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已閱:9484  影響垃圾焚燒發電廠效率主要因素的分析
 

摘要:對影響垃圾焚燒發電效率的4個主要因素:焚燒鍋爐效率、蒸汽參數、汽輪機型式及其熱力系統、廠用電率,進行了分析。
關鍵詞:垃圾焚燒;發電廠;效率
1概述
隨著經濟迅速發展,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年獲得了迅速發展,美國、歐洲、日本等發達國家己開始大量應用,并產生了良好的環保效益與經濟效益。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電廠由于有自己的特點,發電效率比現代化火電廠低得多,本文對其主要影響因素進行分析。在技術上及經濟上可行的情況下,提高發電效率,是垃圾發電產業的研究課題之一。
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,比現代火電廠鍋爐效率低得多。η1=η1a×η1b,其中η1a為燃燒效率,即化學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列出兩種電廠的比較。
表1現代垃圾焚燒發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份、低熱值;(2)焚燒鍋爐熱功率相對較小,蒸發量一般為10t/h,不會超過100t/h,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份,帶來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。浙江大學熱能工程研究所開發了城市生活垃圾異重循環流化床焚燒新技術,示范焚燒鍋爐建于余杭錦江熱電公司,日處理垃圾150t,經測定,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,蒸汽參數一般不超過4.5MPa、450℃;國際上作為發展方向,今后向高溫高壓化(9.8MPa、500℃)發展。
深圳市政環衛綜合處理廠[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/h[3]?傊,深圳市的我國第一座垃圾焚燒發電廠其蒸汽參數是偏低的,但原有2臺爐經改進設計,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了異重循環流化床焚燒鍋爐,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電廠,并在此基礎上應用此技術由我院設計山東菏澤垃圾焚燒發電廠,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。
4汽輪機型式及其熱力系統的影響
深圳市環衛綜合處理廠的原設計,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,焚燒爐生產的多余蒸汽直接被高壓凝汽器凝結,損失更大;(3)熱量用戶少,并直接用1.6MPa新蒸汽供熱。1995年經過技改后,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配套的3000kW抽汽冷凝式汽輪發電機組,實現以發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。改造后發電3000kW,外供2100kW,發電汽耗率為6.67kg/kW•h。

 
 

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