垃圾焚燒的凝汽輪機(jī)必須進(jìn)行適應(yīng)參數(shù)的改進(jìn)和改型，才能得到比較理想的熱效率，國(guó)產(chǎn)常規(guī)中低壓、中壓和次高壓凝汽輪機(jī)熱效率見(jiàn)表1。 表1國(guó)產(chǎn)常規(guī)中低壓、中壓和次高壓凝汽輪機(jī)熱效率 1.3垃圾焚燒發(fā)電廠的熱效率 目前，我國(guó)建造的垃圾焚燒發(fā)電廠熱效率范圍見(jiàn)表2。 表2垃圾焚燒發(fā)電廠熱效率范圍 由此可見(jiàn)，提高垃圾焚燒發(fā)電廠熱效率的主要途徑有：增大垃圾焚燒廠處理規(guī)模；提高余熱鍋爐熱效率；提高汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)；降低線損率。 2中溫中壓和中溫次高壓工況蒸汽參數(shù)和實(shí)際運(yùn)行情況比較中溫中壓和中溫次高壓蒸汽參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行情況的比較見(jiàn)表3。 表3中溫中壓、中溫次高壓兩種工況比較 3中溫中壓、中溫次高壓工況耐腐蝕情況 中溫中壓、中溫次高壓工況耐腐蝕情況比較見(jiàn)表4。 表4中溫中壓和中溫次高壓工況的腐蝕性情況比較 圖1表示了焚燒爐中受熱面管壁溫度與腐蝕速度的關(guān)系。從表4和圖1可看出，當(dāng)管擘溫度達(dá)到450以上時(shí)，鍋爐受熱面高溫腐蝕呈現(xiàn)加劇的現(xiàn)象，在650附近高溫腐蝕達(dá)到最大值。同樣材料在中溫次高壓下使用壽命比中溫中壓工況要減少一半以上。 上述兩種工況的比較是在一定外部條件下的粗略估算。條件不同，上述比率會(huì)有不同，但對(duì)比的趨勢(shì)是相近的。在發(fā)電量和售電收入方面，次高溫高壓方案有利，但鍋爐設(shè)備成本費(fèi)用及運(yùn)營(yíng)維修費(fèi)用較高。由于中溫次高壓技術(shù)提高了蒸汽參數(shù)，其不利因素包括： 圖1鍋爐受熱面管壁溫度與腐蝕速度的關(guān)系 a）對(duì)過(guò)熱器材料要求高，管壁厚度增加，導(dǎo)致總投資和成本上升（約增加4000萬(wàn)元投資）； b）對(duì)過(guò)熱器的腐蝕高，導(dǎo)致使用壽命減少，更換頻率高，增加維護(hù)成本（每次更換約500萬(wàn)元）； c）無(wú)法控制每年維護(hù)時(shí)間，在運(yùn)營(yíng)中必須注意監(jiān)測(cè)過(guò)熱器壽命，并保證在焚燒爐檢修期問(wèn)完成過(guò)熱器的更換。 綜合比較25年運(yùn)行情況，兩種工況的經(jīng)濟(jì)效果基本相當(dāng)。實(shí)際上，國(guó)內(nèi)外已建成的垃圾焚燒廠中，其余熱鍋爐約90以上采用中溫中壓參數(shù)。近年來(lái)，由于使用了優(yōu)質(zhì)耐腐蝕材料（如高鎳合金鋼的應(yīng)用），延長(zhǎng)了過(guò)熱器的壽命，雖然一次性投資較高，但綜合經(jīng)濟(jì)效益較好。因此，隨著優(yōu)質(zhì)耐腐蝕材料價(jià)格降低和運(yùn)營(yíng)管理水平提高，中溫次高壓次高溫參數(shù)的應(yīng)用有增加趨勢(shì)。 （來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)）本篇文章來(lái)源于 環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng)（/） 原文鏈接：/html/27/201004/14358.html4垃圾焚燒發(fā)電廠實(shí)際運(yùn)行情況比較 由于廣州和珠江三角洲在地域、氣候、垃圾組分、垃圾熱值等方面都較為接近，特選取深圳平湖垃圾焚燒發(fā)電一廠（中溫中壓技術(shù)）、中山中心組團(tuán)垃圾發(fā)電廠（中溫中壓技術(shù)）和李坑一廠（中溫次高壓技術(shù)）20062007年的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)平均數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，并列出臺(tái)灣中鼎工程公司（中溫中壓技術(shù)）2006年的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行比較，見(jiàn)表5。由此可見(jiàn)，提高蒸汽參數(shù)、采用中溫次高壓并非是提高發(fā)電量的唯一途徑。影響垃圾焚燒發(fā)電廠單位發(fā)電量的重要因素還有垃圾熱值、運(yùn)營(yíng)水平、垃圾焚燒廠處理規(guī)模、汽輪發(fā)電機(jī)組的效率和余熱鍋爐熱效率等。 中溫中壓和中溫次高壓參數(shù)運(yùn)營(yíng)情況分析說(shuō)明： a）中溫中壓和中溫次高壓參數(shù)的垃圾焚燒余熱鍋爐，主要差別是受熱面的材質(zhì)，特別是過(guò)熱器，一般認(rèn)為蒸汽溫度450是垃圾焚燒鍋爐過(guò)熱器選用材質(zhì)的分界線，且兩種材質(zhì)的價(jià)格相差較大。 表5垃圾焚燒發(fā)電廠實(shí)際運(yùn)行情況比較 b）從表5可以看出，中溫次高壓技術(shù)的優(yōu)勢(shì)并未能很好地體現(xiàn)，增加的效益與初期投資的增加比率不一致，這主要是由于垃圾實(shí)際熱值達(dá)不到設(shè)計(jì)要求所引起的。垃圾焚燒爐熱值設(shè)計(jì)點(diǎn)的選擇是著眼于整個(gè)建設(shè)運(yùn)行移交（BOT）周期，在項(xiàng)目投產(chǎn)前期，垃圾熱值必然是無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)點(diǎn)的要求，這也就是對(duì)中溫次高壓技術(shù)的效率優(yōu)勢(shì)不能很好體現(xiàn)的根本原因。 c）由于我國(guó)現(xiàn)有的垃圾焚燒發(fā)電設(shè)備成熟技術(shù)都集中在中溫中壓技術(shù)上，又有一套成熟的中溫中壓運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，而中溫次高壓技術(shù)在我國(guó)才剛起步，運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足，將使蒸汽參數(shù)提高帶來(lái)的收益低于預(yù)期。由于中溫次高壓技術(shù)的設(shè)備初投資高，投資回收年限將增長(zhǎng)，增大了投資風(fēng)險(xiǎn)，降低了投資回報(bào)率。 d）截至目前全國(guó)單臺(tái)處理能力最大的垃圾焚燒爐（800t（爐d）采用的是中溫中壓技術(shù)，另外，國(guó)內(nèi)尚未有一個(gè)BOT形式的垃圾焚燒發(fā)電廠采用中溫次高壓技術(shù)，由此可見(jiàn)在現(xiàn)階段，中溫次高壓的垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于BOT投資人來(lái)說(shuō)還是存在一定的風(fēng)險(xiǎn)的。 e）從我國(guó)目前的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，隨著制造水平的提高、耐腐蝕材料價(jià)格的下降以及垃圾分類收集的進(jìn)一步完善，使得鍋爐過(guò)熱器耐腐蝕能力的進(jìn)一步提高成為可能，因主蒸汽參數(shù)的提高帶來(lái)的發(fā)電收益將會(huì)提高，對(duì)于大容量焚燒爐尤為明顯，中溫次高壓技術(shù)在我國(guó)大容量垃圾焚燒爐上應(yīng)用是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。 5減緩高溫腐蝕的對(duì)策 a）為了避免爐內(nèi)形成還原性氣氛，在垃圾焚燒爐內(nèi)通常采用較高的過(guò)量空氣系數(shù)，一般為1.82.2。研究表明，造成垃圾焚燒鍋爐高溫腐蝕的重要原因是煙氣中的各種氯化物對(duì)金屬管壁的侵蝕；在這些腐蝕發(fā)生的條件中，除了溫度及煙氣中的氯、硫等組分的原因外，煙氣中的含氧量是相當(dāng)重要的因素。金屬中的鐵與煙氣中的氯在氧化性氣氛中生成氧化鐵（Fe2O3）。Fe2O3是一層致密的保護(hù)膜，可阻止Cl2與管壁金屬進(jìn)一步反應(yīng)和腐蝕。當(dāng)焚燒爐內(nèi)為含氧量較低的還原性氣氛時(shí)，F(xiàn)eCl2在金屬表面形成，由于它的氣化點(diǎn)很低，生成后迅速揮發(fā)，使管壁直接暴露在高溫?zé)煔庵羞M(jìn)一步腐蝕。 b）在設(shè)計(jì)高參數(shù)的鍋爐時(shí)采用耐高溫腐蝕的鎳基金屬（如INCONEL625）作為過(guò)熱器高溫段材料，以提高過(guò)熱器的使用壽命。 c）采用有效的除灰裝置，如臥式過(guò)熱器采用振打式除灰器，省煤器采用蒸汽吹灰等。 d）優(yōu)化鍋爐過(guò)熱器布置，適當(dāng)增加處于腐蝕溫度區(qū)的管壁溫度，也可減輕高溫腐蝕、延長(zhǎng)受熱面的壽命。 參考文獻(xiàn)： 1趙有才.生活垃圾資源化原理和技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002. 2程平.垃圾焚燒技術(shù)的應(yīng)用J.中國(guó)環(huán)衛(wèi)科技，2007（4）：18-22. 3卞俊，王柯.垃