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提升垃圾焚烧发电厂的热效率 关键在于这几点

北极星环保网来源:工业过程气体监测技术2019/5/17 8:43:54我要投稿
所属行业: 固废处理  关键词:垃圾焚烧 焚烧炉 垃圾焚烧发电

北极星环保网讯:进入21世纪以来,随着国家经济的快速腾飞,城镇化进程的持续推进,我国城市规模和人口数量也在不断扩大。在人民生活水平在提高的同时,生活中产生的垃圾也日益增多,据资料显示,全世界垃圾年均增长速度为8.42%,而中国垃圾增长率达到10%以上。全世界每年产生4.9亿吨垃圾,而仅中国每年就产生近1.5亿吨,中国已成为垃圾包围城市最严重的国家之一。

垃圾数量日益增长,危害人类健康,压缩生活空间。垃圾减量化、无害化、资源化处理,使“放错地方的资源”合理利用已经成为当务之急,通过焚烧垃圾发电来处理生活垃圾,相较于卫生填埋和堆肥的方式而言,优势明显。

一、我国垃圾焚烧发电厂现状

垃圾焚烧可以减少垃圾总量的80%以上,实现垃圾处理的无害化与减量化,垃圾焚烧产生的热量可以用来供热、发电,实现了回收利用的资源化,垃圾焚烧发电符合国家对垃圾处理“三化”的要求,近年来发展极为迅速。

一般认为,低位发热量小于3300kJ/kg的垃圾不易采用焚烧处理,介于3300~5000kJ/kg的垃圾可以采用焚烧处理,大于5000kJ/kg的垃圾适宜焚烧处理。

同时,为了确保垃圾的彻底燃烧和控制二噁因的产生,国家于2002年颁布实施的《生活垃圾焚烧污染控制标准》要求生活垃圾的焚烧温度要大于850℃,停留时间要大于2s。

根据热量衡算,垃圾进炉低位发热量应达到6280kJ/kg。考虑到整个焚烧工艺系统的经济性,业内人士提出7000kJ/kg经济热值的观点。

目前,国内已建成焚烧设施的城市生活垃圾低位发热值大致在4600kJ/kg,含水率约为30~60%左右,与发达国家城市相比,其特征是热值低、含水率高、成分复杂。早期引进建设的垃圾焚烧设施,主要解决减容和无害化处理,垃圾焚烧热能-电能转换效率较低,因而垃圾发电效率仍有潜力可挖,那么影响垃圾焚烧发电厂热效率的因素都有哪些呢?

二、影响热效率的主要因素

热效率是电厂输出能量与所消耗燃料发热量及其他输入能量之比。热效率作为垃圾焚烧发电厂的重要指标,相较于火电厂的热效率百分比,垃圾焚烧发电厂的热效率值偏低。垃圾焚烧发电的核心是焚烧锅炉内的能量转化,经过高温燃烧,将垃圾中的化学能转化为蒸汽热能,蒸汽热能进入汽轮发电机组产生电能,因此焚烧锅炉效率直接影响垃圾焚烧发电厂的热效率。

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,要比现代火电厂锅炉效率低得多。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;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;

2)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;

3)排烟温度高,排烟热损失大,锅炉效率下降。为了确保烟气净化处理系统的进口烟气温度满足要求,设计时考虑垃圾焚烧锅炉排烟温度一般为220℃左右,大大高于火电厂锅炉排烟温度,也就是说为了环保效益牺牲了垃圾焚烧锅炉的经济效益。

2蒸汽参数的影响

发电厂的热经济性不仅与循环热效率有关,还与生产过程各设备的效率相关,其中汽轮机的效率又与蒸汽参数有较大关联。蒸汽参数高,特别是初压力高,入口蒸汽容积流量减小,汽轮机高压部分进汽的流动和泄漏损失增大,使汽轮机效率下降,特别是当汽轮机功率小蒸汽容积流量偏小时,效率下降愈甚,甚至超过因采用较高蒸汽参数带来的循环热效率提高的效益。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,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℃。

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,给水回热系统的工作状态也会影响着发电厂的热效率。

延伸阅读:

垃圾焚烧发电炉排炉工艺设计参数计算方法

上海市石洞口污泥干化焚烧15年设计运行经验总结

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