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垃圾焚燒發(fā)電工程提高熱效率的措施

發(fā)布時(shí)間:2020-07-29 |瀏覽次數(shù):18

摘要:目前,針對(duì)生活垃圾的處理問(wèn)題主要可以分為三種方式,分別是填埋、焚燒以及堆肥,在這三種處理方法中,焚燒屬于一種無(wú)害化的處理方式,在目前能源日趨緊張的大背景下,如果可以通過(guò)一種環(huán)保的方式,對(duì)垃圾進(jìn)行焚燒進(jìn)而將其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,對(duì)于我國(guó)社會(huì)的發(fā)展而言具有重大意義。在當(dāng)今社會(huì),對(duì)生活垃圾進(jìn)行環(huán)保形勢(shì)的焚燒已經(jīng)成為國(guó)家支持的一種方式,通過(guò)對(duì)焚燒系統(tǒng)進(jìn)行合理優(yōu)化,有利于保障設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性,同時(shí)也可以使得焚燒效率大大提升。

垃圾焚燒發(fā)電

引言

  當(dāng)前隨著我國(guó)城市化建設(shè)發(fā)展速度不斷加快,城市內(nèi)部產(chǎn)生的各種垃圾量也越來(lái)越大,我國(guó)很多城市對(duì)大量的垃圾無(wú)法進(jìn)行有效的處理,導(dǎo)致了人們的生活質(zhì)量受到了嚴(yán)重影響,因此,垃圾焚燒和處理受到了人們廣泛的關(guān)注和重視。在垃圾處理工作中主要的工作原則是通過(guò)減量化和無(wú)害化的使用,通過(guò)垃圾回收可以實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的垃圾循環(huán)使用。但是在我國(guó)眾多的垃圾處理方式當(dāng)中,焚燒垃圾是一個(gè)比較有效的垃圾處理方式,將垃圾焚燒之后進(jìn)行發(fā)電實(shí)現(xiàn)了能源之間的有效轉(zhuǎn)換,同時(shí)也使得城市內(nèi)部的垃圾處理效果有著明顯的提高,實(shí)現(xiàn)了資源可持續(xù)性應(yīng)用,降低垃圾對(duì)城市環(huán)境所產(chǎn)生的不良污染問(wèn)題。

1垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

  雖然我國(guó)垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展時(shí)間相對(duì)較晚,與西方國(guó)家存在一定差距。在垃圾焚燒廠投建數(shù)量以及建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的前提下,垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)也越發(fā)成熟,國(guó)內(nèi)設(shè)備已實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)目標(biāo),不僅降低垃圾焚燒廠的焚燒發(fā)電成本,同時(shí)也大大增加了垃圾焚燒發(fā)電廠的運(yùn)作效率,給我國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)提出有效保護(hù)途徑。對(duì)城市垃圾進(jìn)行焚燒發(fā)電不僅能夠有效控制城市垃圾產(chǎn)生數(shù)量,同時(shí)還能提升城市垃圾處理效率。垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用可將城市垃圾最終價(jià)值充分挖掘,因此在一段時(shí)間內(nèi)國(guó)家政府部門(mén)極為支持垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用,同時(shí)國(guó)家也開(kāi)始出臺(tái)一系列的政策支持垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目,為垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在我國(guó)城市垃圾處理工作中的應(yīng)用推廣奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2垃圾焚燒發(fā)電工程提高熱效率的措施

2.1降低排煙熱損失的措施

  對(duì)于生活垃圾焚燒鍋爐,排煙熱損失是垃圾焚燒鍋爐的主要熱損失。典型垃圾焚燒余熱鍋爐,q2一般在12%~18%之間。排煙熱損失主要與排煙溫度和過(guò)量空氣系數(shù)有關(guān)。過(guò)量空氣系數(shù)一定時(shí),隨著排煙溫度的升高,排煙熱損失逐漸增加,排煙溫度每升高10℃,排煙熱損失升高約0.9%。排煙溫度一定時(shí),過(guò)量空氣系數(shù)增加,排煙量也增加,排煙熱損失也相應(yīng)增加。過(guò)量空氣系數(shù)每增加0.1,排煙熱損失增加約0.7%~0.9%。降低排煙熱損失主要有降低排煙溫度和降低過(guò)量空氣系數(shù)兩種措施。為防止低溫腐蝕,目前城市生活垃圾焚燒鍋爐典型排煙溫度一般在190~200℃之間,比常規(guī)燃煤機(jī)組約130℃的排煙溫度高60~70℃。開(kāi)展了垃圾焚燒煙氣條件下省煤器管在不同溫度下的低溫腐蝕研究,研究發(fā)現(xiàn),與常規(guī)燃煤機(jī)組中SO3帶來(lái)的低溫腐蝕不同,HCl引起的低溫腐蝕是引起省煤器管低溫腐蝕的主要原因。根據(jù)SO3引起低溫腐蝕的酸露點(diǎn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算垃圾焚燒煙氣酸露點(diǎn)溫度一般為100~130℃,而由于垃圾焚燒煙氣中HCl引起的低溫腐蝕的酸露點(diǎn)溫度一般在60℃以下。西格斯公司在英國(guó)Runcorn垃圾焚燒廠設(shè)計(jì)中已經(jīng)將鍋爐排煙溫度降低至135~145℃,提高鍋爐效率約6%,發(fā)電效率提高約1%。降低過(guò)量空氣系數(shù)也可以有效的提高垃圾焚燒鍋爐的熱效率。過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)焚燒鍋爐內(nèi)垃圾燃燒狀況影響很大。增大過(guò)量空氣系數(shù)可以提供過(guò)量的空氣、增加爐內(nèi)的湍流度,有利于垃圾的充分燃燒。但過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)大可能造成爐內(nèi)溫度降低、增加輸送空氣及預(yù)熱空氣所需的能量。一般來(lái)說(shuō),垃圾焚燒余熱鍋爐出口氧含量一般在8%~11%之間,折算過(guò)量空氣系數(shù)為1.6~2.1,常規(guī)燃煤鍋爐過(guò)量空氣系數(shù)一般控制在1.2左右。降低過(guò)量空氣系數(shù)可能導(dǎo)致垃圾焚燒效率的降低。通過(guò)強(qiáng)化湍流燃燒、改善配風(fēng)等措施可以盡可能的減少低過(guò)量空氣系數(shù)條件下CO等可燃物的濃度,保證垃圾焚燒的整體效率。丹麥偉倫公司在Copenhill垃圾焚燒廠鍋爐出口過(guò)量空氣系數(shù)控制在1.4左右;而在Reno-Nord焚燒廠4號(hào)焚燒爐中,鍋爐出口過(guò)量空氣系數(shù)控制在1.3左右。需要注意的是,降低過(guò)量空氣系數(shù)時(shí)應(yīng)通過(guò)預(yù)熱空氣溫度、改善配風(fēng)、強(qiáng)化湍流燃燒等措施保證垃圾完全燃燒。對(duì)于爐排式垃圾焚燒技術(shù),空氣以一次風(fēng)和二次風(fēng)的形式進(jìn)入爐膛。其中一次風(fēng)主要負(fù)責(zé)爐排上固態(tài)垃圾的充分轉(zhuǎn)化,而二次風(fēng)則主要實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒過(guò)程中氣態(tài)可燃物的充分燃燒。一次風(fēng)過(guò)量空氣系數(shù)主要與垃圾熱值有關(guān),低熱值垃圾所需的一次風(fēng)過(guò)量空氣系數(shù)一般較高,以保證床層中垃圾的燃燒反應(yīng)確保垃圾干燥過(guò)程的順利進(jìn)行。

2.2提高主蒸汽參數(shù)

  垃圾焚燒發(fā)電熱力系統(tǒng)通過(guò)提高主蒸汽參數(shù)可以有效提高熱效率。對(duì)于典型的垃圾焚燒電廠來(lái)說(shuō),主要采用的蒸汽參數(shù)有中溫中壓(4.0MPa,400℃)和中溫次高壓(5.3MPa,450℃或6.5MPa,450℃)。與中溫中壓參數(shù)相比,采用中溫次高壓參數(shù),垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組理論熱效率可提高約2.5%。對(duì)于理想朗肯循環(huán),理論計(jì)算表明,主蒸汽溫度每提高10℃,循環(huán)效率提高約0.15%,蒸汽壓力每提高0.1MPa,循環(huán)熱效率提高約0.07%。垃圾焚燒發(fā)電主蒸汽參數(shù)的提高主要受余熱鍋爐防腐蝕(主要是煙氣高溫腐蝕)的限制。近年來(lái),由于優(yōu)質(zhì)耐腐蝕材料應(yīng)用于鍋爐,鍋爐受熱面的壽命顯著提高,雖然投資和運(yùn)行成本有所增加,但綜合經(jīng)濟(jì)效益較好,中溫次高壓參數(shù)的應(yīng)用顯著增加,并有進(jìn)一步向中溫、高壓和超高壓參數(shù)應(yīng)用的趨勢(shì)。荷蘭AEB垃圾焚燒廠是目前世界上熱效率最高的垃圾焚燒發(fā)電廠,其主蒸汽參數(shù)已經(jīng)提高至13MPa、440℃,并可允許主蒸汽溫度提高至480℃,熱效率達(dá)到30%。需要注意的是,在提高主蒸汽參數(shù)時(shí)必須統(tǒng)籌考慮汽機(jī)排汽濕度和鍋爐防腐蝕的限制。

2.3采用中間再熱

  采用中間再熱循環(huán),可以顯著提高垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。目前采用的再熱方式主要由兩種,一種是在荷蘭AEB電廠采用的爐外飽和蒸汽加熱方式,主蒸汽參數(shù)為13MPa、440℃,再熱蒸汽溫度為320℃;另一種是在光大江陰項(xiàng)目采用的爐內(nèi)設(shè)置再熱器的加熱方式,主蒸汽參數(shù)為6.5MPa、450℃,再熱蒸汽溫度為420℃。第一種方式汽輪機(jī)通常采用分缸方式,高壓缸部分采用高速汽輪機(jī),高壓缸排汽進(jìn)入蒸汽式再熱器再熱后進(jìn)入低壓缸繼續(xù)做功。第二種方式汽輪機(jī)可以采用分缸方式也可采用單缸方式。根據(jù)理論測(cè)算,第一種方式比第二種方式可提高機(jī)組熱效率約2%~3%左右。而采用第二種再熱方式,在采用中溫次高壓主蒸汽參數(shù)的條件下,再熱機(jī)組比非再熱機(jī)組可提高機(jī)組效率約1%~2%。

結(jié)語(yǔ)

  在進(jìn)行垃圾焚燒發(fā)電提效設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)垃圾熱值、成分、處理量、污染物排放等具體條件和要求,結(jié)合方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選,綜合權(quán)衡選擇所采用的具體提效措施,確保提效方案的技術(shù)可行性和項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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