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已阅:3152  影响垃圾焚烧发电厂效率主要因素的分析
 

摘要:对影响垃圾焚烧发电效率的4个主要因素:焚烧锅炉效率、蒸汽参数、汽轮机型式及其热力系统、厂用电率,进行了分析。
关键词:垃圾焚烧;发电厂;效率
1概述
随着经济迅速发展,人民生活水平的提高,城市生活垃圾量增长迅速,我国每年以6%~8%的速度增长,预计2000年全国城市垃圾产出量将达14亿t。因此,如何有效地对城市生活垃圾进行净化处理,己成为人们广泛关注的问题。
用焚烧方式并回收其中能量的垃圾处理技术在近20年得到了迅速发展,美国、欧洲、日本等发达国家己开始大量应用,并产生了良好的环保效益与经济效益。焚烧垃圾,回收能源,以实现城市生活垃圾的减容化、无害化和资源化,被认为是我国处理城市生活垃圾的一个重要方向。
城市生活垃圾焚烧发电厂由于有自己的特点,发电效率比现代化火电厂低得多,本文对其主要影响因素进行分析。在技术上及经济上可行的情况下,提高发电效率,是垃圾发电产业的研究课题之一。
2焚烧锅炉效率的影响
在垃圾焚烧锅炉中,将垃圾中的化学能转换为蒸汽中的热能,其能量转换效率(以η1,表示)即焚烧锅炉效率,比现代火电厂锅炉效率低得多。η1=η1a×η1b,其中η1a为燃烧效率,即化学能转换为烟气中热能的百分比;η1b为热能回收效率,即烟气中热能转换为蒸汽中热能的百分比。表1列出两种电厂的比较。
表1现代垃圾焚烧发电厂与现代火电厂能量转换的比较(一)%

 

造成垃圾焚烧锅炉效率偏低的原因有:(1)城市生活垃圾的高水份、低热值;(2)焚烧锅炉热功率相对较小,蒸发量一般为10t/h,不会超过100t/h,出于经济原因,能量回收措施有局限性;(3)垃圾焚烧后烟气中含灰尘及各种复杂成份,带来燃烧室内热回收的局限性等。垃圾焚烧锅炉的效率还取决于焚烧方式:炉排炉、流化床炉、热解炉等;也与辅助燃料(煤)量与垃圾处理量比值有关。浙江大学热能工程研究所开发了城市生活垃圾异重循环流化床焚烧新技术,示范焚烧锅炉建于余杭锦江热电公司,日处理垃圾150t,经测定,焚烧锅炉效率为81.3%,燃烧效率达90%以上。国际上应用的炉排式焚烧锅炉,其锅炉效率最高水平为德国(80%),日本三菱公司较低(63%)。
3蒸汽参数的影响
垃圾焚烧锅炉生产的蒸汽其参数偏低,原因如下:(1)焚烧锅炉的热功率较小,在同容量的小型火电厂中也同样不会应用高压蒸汽参数;(2)焚烧锅炉燃烧气体中含有的氯化物盐类会引起过热器的高温腐蚀。在日本通常将焚烧锅炉的蒸汽参数设计为2.94MPa、300℃以下;在欧洲与美国,过热器管材应用低合金钢与高镍合金,蒸汽参数一般不超过4.5MPa、450℃;国际上作为发展方向,今后向高温高压化(9.8MPa、500℃)发展。
深圳市政环卫综合处理厂[2]是我国第一家采用焚烧工艺处理城市生活垃圾并用其热能进行发电与供热的工厂,安装2台日本三菱重工炉排式焚烧锅炉,每台可供1.6MPa饱和蒸汽12t/h,后经技改后,每台可供1.4MPa、350℃过热蒸汽10.7t/h。此工厂采用二炉一机运行方式,日处理垃圾300~400t,发电3000kW。同一工厂的3号焚烧锅炉是杭州锅炉厂引进三菱重工技术制造的首台产品,垃圾处理量150t/d,生产1.5MPa、350℃过热蒸汽10.65t/h[3]。总之,深圳市的我国第一座垃圾焚烧发电厂其蒸汽参数是偏低的,但原有2台炉经改进设计,改变过热器布置位置,使其处于烟气入口温度不太高的区域,从而过热蒸汽温度提高至350℃。
浙江大学热能工程研究所研究开发了异重循环流化床焚烧锅炉,与杭州锦江集团合作建成了余杭锦江热电公司垃圾焚烧发电厂,并在此基础上应用此技术由我院设计山东菏泽垃圾焚烧发电厂,焚烧锅炉应用合理设计的过热器,蒸汽参数是3.82MPa、450℃,比深圳炉排炉提高了很多,在国际上也属先进水平。
4汽轮机型式及其热力系统的影响
深圳市环卫综合处理厂的原设计,以处理垃圾为主,忽视了热能的回收利用,在汽轮机型式及其热力系统方面存在着多方面的不合理性:(1)2台炉排式焚烧锅炉,每台每小时可外供1.6MPa饱和蒸汽12t,仅配一台500kW背压汽轮发电机组,连厂用电都不够;(2)汽轮机进汽为饱和蒸汽,背压为0.03MPa,汽耗率高达17kg/kW•h,此背压机排汽不外供其它热用户,而直接进入凝汽器造成热能损失,焚烧炉生产的多余蒸汽直接被高压凝汽器凝结,损失更大;(3)热量用户少,并直接用1.6MPa新蒸汽供热。1995年经过技改后,作出如下改进:(1)焚烧锅炉加装过热器,过热蒸汽温度为350℃;(2)选用与改造后锅炉参数配套的3000kW抽汽冷凝式汽轮发电机组,实现以发电为主兼顾供热的方式;(3)改造现有热力系统,避免新蒸汽直接凝结。改造后发电3000kW,外供2100kW,发电汽耗率为6.67kg/kW•h。

 
 

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