垃圾焚烧发电厂发电效率的影响因素及提升措施

垃圾焚烧发电厂发电效率的影响因素及提升措施

邵世宽 ,张燕梅 ,李书志

北方工程设计研究院有限公司   河北省 石家庄市  050000

摘要：经济的发展，促进城镇化进程的加快。随着我国城镇化水平的不断提高，城市生活垃圾的产生量呈快速增长趋势，我国垃圾处理方式也逐渐发生变化，垃圾卫生填埋的比例逐年下降，垃圾焚烧已逐渐成为我国城市生活垃圾处理的主流方式。垃圾焚烧电厂主要收入来源为上网电费，在现行垃圾贴费不高和全厂发电效率较低的双重压力下，如何提高全厂发电效率，增加电厂经济收益成为关注重点。本文就垃圾焚烧发电厂发电效率的影响因素及提升措施展开探讨。

关键词：垃圾焚烧发电厂；垃圾发酵；发电效率

引言

虽然垃圾焚烧量与焚烧厂数量在增加，但垃圾处理费降低、排放指标越来越严、运行成本增加，同时电价的补贴可能要进行改革，这些因素使垃圾焚烧发电的前景越来越差，国家政策层面对垃圾焚烧要求越来越严，这就需要企业探索新的技术来提高垃圾焚烧的效益。

1垃圾焚烧发电厂发电效率的影响因素

（1）焚烧炉内燃烧效率。垃圾在炉内的燃烧过程可分为干燥、燃烧、燃尽三个阶段。如果各阶段控制不好，燃尽段会出现带火现象，容易出现落红渣、大渣的情况，热灼减率和产渣率同时升高，除渣机容易过热损坏，设备故障率升高。影响燃烧效率的因素包括焚烧炉内垃圾料层厚度及一次、二次风配比。如果炉内的料层过厚，会出现垃圾燃烧不充分的现象；料层过薄，会导致燃烧不稳定，只有适时调整料层厚度才能确保燃烧的稳定性和可靠性。同时，一次风由炉排下方配入，经过垃圾料层时与垃圾发生燃烧反应；二次风由焚烧炉前后墙上方配入，使挥发性气体和炉排上未燃尽的垃圾充分燃烧，如果不能保证合理的配比，将会导致燃烧效率降低。（2）设备参数选型。垃圾焚烧发电厂锅炉蒸汽参数直接影响汽轮机的进汽参数，汽轮机热效率与进汽参数成正比，参数越高，发电效率越高，进而影响垃圾焚烧发电厂的发电效率。目前已建成的垃圾焚烧发电厂余热锅炉及配套汽轮机大部分为中参数，发电效率为21%～23%，高参数发电效率为23%～25%。我国建设的首台世界垃圾焚烧领域最高参数机组，超高压汽轮发电机组（额定进汽压力为13MPa、进汽温度为485℃、额定负荷为50MW），一次中间再热高温超高压自然循环锅炉配套机组进入商业运行，发电效率高达29.6%，证明设备参数选型有着重要影响。

2垃圾焚烧发电厂发电效率提升措施

2.1提高蒸汽参数

垃圾焚烧发电厂主蒸汽参数对电厂热经济性的影响主要取决于对汽轮机效率的影响。汽轮机的效率在一定程度与进汽参数成正比，蒸汽压力和温度越高，蒸汽在汽轮机内的焓降就会增加，膨胀做功增多，发电效率也相应增加。随着垃圾焚烧电厂主蒸汽参数的提高，尤其是蒸汽压力增加，全厂热效率也相应增加，但是要采取一定的防腐措施，保证垃圾焚烧电厂运行的稳定性。为避免高温腐蚀造成受热面破损爆管，从而影响到整个垃圾电厂的运行稳定性和安全性，通常会对水冷壁和过热器等受热面采取堆焊保护措施。堆焊保护能够显著增强高温受热面的抗腐蚀能力，有效避免受热面腐蚀造成的破管问题，减少停炉时间，提高电厂的可运行时间，增加发电量，提高电厂的经济效益。

2.2提高垃圾发酵质量

为提高燃烧效率，需缩短垃圾发酵周期、提高垃圾热值、改善燃烧环境。提高垃圾的热值，需保证5～7d的发酵时间，垃圾仓内堆垛的分类处理工作，区分新入仓垃圾和已经发酵好的垃圾，同时降低垃圾含水量。对应措施如下：（1）用湿解专利设备技术进行预处理，2h内将低温或冰冻的原生垃圾快速脱水、颗粒均化；（2）控制卸料大厅温度，提高垃圾仓温度；（3）在刚入仓的垃圾上回喷加热的渗滤液进行解冻；（4）利用夜间垃圾不进厂时机，将白天入仓的垃圾重新翻倒到卸料门前，使下层垃圾暴露在空气中充分发酵；（5）增加堆料高度，提升垃圾仓库容，缩短发酵周期。通过上述措施，每吨垃圾可降低1%的含水率，热值可提高240～380kJ/kg，发酵时间缩短1～2d。

2.3合理配备汽轮机发电机组

垃圾焚烧发电厂一般采用母管制供汽，常见多炉少机的组合，一般情况不宜设置多于2台汽轮机发电机组，有利于提高单台机组的功率等级，从而提高发电机效率。提高汽轮机转速可以提高汽轮机通流效率，但实际工程设计时需要匹配电网频率要求，采用高转速时还需配套齿轮箱进行变速达到了3000rpm。由于齿轮箱传动有机械损失，同时考虑投资及收益回报率，当发电效率提升＞2％时推荐采用高转速。另外需要注意的是，垃圾焚烧发电以环保处理为主，以发电并网为辅，当汽轮机检修停机或者故障停机时，锅炉需正常工作，通常配置减温减压的旁路系统。

2.4采用中间再热系统

为了提高垃圾电厂热效率，提高蒸汽参数是有效措施之一。由于垃圾成分特性，易造成受热面高温腐蚀问题，使得垃圾电厂蒸汽温度的提高受到限制。提高蒸汽压力，汽轮机末级蒸汽湿度增大，使末级动叶片受到水蚀冲击，严重影响机组的安全运行。采用中间再热循环就是把汽轮机高压缸已做部分功的蒸汽再引入再热器，重新加热，使蒸汽温度再提高，然后引回汽轮机中、低压缸内继续做功，最后的乏汽排入凝汽器的一种循环。采用再热循环的目的是提高热效率和降低汽机排汽湿度，在提高电厂经济效益的同时保证机组的安全稳定性。

2.5减少余热炉蒸发管束的积灰与汽水管道的结垢

针对积灰问题，应该及时吹灰，使受热面外壁始终保持洁净的状态，同时确保除盐水的质量，避免汽水管道结垢。对应措施如下：（1）将省煤器进水与蒸汽提前预混，使得烟气中硫酸的露点温度低于省煤器受热面壁温，有效切断低温腐蚀的化学反应条件以消除积灰；（2）采用激波吹灰器、空气炮等设备，进行局部振动、振打，及时清理管束积灰；（3）在易发生化学腐蚀的受热面喷涂耐腐蚀材料，控制受热面壁温在硫酸露点温度以上；（4）减少烟道连接处的漏风量，控制送风量，这样可以有效避免低温腐蚀。

2.6降低厂用电率节能措施

垃圾焚烧发电厂的厂用电率指标比常规电厂高，可达15%～18%，个别甚至超过20%。垃圾焚烧发电厂用电主要耗电设备中，引风机、一次风机、二次风机耗、冷却液循环泵、锅炉给水泵、空压机、冷却塔和空冷系统设备等耗电量约占厂用电量的80%。因此在各类设备选型时，应优先选用能效等级高的型号；同时选择合适容量的设备，避免“大马拉小车”导致的电动机低效运行。考虑到设备设计时一般留有一定的富余量，其设备实际运行负荷波动大，电动机采用变频调速可达到一定的节电效果。值得注意的是，并不是在所有情况下用变频调速都可以取得很好的节电效果，这与电动机的负载性质有很大关系。对于离心水泵、离心风机类负载，转矩与转速平方成正比，轴功率与转速的三次方成正比，因此在负荷变化较大情况下，可以取得非常显著的节电效果。

结语

随着生活垃圾总量持续的增长，垃圾焚烧发电行业快速发展起来，其有效实现了生活垃圾“无害化、减量化、资源化”，在碳达峰、碳中和目标背景下，对垃圾焚烧发电厂发电效率影响因素进行分析，并采取相应的措施，可提高发电效率3%～5%，进一步提高绿色电力价值，从而促进垃圾焚烧发电行业健康、持续、稳定发展。

参考文献

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