2014-8-15
綠景環(huán)保設(shè)備
19446
摘要:對影響垃圾焚燒發(fā)電效率的4個主要因素:焚燒鍋爐效率、蒸汽參數(shù)、汽輪機型式及其熱力系統(tǒng)、廠用電率,進行了分析。
關(guān)鍵詞:垃圾焚燒;發(fā)電廠;效率
1概述
隨著經(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迅速,我國每年以6%~8%的速度增長,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年獲得了迅速發(fā)展,美國、歐洲、日本等發(fā)達國家己開始大量應(yīng)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,以實現(xiàn)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(xiàn)代化火電廠低得多,本文對其主要影響因素進行分析。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,將垃圾中的化學能轉(zhuǎn)換為蒸汽中的熱能,其能量轉(zhuǎn)換效率(以η1,表示)即焚燒鍋爐效率,比現(xiàn)代火電廠鍋爐效率低得多。η1=η1a×η1b,其中η1a為燃燒效率,即化學能轉(zhuǎn)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(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,不會超過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,帶來燃燒室內(nèi)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)。浙江大學熱能工程研究所開發(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(yīng)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(shù)的影響
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)一般不超過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(wèi)綜合處理廠[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行發(fā)電與供熱的工廠,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℃過熱蒸汽10.7t/h。此工廠采用二爐一機運行方式,日處理垃圾300~400t,發(fā)電3000kW。同一工廠的3號焚燒鍋爐是杭州鍋爐廠引進三菱重工技術(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/h[3]。總之,深圳市的我國第一座垃圾焚燒發(fā)電廠其蒸汽參數(shù)是偏低的,但原有2臺爐經(jīng)改進設(shè)計,改變過熱器布置位置,使其處于煙氣入口溫度不太高的區(qū)域,從而過熱蒸汽溫度提高至350℃。
浙江大學熱能工程研究所研究開發(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,并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用此技術(shù)由我院設(shè)計山東菏澤垃圾焚燒發(fā)電廠,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。
4汽輪機型式及其熱力系統(tǒng)的影響
深圳市環(huán)衛(wèi)綜合處理廠的原設(shè)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(tǒng)方面存在著多方面的不合理性:(1)2臺爐排式焚燒鍋爐,每臺每小時可外供1.6MPa飽和蒸汽12t,僅配一臺500kW背壓汽輪發(fā)電機組,連廠用電都不夠;(2)汽輪機進汽為飽和蒸汽,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,而直接進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(jié),損失更大;(3)熱量用戶少,并直接用1.6MPa新蒸汽供熱。1995年經(jīng)過技改后,作出如下改進:(1)焚燒鍋爐加裝過熱器,過熱蒸汽溫度為350℃;(2)選用與改造后鍋爐參數(shù)配套的3000kW抽汽冷凝式汽輪發(fā)電機組,實現(xiàn)以發(fā)電為主兼顧供熱的方式;(3)改造現(xiàn)有熱力系統(tǒng),避免新蒸汽直接凝結(jié)。改造后發(fā)電3000kW,外供2100kW,發(fā)電汽耗率為6.67kg/kW•h。