垃圾發(fā)電廠焚燒系統(tǒng)和主要設備的選用

1、垃圾發(fā)電廠焚燒系統(tǒng)和主要設備的選用摘要：對垃圾焚燒發(fā)電廠設計中主要設備與系統(tǒng)的選用進行了討論，主要設備為焚燒鍋爐與汽輪機，主要系統(tǒng)為垃圾進料與前處理系統(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。關鍵詞：垃圾焚燒；發(fā)電廠設計；主要設備；選用1概述隨著經濟迅速發(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年全國城市垃圾產出量達14億t。因此，如何有效地對城市生活垃圾進行凈化處理，己成為人們廣泛關注的問題。用焚燒方式并回收其中能量的垃圾處理技術在近20年得到了迅速發(fā)展，美國、歐洲、日本等發(fā)達國家己開始大量應用，并產生了良好的環(huán)保效益

2、與經濟效益。焚燒垃圾，回收能源，以實現城市生活垃圾的減容化、無害化和資源化，被認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)電效率比現代化火電廠低得多，本文對其主要設備（焚燒鍋爐、汽輪機）及主要系統(tǒng)（垃圾進料及前處理系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)）的選用進行討論，做到在避免和控制二次污染的前提下，在技術和經濟可行的情況下，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準（GWKB3-2000）要求：垃圾應在焚燒爐內充分燃燒，煙氣在后燃室應在不低于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、活垃圾并經過運行考驗的焚燒鍋爐有引進三菱重工技術的爐排式焚燒鍋爐和浙江大學開發(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，但設備為部分國產化，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，蒸發(fā)量35t/h，日處理垃圾150t，最大日處理超過216t，應用與煤助燃方式，運行一直穩(wěn)定。浙江省電力設計院設計的山東菏澤、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，提高了爐內燃燒溫度從而

4、可降低有害排放，并有利于蒸汽參數的提高。目前由浙江大學和杭州鍋爐廠共同研制生產的異重循環(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蒸汽參數垃圾焚燒鍋爐生產的蒸汽其參數偏低，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中也同樣不會應用高壓蒸汽參數；（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設計為2.94MPa，300以下；在歐洲與美國，過熱器管材應用低合金鋼與高鎳合金，蒸汽參數一般

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行發(fā)電與供熱的工廠，安裝進口的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三菱重工技術制造的首臺產品，垃圾處理量150t/d，生產1.5MPa，350過熱蒸汽10.65t/h2。浙江省電力設計院設計所用的異重循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐應用合理設計的過熱器，蒸汽參數是3.82MPa，450，比深圳爐排爐提高了很多，在國際上也屬先進水平。2.4效率在垃圾焚燒鍋爐中，將垃圾

6、中的化學能轉換為蒸汽中的熱能，其能量轉換效率（以1表示）即焚燒鍋爐效率，比現代火電廠鍋爐效率低得多。1a1b，其中1a為燃燒效率，即化學能轉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現代垃圾焚燒發(fā)電廠與現代火電廠能量轉換的比較（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分、低熱值；（2）焚燒鍋爐熱功率相對較小，蒸發(fā)量低，出于經濟原因，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分，帶來燃燒室內熱回收的局限性等。浙江省電力設計院設計所用異重循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐效率大于75（76%80%）。

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

8、電電能的效率，2a2b，2a表示蒸汽熱能轉換為汽輪機輸出機械能的效率，2b為發(fā)電機效率。我們選用的抽凝式汽輪機在純凝汽工況下，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有關系統(tǒng)的設計這里只論述具有垃圾焚燒發(fā)電廠特色的系統(tǒng)。4.1垃圾進料與前處理系統(tǒng)生活垃圾采用自卸汽車先經地磅稱重后，在高位卸料平臺卸下垃圾，通過垃圾分選處理車間內的人工分選以及兩套分選處理設備后進入垃圾庫房，再由兩臺橋式抓斗起重機將處理后的垃圾提升至爐前料斗。分選方法有：機械分選、風力分選、磁分選及人工分選。可以采用一種或幾

9、種，從運行情況來看，我們體會到：根據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準（GWKB3-2000）等標準，垃圾焚燒應對煙氣、污水、爐渣、飛灰、臭氣、噪聲等進行控制與處理，防止對環(huán)境的污染。首先，應采用先進可靠的技術與設備凈化煙氣。濕法凈化在發(fā)達國家中應用比例較高，缺點是要對液態(tài)產物進一步處理，流程較復雜，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)達國家中應用較少。半干法凈化介于濕法和干法之間，效率高且無需對反應物進行二次處理，但操作水平較高，它由半干法反應器加上后續(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。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，根據浙江省電力設計院設計平均約為20%，其原因為：（1）垃圾焚燒發(fā)電廠容量小、蒸汽參數低；（2）循環(huán)流化床焚燒鍋爐需要高壓風機，能耗較高；（3）系統(tǒng)復雜，輔機數量及耗電量增加。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，并導致引風機功率增加?，F代垃圾焚燒發(fā)電廠與現代火力發(fā)電廠能量轉換的比較除了表1所示的1外，另有表3所示的2，3，發(fā)，供。蒸汽熱能轉換為發(fā)電電能的效率用2表示；發(fā)電電能轉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現代垃圾焚燒發(fā)電與現代火力發(fā)電廠能量轉換的比較（二）6結論（1）現代垃圾焚燒發(fā)電廠由于有其特殊性，其發(fā)電及供電效率比現代火力發(fā)電廠低得多。（2）現代垃圾焚燒發(fā)電廠應嚴格符合GWKB3-2000等標