垃圾發(fā)電廠焚燒系統(tǒng)和主要設(shè)備的選用

1、垃圾發(fā)電廠焚燒系統(tǒng)和主要設(shè)備的選用摘要：對垃圾焚燒發(fā)電廠設(shè)計中主要設(shè)備與系統(tǒng)的選用進(jìn)行了討論，主要設(shè)備為焚燒鍋爐與汽輪機(jī)，主要系統(tǒng)為垃圾進(jìn)料與前處理系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)等。最后，給出了本類電廠目前的發(fā)電效率與供電效率的水平。關(guān)鍵詞：垃圾焚燒；發(fā)電廠設(shè)計；主要設(shè)備；選用1概述隨著經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人民生活水平的提高，城市生活垃圾量增長迅速，我國每年以6%8%的速度增長2000年全國城市垃圾產(chǎn)出量達(dá)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年得到了迅速發(fā)展，美國、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家己開始大量應(yīng)用，并產(chǎn)生了良好的環(huán)保效益

2、與經(jīng)濟(jì)效益。焚燒垃圾，回收能源，以實現(xiàn)城市生活垃圾的減容化、無害化和資源化，被認(rèn)為是我國處理城市生活垃圾的一個重要方向。城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠由于有自己的特點，發(fā)電效率比現(xiàn)代化火電廠低得多，本文對其主要設(shè)備（焚燒鍋爐、汽輪機(jī)）及主要系統(tǒng)（垃圾進(jìn)料及前處理系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)）的選用進(jìn)行討論，做到在避免和控制二次污染的前提下，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行的情況下，提高發(fā)電效率。2焚燒鍋爐的選用焚燒鍋爐包括焚燒爐及余熱鍋爐兩大部分。按我國生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GWKB3-2000）要求：垃圾應(yīng)在焚燒爐內(nèi)充分燃燒，煙氣在后燃室應(yīng)在不低于850的條件下停留不少于2s。2.1選型目前，適合我國高水分、低熱值城市生

3、活垃圾并經(jīng)過運行考驗的焚燒鍋爐有引進(jìn)三菱重工技術(shù)的爐排式焚燒鍋爐和浙江大學(xué)開發(fā)的異重循環(huán)流化床焚燒鍋爐。前者1997年己在深圳投入運行，日處理垃圾150t，但設(shè)備為部分國產(chǎn)化，價格昂貴，垃圾能源化利用程度不高。后者1998年8月在杭州余杭錦江熱電有限公司建成投產(chǎn)，蒸發(fā)量35t/h，日處理垃圾150t，最大日處理超過216t，應(yīng)用與煤助燃方式，運行一直穩(wěn)定。浙江省電力設(shè)計院設(shè)計的山東菏澤、杭州喬司等垃圾焚燒發(fā)電廠均采用后者。2.2容量作為垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)的首批電廠，焚燒鍋爐蒸發(fā)量采用與示范電廠一樣為35t/h。在流化床焚燒鍋爐中垃圾焚燒處理采用與煤助燃方式，這樣有利于燃燒穩(wěn)定，提高了爐內(nèi)燃燒溫度從而

4、可降低有害排放，并有利于蒸汽參數(shù)的提高。目前由浙江大學(xué)和杭州鍋爐廠共同研制生產(chǎn)的異重循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐單爐垃圾處理量為200t/d，輔助燃煤與垃圾量重量比為3:7；在相同的蒸發(fā)量（35t/h）下，今后單爐垃圾處理量可提高為300t/d，此時輔助燃煤與垃圾量重量比為2:8。2.3蒸汽參數(shù)垃圾焚燒鍋爐生產(chǎn)的蒸汽其參數(shù)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中也同樣不會應(yīng)用高壓蒸汽參數(shù)；（2）焚燒鍋爐燃燒氣體中含有的氯化物鹽類會引起過熱器的高溫腐蝕。在日本通常將焚燒鍋爐的蒸汽參數(shù)設(shè)計為2.94MPa，300以下；在歐洲與美國，過熱器管材應(yīng)用低合金鋼與高鎳合金，蒸汽參數(shù)一般

5、不超過4.5MPa，450。深圳市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠1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，安裝進(jìn)口的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過熱蒸汽10.7t/h。同一工廠的3號焚燒鍋爐是杭州鍋爐廠引進(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過熱蒸汽10.65t/h2。浙江省電力設(shè)計院設(shè)計所用的異重循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐應(yīng)用合理設(shè)計的過熱器，蒸汽參數(shù)是3.82MPa，450，比深圳爐排爐提高了很多，在國際上也屬先進(jìn)水平。2.4效率在垃圾焚燒鍋爐中，將垃圾

6、中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為蒸汽中的熱能，其能量轉(zhuǎn)換效率（以1表示）即焚燒鍋爐效率，比現(xiàn)代火電廠鍋爐效率低得多。1a1b，其中1a為燃燒效率，即化學(xué)能轉(zhuǎn)換為煙氣中熱能的百分比；1b為熱能回收效率，即煙氣中熱能轉(zhuǎn)換為蒸汽中熱能的百分比。表1列出兩種電廠的比較。表1現(xiàn)代垃圾焚燒發(fā)電廠與現(xiàn)代火電廠能量轉(zhuǎn)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分、低熱值；（2）焚燒鍋爐熱功率相對較小，蒸發(fā)量低，出于經(jīng)濟(jì)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(fù)雜成分，帶來燃燒室內(nèi)熱回收的局限性等。浙江省電力設(shè)計院設(shè)計所用異重循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐效率大于75（76%80%）。

7、 3汽輪機(jī)的選用3.1汽輪機(jī)選型可供選擇的型式有4種：（1）凝汽式汽輪機(jī)；（2）抽汽凝汽式汽輪機(jī)；（3）背壓式汽輪機(jī)；（4）抽汽背壓式汽輪機(jī)。純粹發(fā)電時采用凝汽式，帶變化波動的熱負(fù)荷時采用抽凝式，具有持續(xù)穩(wěn)定的熱負(fù)荷時采用背壓式或抽背式。浙江省電力設(shè)計院設(shè)計的垃圾焚燒發(fā)電站均采用抽凝式汽輪機(jī)。如浙江省電力設(shè)計院設(shè)計的山東菏澤垃圾焚燒發(fā)電廠汽輪機(jī)選用杭州汽輪機(jī)股份有限公司C6-3.43/0.98抽凝式汽輪機(jī)，參數(shù)見表2所示。表2菏澤垃圾焚燒發(fā)電廠參數(shù)3.2熱力系統(tǒng)按三爐二機(jī)設(shè)計熱力系統(tǒng)，各主要汽水系統(tǒng)采用母管制，回?zé)峒墧?shù)共三級（高壓加熱器、除氧器、低壓加熱器）。3.3效率以2表示蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為發(fā)

8、電電能的效率，2a2b，2a表示蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為汽輪機(jī)輸出機(jī)械能的效率，2b為發(fā)電機(jī)效率。我們選用的抽凝式汽輪機(jī)在純凝汽工況下，汽耗約為5kg/kWh可計算出在鍋爐中吸取的熱耗為10823kJ/kWh，2a3600/1082333.2%，2b可取為96%，可求得231.9。4有關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計這里只論述具有垃圾焚燒發(fā)電廠特色的系統(tǒng)。4.1垃圾進(jìn)料與前處理系統(tǒng)生活垃圾采用自卸汽車先經(jīng)地磅稱重后，在高位卸料平臺卸下垃圾，通過垃圾分選處理車間內(nèi)的人工分選以及兩套分選處理設(shè)備后進(jìn)入垃圾庫房，再由兩臺橋式抓斗起重機(jī)將處理后的垃圾提升至爐前料斗。分選方法有：機(jī)械分選、風(fēng)力分選、磁分選及人工分選?？梢圆捎靡环N或幾

9、種，從運行情況來看，我們體會到：根據(jù)我國垃圾狀況的國情，人工分選是必不可少的，人工分選工位要有多個，要有足夠大的人工分選面積。4.2煙氣凈化系統(tǒng)按生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GWKB3-2000）等標(biāo)準(zhǔn)，垃圾焚燒應(yīng)對煙氣、污水、爐渣、飛灰、臭氣、噪聲等進(jìn)行控制與處理，防止對環(huán)境的污染。首先，應(yīng)采用先進(jìn)可靠的技術(shù)與設(shè)備凈化煙氣。濕法凈化在發(fā)達(dá)國家中應(yīng)用比例較高，缺點是要對液態(tài)產(chǎn)物進(jìn)一步處理，流程較復(fù)雜，投資及運行費用大，菏澤工程采用濕法，易形成二次污染。干法凈化效率較低，在發(fā)達(dá)國家中應(yīng)用較少。半干法凈化介于濕法和干法之間，效率高且無需對反應(yīng)物進(jìn)行二次處理，但操作水平較高，它由半干法反應(yīng)器加上后續(xù)的

10、布袋除塵組成，喬司工程采用本方法。半干法可作為首選方法。4.3其他垃圾滲濾水處理采用噴入垃圾前料斗或直接噴入爐內(nèi)。運行時任意選擇。5廠用電率分析垃圾焚燒發(fā)電廠由于其特殊性，廠用電率較高，根據(jù)浙江省電力設(shè)計院設(shè)計平均約為20%，其原因為：（1）垃圾焚燒發(fā)電廠容量小、蒸汽參數(shù)低；（2）循環(huán)流化床焚燒鍋爐需要高壓風(fēng)機(jī)，能耗較高；（3）系統(tǒng)復(fù)雜，輔機(jī)數(shù)量及耗電量增加。如垃圾需要與煤混燒，即要有輸煤系統(tǒng)，又要有垃圾處理及運輸系統(tǒng)；同時，因垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣中有害成分較多，需要有煙氣凈化處理系統(tǒng)等，增加了輔機(jī)，并導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)功率增加?，F(xiàn)代垃圾焚燒發(fā)電廠與現(xiàn)代火力發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)換的比較除了表1所示的1外，另有表3所示的2，3，發(fā)，供。蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為發(fā)電電能的效率用2表示；發(fā)電電能轉(zhuǎn)換為供電電能的效率用3表示，31-廠用電率；發(fā)電效率發(fā)12；供電效率供123。表3現(xiàn)代垃圾焚燒發(fā)電與現(xiàn)代火力發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)換的比較（二）6結(jié)論（1）現(xiàn)代垃圾焚燒發(fā)電廠由于有其特殊性，其發(fā)電及供電效率比現(xiàn)代火力發(fā)電廠低得多。（2）現(xiàn)代垃圾焚燒發(fā)電廠應(yīng)嚴(yán)格符合GWKB3-2000等標(biāo)