摘要：目前，針對生活垃圾的處理問題主要可以分為三種方式，分別是填埋、焚燒以及堆肥，在這三種處理方法中，焚燒屬于一種無害化的處理方式，在目前能源日趨緊張的大背景下，如果可以通過一種環(huán)保的方式，對垃圾進(jìn)行焚燒進(jìn)而將其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，對于我國社會的發(fā)展而言具有重大意義。在當(dāng)今社會，對生活垃圾進(jìn)行環(huán)保形勢的焚燒已經(jīng)成為國家支持的一種方式，通過對焚燒系統(tǒng)進(jìn)行合理優(yōu)化，有利于保障設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時也可以使得焚燒效率大大提升。
引言
當(dāng)前隨著我國城市化建設(shè)發(fā)展速度不斷加快，城市內(nèi)部產(chǎn)生的各種垃圾量也越來越大，我國很多城市對大量的垃圾無法進(jìn)行有效的處理，導(dǎo)致了人們的生活質(zhì)量受到了嚴(yán)重影響，因此，垃圾焚燒和處理受到了人們廣泛的關(guān)注和重視。在垃圾處理工作中主要的工作原則是通過減量化和無害化的使用，通過垃圾回收可以實(shí)現(xiàn)有價值的垃圾循環(huán)使用。但是在我國眾多的垃圾處理方式當(dāng)中，焚燒垃圾是一個比較有效的垃圾處理方式，將垃圾焚燒之后進(jìn)行發(fā)電實(shí)現(xiàn)了能源之間的有效轉(zhuǎn)換，同時也使得城市內(nèi)部的垃圾處理效果有著明顯的提高，實(shí)現(xiàn)了資源可持續(xù)性應(yīng)用，降低垃圾對城市環(huán)境所產(chǎn)生的不良污染問題。
1垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
雖然我國垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展時間相對較晚，與西方國家存在一定差距。在垃圾焚燒廠投建數(shù)量以及建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的前提下，垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)也越發(fā)成熟，國內(nèi)設(shè)備已實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)目標(biāo)，不僅降低垃圾焚燒廠的焚燒發(fā)電成本，同時也大大增加了垃圾焚燒發(fā)電廠的運(yùn)作效率，給我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)提出有效保護(hù)途徑。對城市垃圾進(jìn)行焚燒發(fā)電不僅能夠有效控制城市垃圾產(chǎn)生數(shù)量，同時還能提升城市垃圾處理效率。垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用可將城市垃圾最終價值充分挖掘，因此在一段時間內(nèi)國家政府部門極為支持垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，同時國家也開始出臺一系列的政策支持垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，為垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在我國城市垃圾處理工作中的應(yīng)用推廣奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。
2垃圾焚燒發(fā)電工程提高熱效率的措施
2.1降低排煙熱損失的措施
對于生活垃圾焚燒鍋爐，排煙熱損失是垃圾焚燒鍋爐的主要熱損失。典型垃圾焚燒余熱鍋爐，q2一般在12%～18%之間。排煙熱損失主要與排煙溫度和過量空氣系數(shù)有關(guān)。過量空氣系數(shù)一定時，隨著排煙溫度的升高，排煙熱損失逐漸增加，排煙溫度每升高10℃，排煙熱損失升高約0．9%。排煙溫度一定時，過量空氣系數(shù)增加，排煙量也增加，排煙熱損失也相應(yīng)增加。過量空氣系數(shù)每增加0．1，排煙熱損失增加約0．7%～0．9%。降低排煙熱損失主要有降低排煙溫度和降低過量空氣系數(shù)兩種措施。為防止低溫腐蝕，目前城市生活垃圾焚燒鍋爐典型排煙溫度一般在190～200℃之間，比常規(guī)燃煤機(jī)組約130℃的排煙溫度高60～70℃。開展了垃圾焚燒煙氣條件下省煤器管在不同溫度下的低溫腐蝕研究，研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)燃煤機(jī)組中SO3帶來的低溫腐蝕不同，HCl引起的低溫腐蝕是引起省煤器管低溫腐蝕的主要原因。根據(jù)SO3引起低溫腐蝕的酸露點(diǎn)關(guān)聯(lián)式計算垃圾焚燒煙氣酸露點(diǎn)溫度一般為100～130℃，而由于垃圾焚燒煙氣中HCl引起的低溫腐蝕的酸露點(diǎn)溫度一般在60℃以下。西格斯公司在英國Runcorn垃圾焚燒廠設(shè)計中已經(jīng)將鍋爐排煙溫度降低至135～145℃，提高鍋爐效率約6%，發(fā)電效率提高約1%。降低過量空氣系數(shù)也可以有效的提高垃圾焚燒鍋爐的熱效率。過量空氣系數(shù)對焚燒鍋爐內(nèi)垃圾燃燒狀況影響很大。增大過量空氣系數(shù)可以提供過量的空氣、增加爐內(nèi)的湍流度，有利于垃圾的充分燃燒。但過量空氣系數(shù)過大可能造成爐內(nèi)溫度降低、增加輸送空氣及預(yù)熱空氣所需的能量。一般來說，垃圾焚燒余熱鍋爐出口氧含量一般在8%～11%之間，折算過量空氣系數(shù)為1．6～2．1，常規(guī)燃煤鍋爐過量空氣系數(shù)一般控制在1．2左右。降低過量空氣系數(shù)可能導(dǎo)致垃圾焚燒效率的降低。通過強(qiáng)化湍流燃燒、改善配風(fēng)等措施可以盡可能的減少低過量空氣系數(shù)條件下CO等可燃物的濃度，保證垃圾焚燒的整體效率。丹麥偉倫公司在Copenhill垃圾焚燒廠鍋爐出口過量空氣系數(shù)控制在1．4左右;而在Reno－Nord焚燒廠4號焚燒爐中，鍋爐出口過量空氣系數(shù)控制在1．3左右。需要注意的是，降低過量空氣系數(shù)時應(yīng)通過預(yù)熱空氣溫度、改善配風(fēng)、強(qiáng)化湍流燃燒等措施保證垃圾完全燃燒。對于爐排式垃圾焚燒技術(shù)，空氣以一次風(fēng)和二次風(fēng)的形式進(jìn)入爐膛。其中一次風(fēng)主要負(fù)責(zé)爐排上固態(tài)垃圾的充分轉(zhuǎn)化，而二次風(fēng)則主要實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒過程中氣態(tài)可燃物的充分燃燒。一次風(fēng)過量空氣系數(shù)主要與垃圾熱值有關(guān)，低熱值垃圾所需的一次風(fēng)過量空氣系數(shù)一般較高，以保證床層中垃圾的燃燒反應(yīng)確保垃圾干燥過程的順利進(jìn)行。
2.2提高主蒸汽參數(shù)
垃圾焚燒發(fā)電熱力系統(tǒng)通過提高主蒸汽參數(shù)可以有效提高熱效率。對于典型的垃圾焚燒電廠來說，主要采用的蒸汽參數(shù)有中溫中壓(4．0MPa，400℃)和中溫次高壓(5．3MPa，450℃或6．5MPa，450℃)。與中溫中壓參數(shù)相比，采用中溫次高壓參數(shù)，垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組理論熱效率可提高約2．5%。對于理想朗肯循環(huán)，理論計算表明，主蒸汽溫度每提高10℃，循環(huán)效率提高約0．15%，蒸汽壓力每提高0．1MPa，循環(huán)熱效率提高約0．07%。垃圾焚燒發(fā)電主蒸汽參數(shù)的提高主要受余熱鍋爐防腐蝕(主要是煙氣高溫腐蝕)的限制。近年來，由于優(yōu)質(zhì)耐腐蝕材料應(yīng)用于鍋爐，鍋爐受熱面的壽命顯著提高，雖然投資和運(yùn)行成本有所增加，但綜合經(jīng)濟(jì)效益較好，中溫次高壓參數(shù)的應(yīng)用顯著增加，并有進(jìn)一步向中溫、高壓和超高壓參數(shù)應(yīng)用的趨勢。荷蘭AEB垃圾焚燒廠是目前世界上熱效率最高的垃圾焚燒發(fā)電廠，其主蒸汽參數(shù)已經(jīng)提高至13MPa、440℃，并可允許主蒸汽溫度提高至480℃，熱效率達(dá)到30%。需要注意的是，在提高主蒸汽參數(shù)時必須統(tǒng)籌考慮汽機(jī)排汽濕度和鍋爐防腐蝕的限制。
2.3采用中間再熱
采用中間再熱循環(huán)，可以顯著提高垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。目前采用的再熱方式主要由兩種，一種是在荷蘭AEB電廠采用的爐外飽和蒸汽加熱方式，主蒸汽參數(shù)為13MPa、440℃，再熱蒸汽溫度為320℃;另一種是在光大江陰項(xiàng)目采用的爐內(nèi)設(shè)置再熱器的加熱方式，主蒸汽參數(shù)為6．5MPa、450℃，再熱蒸汽溫度為420℃。第一種方式汽輪機(jī)通常采用分缸方式，高壓缸部分采用高速汽輪機(jī)，高壓缸排汽進(jìn)入蒸汽式再熱器再熱后進(jìn)入低壓缸繼續(xù)做功。第二種方式汽輪機(jī)可以采用分缸方式也可采用單缸方式。根據(jù)理論測算，第一種方式比第二種方式可提高機(jī)組熱效率約2%～3%左右。而采用第二種再熱方式，在采用中溫次高壓主蒸汽參數(shù)的條件下，再熱機(jī)組比非再熱機(jī)組可提高機(jī)組效率約1%～2%。
結(jié)語
在進(jìn)行垃圾焚燒發(fā)電提效設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)垃圾熱值、成分、處理量、污染物排放等具體條件和要求，結(jié)合方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，綜合權(quán)衡選擇所采用的具體提效措施，確保提效方案的技術(shù)可行性和項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1]明小名，劉金海.垃圾焚燒發(fā)電廠汽輪機(jī)特點(diǎn)及熱力系統(tǒng)優(yōu)化研究[J].科技尚品，2017（2）：4.
[2]韋尚正，石生春.某垃圾焚燒發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行方式[J].熱力發(fā)電，2012，41（12）：8-11.
[3]劉俊峰，陳坤，劉超，等.垃圾焚燒發(fā)電廠汽輪機(jī)特點(diǎn)及熱力系統(tǒng)優(yōu)化[J].熱力透平，2014（2）：111-113..
引言
當(dāng)前隨著我國城市化建設(shè)發(fā)展速度不斷加快，城市內(nèi)部產(chǎn)生的各種垃圾量也越來越大，我國很多城市對大量的垃圾無法進(jìn)行有效的處理，導(dǎo)致了人們的生活質(zhì)量受到了嚴(yán)重影響，因此，垃圾焚燒和處理受到了人們廣泛的關(guān)注和重視。在垃圾處理工作中主要的工作原則是通過減量化和無害化的使用，通過垃圾回收可以實(shí)現(xiàn)有價值的垃圾循環(huán)使用。但是在我國眾多的垃圾處理方式當(dāng)中，焚燒垃圾是一個比較有效的垃圾處理方式，將垃圾焚燒之后進(jìn)行發(fā)電實(shí)現(xiàn)了能源之間的有效轉(zhuǎn)換，同時也使得城市內(nèi)部的垃圾處理效果有著明顯的提高，實(shí)現(xiàn)了資源可持續(xù)性應(yīng)用，降低垃圾對城市環(huán)境所產(chǎn)生的不良污染問題。
1垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
雖然我國垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展時間相對較晚，與西方國家存在一定差距。在垃圾焚燒廠投建數(shù)量以及建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的前提下，垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)也越發(fā)成熟，國內(nèi)設(shè)備已實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)目標(biāo)，不僅降低垃圾焚燒廠的焚燒發(fā)電成本，同時也大大增加了垃圾焚燒發(fā)電廠的運(yùn)作效率，給我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)提出有效保護(hù)途徑。對城市垃圾進(jìn)行焚燒發(fā)電不僅能夠有效控制城市垃圾產(chǎn)生數(shù)量，同時還能提升城市垃圾處理效率。垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用可將城市垃圾最終價值充分挖掘，因此在一段時間內(nèi)國家政府部門極為支持垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，同時國家也開始出臺一系列的政策支持垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，為垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在我國城市垃圾處理工作中的應(yīng)用推廣奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。
2垃圾焚燒發(fā)電工程提高熱效率的措施
2.1降低排煙熱損失的措施
對于生活垃圾焚燒鍋爐，排煙熱損失是垃圾焚燒鍋爐的主要熱損失。典型垃圾焚燒余熱鍋爐，q2一般在12%～18%之間。排煙熱損失主要與排煙溫度和過量空氣系數(shù)有關(guān)。過量空氣系數(shù)一定時，隨著排煙溫度的升高，排煙熱損失逐漸增加，排煙溫度每升高10℃，排煙熱損失升高約0．9%。排煙溫度一定時，過量空氣系數(shù)增加，排煙量也增加，排煙熱損失也相應(yīng)增加。過量空氣系數(shù)每增加0．1，排煙熱損失增加約0．7%～0．9%。降低排煙熱損失主要有降低排煙溫度和降低過量空氣系數(shù)兩種措施。為防止低溫腐蝕，目前城市生活垃圾焚燒鍋爐典型排煙溫度一般在190～200℃之間，比常規(guī)燃煤機(jī)組約130℃的排煙溫度高60～70℃。開展了垃圾焚燒煙氣條件下省煤器管在不同溫度下的低溫腐蝕研究，研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)燃煤機(jī)組中SO3帶來的低溫腐蝕不同，HCl引起的低溫腐蝕是引起省煤器管低溫腐蝕的主要原因。根據(jù)SO3引起低溫腐蝕的酸露點(diǎn)關(guān)聯(lián)式計算垃圾焚燒煙氣酸露點(diǎn)溫度一般為100～130℃，而由于垃圾焚燒煙氣中HCl引起的低溫腐蝕的酸露點(diǎn)溫度一般在60℃以下。西格斯公司在英國Runcorn垃圾焚燒廠設(shè)計中已經(jīng)將鍋爐排煙溫度降低至135～145℃，提高鍋爐效率約6%，發(fā)電效率提高約1%。降低過量空氣系數(shù)也可以有效的提高垃圾焚燒鍋爐的熱效率。過量空氣系數(shù)對焚燒鍋爐內(nèi)垃圾燃燒狀況影響很大。增大過量空氣系數(shù)可以提供過量的空氣、增加爐內(nèi)的湍流度，有利于垃圾的充分燃燒。但過量空氣系數(shù)過大可能造成爐內(nèi)溫度降低、增加輸送空氣及預(yù)熱空氣所需的能量。一般來說，垃圾焚燒余熱鍋爐出口氧含量一般在8%～11%之間，折算過量空氣系數(shù)為1．6～2．1，常規(guī)燃煤鍋爐過量空氣系數(shù)一般控制在1．2左右。降低過量空氣系數(shù)可能導(dǎo)致垃圾焚燒效率的降低。通過強(qiáng)化湍流燃燒、改善配風(fēng)等措施可以盡可能的減少低過量空氣系數(shù)條件下CO等可燃物的濃度，保證垃圾焚燒的整體效率。丹麥偉倫公司在Copenhill垃圾焚燒廠鍋爐出口過量空氣系數(shù)控制在1．4左右;而在Reno－Nord焚燒廠4號焚燒爐中，鍋爐出口過量空氣系數(shù)控制在1．3左右。需要注意的是，降低過量空氣系數(shù)時應(yīng)通過預(yù)熱空氣溫度、改善配風(fēng)、強(qiáng)化湍流燃燒等措施保證垃圾完全燃燒。對于爐排式垃圾焚燒技術(shù)，空氣以一次風(fēng)和二次風(fēng)的形式進(jìn)入爐膛。其中一次風(fēng)主要負(fù)責(zé)爐排上固態(tài)垃圾的充分轉(zhuǎn)化，而二次風(fēng)則主要實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒過程中氣態(tài)可燃物的充分燃燒。一次風(fēng)過量空氣系數(shù)主要與垃圾熱值有關(guān)，低熱值垃圾所需的一次風(fēng)過量空氣系數(shù)一般較高，以保證床層中垃圾的燃燒反應(yīng)確保垃圾干燥過程的順利進(jìn)行。
2.2提高主蒸汽參數(shù)
垃圾焚燒發(fā)電熱力系統(tǒng)通過提高主蒸汽參數(shù)可以有效提高熱效率。對于典型的垃圾焚燒電廠來說，主要采用的蒸汽參數(shù)有中溫中壓(4．0MPa，400℃)和中溫次高壓(5．3MPa，450℃或6．5MPa，450℃)。與中溫中壓參數(shù)相比，采用中溫次高壓參數(shù)，垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組理論熱效率可提高約2．5%。對于理想朗肯循環(huán)，理論計算表明，主蒸汽溫度每提高10℃，循環(huán)效率提高約0．15%，蒸汽壓力每提高0．1MPa，循環(huán)熱效率提高約0．07%。垃圾焚燒發(fā)電主蒸汽參數(shù)的提高主要受余熱鍋爐防腐蝕(主要是煙氣高溫腐蝕)的限制。近年來，由于優(yōu)質(zhì)耐腐蝕材料應(yīng)用于鍋爐，鍋爐受熱面的壽命顯著提高，雖然投資和運(yùn)行成本有所增加，但綜合經(jīng)濟(jì)效益較好，中溫次高壓參數(shù)的應(yīng)用顯著增加，并有進(jìn)一步向中溫、高壓和超高壓參數(shù)應(yīng)用的趨勢。荷蘭AEB垃圾焚燒廠是目前世界上熱效率最高的垃圾焚燒發(fā)電廠，其主蒸汽參數(shù)已經(jīng)提高至13MPa、440℃，并可允許主蒸汽溫度提高至480℃，熱效率達(dá)到30%。需要注意的是，在提高主蒸汽參數(shù)時必須統(tǒng)籌考慮汽機(jī)排汽濕度和鍋爐防腐蝕的限制。
2.3采用中間再熱
采用中間再熱循環(huán)，可以顯著提高垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。目前采用的再熱方式主要由兩種，一種是在荷蘭AEB電廠采用的爐外飽和蒸汽加熱方式，主蒸汽參數(shù)為13MPa、440℃，再熱蒸汽溫度為320℃;另一種是在光大江陰項(xiàng)目采用的爐內(nèi)設(shè)置再熱器的加熱方式，主蒸汽參數(shù)為6．5MPa、450℃，再熱蒸汽溫度為420℃。第一種方式汽輪機(jī)通常采用分缸方式，高壓缸部分采用高速汽輪機(jī)，高壓缸排汽進(jìn)入蒸汽式再熱器再熱后進(jìn)入低壓缸繼續(xù)做功。第二種方式汽輪機(jī)可以采用分缸方式也可采用單缸方式。根據(jù)理論測算，第一種方式比第二種方式可提高機(jī)組熱效率約2%～3%左右。而采用第二種再熱方式，在采用中溫次高壓主蒸汽參數(shù)的條件下，再熱機(jī)組比非再熱機(jī)組可提高機(jī)組效率約1%～2%。
結(jié)語
在進(jìn)行垃圾焚燒發(fā)電提效設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)垃圾熱值、成分、處理量、污染物排放等具體條件和要求，結(jié)合方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，綜合權(quán)衡選擇所采用的具體提效措施，確保提效方案的技術(shù)可行性和項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1]明小名，劉金海.垃圾焚燒發(fā)電廠汽輪機(jī)特點(diǎn)及熱力系統(tǒng)優(yōu)化研究[J].科技尚品，2017（2）：4.
[2]韋尚正，石生春.某垃圾焚燒發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行方式[J].熱力發(fā)電，2012，41（12）：8-11.
[3]劉俊峰，陳坤，劉超，等.垃圾焚燒發(fā)電廠汽輪機(jī)特點(diǎn)及熱力系統(tǒng)優(yōu)化[J].熱力透平，2014（2）：111-113..
