探討垃圾焚燒發(fā)電廠提高熱效率的對(duì)策

摘要：隨著生活條件的改善，日常生活中產(chǎn)出的垃圾在不斷增多，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，不僅影響生態(tài)平衡，還會(huì)制約城市發(fā)展。所以，需要采取有效的措施來(lái)處理各類垃圾。為了提升資源利用率，可以采用垃圾焚燒發(fā)電的方式處理垃圾，在這個(gè)過(guò)程中，要采取有效的熱效率提升對(duì)策，本文對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)的闡述和分析。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒;發(fā)電廠;熱效率

在城鎮(zhèn)化的背景下，人們的生活質(zhì)量大幅度改善，生活垃圾隨之增多，垃圾處理工作增加了很多難題。在2010年，我國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾就已經(jīng)達(dá)到了1.58億噸，到了2020年，城鎮(zhèn)生活垃圾已經(jīng)達(dá)到3.6億噸，同比增長(zhǎng)4.9%。統(tǒng)計(jì)顯示，在垃圾無(wú)害化處理方式中，采用焚燒方式進(jìn)行處理的垃圾占總體的40%。所以，要提升焚燒發(fā)電的水平，使焚燒發(fā)電廠有更高的熱效率，在處理生活垃圾的同時(shí)，也可以獲取更多能源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

一、垃圾焚燒發(fā)電廠中影響熱效率的主要因素

垃圾焚燒發(fā)電的原理如下圖所示：

在焚燒發(fā)電的過(guò)程中，熱效率會(huì)受到各種因素的影響，具體包括以下幾個(gè)方面：

（一）焚燒鍋爐

焚燒垃圾可以將垃圾中原本的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，焚燒鍋爐的效率就是能量轉(zhuǎn)換的效率。與普通的火電廠鍋爐相比，垃圾焚燒鍋爐的效率比較低。可以使用公式計(jì)算，。其中，為燃燒效率;為熱能 回收效率。以某個(gè)垃圾焚燒電廠的效率為例，對(duì)比火電廠鍋爐效率。其中，垃圾電廠的燃燒效率為90%，火電廠則為98%;熱能回收效率為88%，火電廠則為93%;鍋爐效率為79%，火電廠為91%。通過(guò)對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)垃圾焚燒鍋爐效率造成影響的原因有很多，包括垃圾中含有的水分較高，很多垃圾的熱值比較低;焚燒過(guò)濾熱功率不是很高，蒸發(fā)量在100t/h以內(nèi)，受到經(jīng)濟(jì)效益因素的影響，通常無(wú)法采取完善的能量回收措施;垃圾焚燒之后產(chǎn)生的煙氣成分比較復(fù)雜，含有各類灰塵、物質(zhì)，導(dǎo)致熱回收受到限制;為了使煙氣凈化處理系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行，通常會(huì)對(duì)禁煙口溫度進(jìn)行控制，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，焚燒鍋爐排煙溫度普遍會(huì)控制在220℃左右，比火電廠鍋爐排煙溫度要高。也就是說(shuō)，為了減少環(huán)境污染問(wèn)題，極大的削減了分銷鍋爐效率。

（二）蒸汽參數(shù)

在垃圾焚燒的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的蒸汽，這些蒸汽的參數(shù)也會(huì)影響熱效率。一方面，鍋爐熱功率不高，即使與小型火電廠的容量相同，采用的蒸汽參數(shù)也不同，通常不會(huì)選擇高壓參數(shù);另一方面，焚燒鍋爐在燃燒的過(guò)程中，氣體中含有很多氯化物鹽類，久而久之會(huì)腐蝕過(guò)熱器。國(guó)外普遍采用低合金鋼材料制作的過(guò)熱器管材或者采用高鎳合金材料，蒸汽參數(shù)在4.5MPa以內(nèi)，溫度約為450℃。

（三）給水回?zé)嵯到y(tǒng)

在汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)中，最基礎(chǔ)的組成部分就是機(jī)組中的給水回?zé)嵯到y(tǒng)?；A(chǔ)系統(tǒng)的性能對(duì)機(jī)組整體性能有直接影響，如果性能低下，不僅會(huì)降低生產(chǎn)效益，還會(huì)影響運(yùn)行安全，對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的作用也十分明顯[1]。所以，在運(yùn)行的過(guò)程中，要保障熱效率，對(duì)該系統(tǒng)采取合理的設(shè)計(jì)方案和把控措施也十分重要。

（四）廠用電率

垃圾焚燒發(fā)電是一種比較特殊的發(fā)電方式，電廠用電率在17%-25%之間，相對(duì)較高。這主要是因?yàn)?，此類電廠的容量不高，蒸汽參數(shù)也比較低。而且系統(tǒng)比較復(fù)雜，需要數(shù)量較多的輔機(jī)，同時(shí)消耗大量的電量。垃圾輸送系統(tǒng)、爐排驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都會(huì)消耗較高的能源，且垃圾焚燒會(huì)產(chǎn)生很多帶有有害成分的煙氣，要處理這些煙氣就要增加更多輔助機(jī)組，進(jìn)而需要增加引風(fēng)機(jī)的功率。

二、垃圾焚燒發(fā)電廠提高熱效率的對(duì)策

（一）降低垃圾含水率

從上文分析的內(nèi)容可以看出，要使來(lái)及長(zhǎng)時(shí)間維持自行燃燒的狀態(tài)，就要降低垃圾的含水量，在含水率為40%時(shí)，垃圾最低熱值為7658kj/kg;如果含水量為48%，則最低熱值為7908kj/kg;含水量為55%時(shí)，最低熱值為8126kj/kg。很多生活垃圾采用混合收運(yùn)的方式，要使其含水率污泥降低，就要采取有效的處理措施?？梢栽诙逊刨A存的階段就將部分水分瀝干，然后在堆肥化的過(guò)程中再蒸發(fā)一部分水分?？梢再A存在垃圾坑中，時(shí)間為5-7天，使用抓斗進(jìn)行翻動(dòng)，如果是夏天則含水率可以降低20%左右，最低熱值可以提升500kj/kg左右。實(shí)驗(yàn)表明，如果在密封性較好的垃圾場(chǎng)內(nèi)貯存，堆放高度為1.5m，采用強(qiáng)制通風(fēng)措施的同時(shí)進(jìn)行翻堆，含水率也可以大幅度降低，經(jīng)過(guò)7天月可以降低17%左右，低位熱值也能夠符合焚燒要求。

（二）提升出口蒸汽參數(shù)

垃圾發(fā)電廠的規(guī)模普遍比較小，無(wú)法與普通的火電廠相提并論，要提升發(fā)電工作的質(zhì)量，就要提升壓力，可以從熱力設(shè)備承壓等級(jí)的優(yōu)化入手。如果溫度比較高，需要選擇耐熱性、耐腐蝕性較好的材料制作過(guò)熱器，但經(jīng)濟(jì)效益未必滿足要求[2]。所以，應(yīng)該對(duì)設(shè)備投入進(jìn)行合理的規(guī)劃計(jì)算，對(duì)比產(chǎn)出效能，同時(shí)也要考慮與汽輪發(fā)電機(jī)的匹配性，從經(jīng)濟(jì)、效率兩個(gè)方面著手考慮。國(guó)內(nèi)外大中型垃圾發(fā)電廠采用的過(guò)熱蒸汽的發(fā)電工質(zhì)參數(shù)通常為4.0MPa/400℃，汽耗率在6.0kg/（kW·h）以內(nèi)。我國(guó)垃圾發(fā)電廠的數(shù)量在不斷增加，蒸汽參數(shù)也隨之調(diào)整，發(fā)電汽耗率得到了有效的控制，已經(jīng)可以達(dá)到國(guó)際水平。

（三）清理蒸發(fā)管束積灰

在發(fā)電的過(guò)程中，如果沒(méi)有做好蒸發(fā)管束的清理工作，造成內(nèi)部積攢大量灰塵，則會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱器溫度較高，也會(huì)影響蒸發(fā)量，導(dǎo)致排煙溫度不斷上升，帶來(lái)更多熱損失，同時(shí)增加電廠用電，系統(tǒng)整體效益都會(huì)受到影響。針對(duì)這種問(wèn)題，需要先明確產(chǎn)生問(wèn)題的主要原因。一方面，光管換熱系數(shù)不高，影響傳熱效果;另一方面，受熱面順列分布，旨在減少積灰，使傳熱效果增加，但是為了保護(hù)過(guò)熱器，會(huì)縮小管束節(jié)距，造成實(shí)際應(yīng)用時(shí)依舊會(huì)有很多灰塵。為了提升熱效率，應(yīng)該將部分蒸發(fā)器換熱管取消，使管與管之間的節(jié)距增加，采用錯(cuò)列分布的方式，在管材規(guī)格為φ38X4.5的情況下，節(jié)距控制在110mm左右，管凈距為72mm。通過(guò)改造，不僅可以增加節(jié)距和管凈距，還能減少管排數(shù)量，與原本的設(shè)計(jì)方式相比，可以減少5/8的換熱面積[3]。在進(jìn)口蒸汽溫度不變的條件下，主蒸汽溫度會(huì)提升5℃，通過(guò)調(diào)節(jié)減溫水量的方式對(duì)蒸汽溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以保障電廠運(yùn)行效率。針對(duì)積灰問(wèn)題，應(yīng)該及時(shí)吹灰，使受熱面外壁始終保持清潔的狀態(tài)，同時(shí)確保軟化除氧水的質(zhì)量，避免汽水管道結(jié)垢的問(wèn)題。

（四）減少不完全燃燒

不完全燃燒也會(huì)造成較大的損失，燃燒的灰分和揮發(fā)分成反比，在灰分較少的情況下，揮發(fā)分會(huì)比較多，則不完全燃燒熱損失會(huì)相對(duì)較小。爐渣含有大量的碳，會(huì)增加熱損失，所以要根據(jù)鍋爐負(fù)荷對(duì)給料速度、爐排速度、料層厚度進(jìn)行合理的調(diào)整，保障垃圾可以充分燃燒。不僅如此，如果前后拱出現(xiàn)較為嚴(yán)重的吊渣，則爐膛內(nèi)熱輻射會(huì)受到影響，造成溫度下降，使灰渣含碳量提升，需要及時(shí)進(jìn)行檢修工作和除焦渣工作。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，在垃圾焚燒發(fā)電廠中，影響熱效率的因素有很多。根據(jù)這些影響因素，要采取有效的改造措施，包括降低垃圾含水率、提升蒸汽參數(shù)、減少并清理積灰、減少不完全燃燒等等。通過(guò)提升熱效率來(lái)提升發(fā)電效益，使生活垃圾得到有效的處理和利用。

參考文獻(xiàn)：

[1]鞠付棟，孫永斌，聶會(huì)建，等.垃圾焚燒發(fā)電工程提高熱效率的措施[J].電力科技與環(huán)保，2020，036（003）：53-56.

[2]焦學(xué)軍，黃潔，白力，等.一種可提高熱效率的垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)：，CN210568440U[P].2020.

[3]劉慶樂(lè).城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].消費(fèi)導(dǎo)刊，2020，000（006）：182.

姓名：譚艷青（1988.10.03），性別：男;籍貫：河南;民族：漢;學(xué)歷：大學(xué)本科;職稱：中級(jí)工程師;職務(wù)：熱機(jī)工程師：研究方向：垃圾焚燒發(fā)電設(shè)計(jì)。