关于提高垃圾焚烧发电厂热效率的措施童世君

关于提高垃圾焚烧发电厂热效率的措施童世君

童世君

（浙江锦鑫建设工程有限公司浙江省杭州市310000）

摘要：随着我国城市化进程的加快，使得城市的固体垃圾废物越来越多，而且生产垃圾的时间在不断缩短，这就给垃圾在迅速处理时，带来了非常大的麻烦。对此，目前我国主要采用的是燃烧的方法来处理垃圾。由于垃圾在燃烧时会产生巨大的能量，而这些能量可以用来发电，对此我们研究的课题是：浅析垃圾焚烧发电厂的燃烧控制方案。

关键词：垃圾焚烧发电厂；热效率；主要影响因素提高措施改造方案

焚烧可减少垃圾量80%以上，这种方式能实现垃圾无害化处理，减少填埋用地；焚烧产生的热量可以加以回收利用来供热、发电等，达到回收利用资源的目的；更能为企业带来很好的经济效益。目前，国内很多城市如深圳、上海、重庆、广州、成都等都已经采用垃圾焚烧发电方式来解决城市生活垃圾处理问题。很多大型的垃圾焚烧发电厂已经初步实现了环保、社会和经济的“三赢”，成为垃圾焚烧发电的成功典范，加快了我国生活垃圾处理实现“三化”的进程。本文以国内某大型垃圾焚烧发电厂为研究对象，针对设计及运行调整中存在的一些问题，对影响热效率的因素、提高热效率的方法进行研究与探讨，以期为垃圾焚烧发电厂热效率的提高提供有意义的指导。

1热效率的主要影响因素

1.1热效率的影响因素概述

1.1.1焚烧锅炉的效率

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，其能量转换效率即焚烧锅炉效率，比现代火电厂锅炉效率低得多。燃烧效率，即化学能转换为烟气中热能的百分比；热能回收效率，即烟气中热能转换为蒸汽中热能的百分比。

造成垃圾焚烧锅炉效率低下的原因有：1）城市生活垃圾的高水分、低热值；2）焚烧锅炉热功率相对较小，蒸发量一般不会超过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。

1.1.2蒸汽参数的影响

垃圾焚烧锅炉生产的蒸汽参数偏低，原因如下：1）焚烧锅炉的热功率较小，规模效应没有；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。在欧洲与美国，过热器管材应用低合金钢与高镍合金，成本较高。蒸汽参数一般不超过4.5MPa，450℃。

1.1.3给水回热系统热效率的影响

汽轮机组的给水回热系统既是汽轮机热力系统的基础，该系统的性能直接影响到机组的安全和经济性，对全厂的热经济性也起着决定性的作用。因此，在实际的运行过程中，要保证该系统处于良好的工作状态。

1.2垃圾焚烧发电厂热效率的主要影响因素

根据上述分析，针对锅炉热效率不高的实际，通过对某垃圾焚烧发电厂实际运行情况的认真分析与探讨，并结合锅炉实际运行中出现的问题和取得的经验，总结出了影响该焚烧发电厂热效率的几点原因：

（1）垃圾的混合均匀程度、给料速度、炉排运动速度；

（2）一次风的分配；

（3）排烟温度高，排烟热损失大；

（4）传热较差或长期运行导致传热恶化特别是蒸发管束的积灰；

（5）炉膛负压过大导致的漏风以及保温状况；

（6）给水回热循环的热效率；

（7）厂用电率。

2提高垃圾焚烧发电厂锅炉热效率的措施

针对前面分析的影响锅炉热效率的因素，结合实际运行中取得的经验与存在的问题，共同探讨出了如下的解决办法。

2.1蒸发管束的积灰

积灰速度太快，过热器温度升高，蒸发量下降，排烟温度升高，热损失增加，厂用电增加，对系统影响很大。前期与后期运行参数的变化较大就说明了上述问题。锅炉受热面不足是导致锅炉蒸汽产量下降的主要原因。锅炉产量降低，并造成锅炉出力与汽轮机能力及经济效率区不匹配，致使整个蒸汽发电系统效率降低。

积灰问题的存在，影响余热锅炉效率，导致装置能耗升高，经济效益下降。造成上述问题的主要原因：一是光管的换热系数相对较低，传热效果差；二是受热面顺列布置，设计意图是减少积灰，为了加强传热，保护过热器而把管束节距又设计的太小，这本身就是矛盾的，实际运行中由于垃圾所含灰分较多、管束节距小且受热容易积灰，致使换热更加的恶化。

通过在该电厂的现场调查及与该电厂的技术人员交流发现，锅炉系统的对流受热面中，蒸发器的积灰最为严重。蒸发器是余热锅炉重要的受热面，蒸发器起着保护过热器，调节烟温的重要作用。但在实际运行中普遍存在以下问题：因吹灰而带来的管子破损，由于余热锅炉具有大量的换热管束，而烟气中含有较多量的灰份，随着运行时间的推移导致管子严重积灰，影响了传热及烟气的流动。

在高过进口蒸汽温度不变的情况下，主蒸汽温度由原来的400℃变为405℃。在实际运行中，我们可以通过调节减温水量来调节主蒸汽的温度。因此，不会影响电厂的正常运行。

同时对受热面必须及时吹灰，保持受热面外壁清洁，还要保证软化除氧水及蒸汽的品质，防止出现汽水管道结垢现象。

2.2一次风的分配

炉排面的下部设有一次风室供应垃圾燃烧所需空气并且对炉排片的进行冷却，为了对垃圾起到良好的干燥及助燃效果，一次风空气进入焚烧炉之前，先通过蒸汽式空气预热器加热到220℃，然后从炉排下部分段送风。垃圾在炉排上的燃烧分为三个阶段：干燥段、燃烧段、燃尽段。所研究垃圾发电厂每列炉排下布置有四个风室，分别对炉排的四个部分供应一次风。用一次风风量调节阀的开度控制每段风的风量。改造前的一次风管结构尺寸经过风管的阻力计算我们发现只有5%～10%的风量进入第一风室，对垃圾进行干燥。而有接近70%的风量进入第二风室，进入第三风室的占15%左右，进入第四风室的占10%左右。目前，风量调节板一直处于全开状态，对风量起不到控制作用。考虑到垃圾含水量高、发热值低的特点，干燥段的风量远远没有达到要求。在这种情况下垃圾得不到充分的干燥，就在炉排的推动下进入燃烧段燃烧。由于含水量较高，垃圾不能得到充分的燃烧，会生成更多的一氧化碳，甚至会导致炉膛内充满浓烟，增大不完全燃烧损失。

针对以上情况，为了使垃圾得到更好的燃烧，我们采取以下措施：对一次风管进行改造，增大第一风室风管的进口尺寸和第一风室的风管直径，使改造后进入第一风室的风量可以达到20%，利用风量调节阀控制流量；同时，增大第三风室的风管进口尺寸，使更多的一次风进入该尾部燃烧段，有利于垃圾充分燃烧。改造后的一次风管结构尺寸使进入第二风室和燃尽段的风量就相应减少，风量的分配更加合理。垃圾得到充分的干燥，有利于充分燃烧。因此，燃尽段需要的风量就相应减少。

3结论

针对某垃圾焚烧发电厂的具体情况，我们主要采取了以下措施：取掉一级蒸发器部分换热管，增大管子节距，变为原有的两倍；改造一次风管，把进入干燥段的风量调到20%左右；维修完成后及时修复保温层，并加强散热元件的保温工作；严格控制排烟温度和炉膛负压；强化燃烧，减少不完全燃烧损失；提高给水回热循环的热效率。采取措施后蒸发器问题得到解决，避免了因积灰严重导致的停炉；一次风的分配更加适合垃圾低热值、高水分的特点，有利于垃圾的燃烧；排烟损失和散热损失都得到了控制；有效地控制了垃圾的燃烧状况，尽可能地使垃圾完全燃烧；保证给水泵的安全运行的基础上，使得给水温度能够达到130℃。

建议先按以上方法进行改造，其次是及时准确的调整。如果能做到以上几点，能提高全厂运行的热效率，使每吨垃圾发电量得到提高，也具有可观的经济效益。