垃圾焚燒發(fā)電工程熱效率提升措施

白江文

（中國能源建設(shè)集團(tuán)安徽電力建設(shè)第二工程有限公司，安徽 合肥 230000）

現(xiàn)階段，垃圾焚燒發(fā)電工程正處于快速升級發(fā)展階段，與其他發(fā)電工程相比，垃圾焚燒發(fā)電工程的建設(shè)具有一定的發(fā)展優(yōu)勢。但是，也應(yīng)認(rèn)識到，垃圾焚燒發(fā)電工程的實際運(yùn)行狀況還存在一些問題，如效率偏低、污染物排放較高等。因此，需要通過強(qiáng)化技術(shù)研究、加強(qiáng)運(yùn)行控制、優(yōu)化熱力系統(tǒng)等措施提升其效率。通常情況下，垃圾焚燒發(fā)電是通過利用垃圾中有機(jī)物進(jìn)行燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為電能原理來實現(xiàn)發(fā)電的目的?，F(xiàn)階段，城市生活垃圾主要為建筑垃圾及生活垃圾，其中含有大量的有機(jī)物、灰渣和金屬等物質(zhì)，可在一定程度上對其進(jìn)行充分利用，進(jìn)而更好地提升垃圾焚燒發(fā)電工程熱效率。

1 垃圾焚燒發(fā)電工程熱效率提升的必要性

1.1 垃圾焚燒發(fā)電效率低下

由于我國城市化發(fā)展水平和生活水平的提高，人們在生活方面有了更多的提高，因此產(chǎn)生了大量的垃圾，這對我國環(huán)境造成了一定的影響。為了能夠?qū)M(jìn)行處理和利用，將垃圾進(jìn)行焚燒處理是一種非常有效的方式。

垃圾焚燒發(fā)電作為垃圾處理和利用最有效的一種方式，可以使人類所產(chǎn)生的生活廢棄物經(jīng)過一定程度上的燃燒來代替對資源和能源的消耗，但是在實際操作中卻很難實現(xiàn)。當(dāng)前我國很多城市都存在大量垃圾，這給當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成了一定的污染。我國雖然可以將一些生活廢棄物轉(zhuǎn)化成資源，但是卻存在效率低下、資源浪費(fèi)嚴(yán)重等問題。首先，因為很多人都有勤儉節(jié)約的意識，因此在垃圾處理上沒有對資源進(jìn)行合理的利用，這導(dǎo)致垃圾焚燒效率非常低。其次，我國在垃圾處理上仍然停留在傳統(tǒng)的模式和方法中，導(dǎo)致垃圾焚燒效率不高。最后，我國在垃圾處理上，為了滿足當(dāng)前社會發(fā)展需求，對生活垃圾進(jìn)行大量填埋處理，因此，導(dǎo)致垃圾焚燒發(fā)電廠收到的生活垃圾數(shù)量少，建筑等垃圾數(shù)量多，從而導(dǎo)致發(fā)電效率不高，這不僅會浪費(fèi)資源和能源，還會導(dǎo)致污染環(huán)境的問題發(fā)生，對人們的身體健康也會造成一定程度的影響。

1.2 垃圾焚燒廠煙氣中的二噁英超標(biāo)

在垃圾焚燒廠的運(yùn)行過程中，因為垃圾的種類和性質(zhì)不同，垃圾焚燒的溫度、爐溫、停留時間等會有所差異，這就導(dǎo)致了煙氣中存在的污染物濃度會存在差異。在實際的工作過程中，二噁英是主要出現(xiàn)在垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的氣體污染物。我國每年因為二噁英造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)百億元，二噁英已經(jīng)成為一種全球范圍內(nèi)公認(rèn)的致癌物。

現(xiàn)在很多國家都會把二噁英作為是一種重要的環(huán)境污染物。在生活垃圾焚燒過程中產(chǎn)生二噁英，有可能是由于垃圾焚燒廠設(shè)備管理、運(yùn)行維護(hù)不到位等原因造成的；也有可能是因為垃圾焚燒廠燃燒溫度不夠高、停留時間不夠長而產(chǎn)生。

1.3 電能損失過大

對電能的損耗主要包括兩方面：一方面，是由于垃圾焚燒廠內(nèi)部存在較多的電機(jī)、泵和風(fēng)機(jī)，這些設(shè)備都具有較高的耗能特點(diǎn)，在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生較大的熱量。如果不對這些設(shè)備進(jìn)行及時有效的冷卻，不僅會對其本身造成損失，同時還會增加整體電耗；另一方面，是由于垃圾焚燒發(fā)電工程中存在較為復(fù)雜的輸配電網(wǎng)，在實際運(yùn)行過程中，由于電壓波動以及傳輸過程中產(chǎn)生的損耗等問題，也會造成一定的電能損失?；谝陨蟽牲c(diǎn)原因，對垃圾焚燒發(fā)電工程進(jìn)行熱效率提升十分必要。

2 垃圾焚燒發(fā)電工程熱效率提升措施

2.1 降低排煙熱損失的措施

在對垃圾焚燒發(fā)電工程進(jìn)行建設(shè)的過程中，其運(yùn)行效率以及排放的煙氣都會影響整體發(fā)電工程的工作效率。所以，要在優(yōu)化垃圾焚燒發(fā)電工程運(yùn)行效率的基礎(chǔ)上，對其排放煙氣進(jìn)行控制，避免熱量損失現(xiàn)象的發(fā)生。

一般情況下，在垃圾焚燒發(fā)電工程運(yùn)行過程中出現(xiàn)煙氣熱損失現(xiàn)象，主要是因為垃圾焚燒過程中產(chǎn)生了大量的煙氣。為了降低煙氣熱損失，就需要對其進(jìn)行有效控制，煙氣熱損失，一般情況下，主要采用以下幾種方式。

（1）當(dāng)煙氣溫度超過了300℃時，需要進(jìn)行處理。

（2）當(dāng)煙氣溫度超過400℃時，就需要在進(jìn)行系統(tǒng)處理的過程中采取相應(yīng)措施，將其溫度控制在300 ～400℃，盡量減少煙氣熱損失現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）采用汽輪機(jī)內(nèi)冷系統(tǒng)。

（4）應(yīng)用空預(yù)器冷卻系統(tǒng)。

（5）應(yīng)用煙氣余熱再利用系統(tǒng)。

（6）對煙氣進(jìn)行洗滌。

在對垃圾焚燒發(fā)電工程中煙氣進(jìn)行處理時，還要結(jié)合實際情況對其溫度以及含氧量的控制問題進(jìn)行優(yōu)化，例如，在利用空預(yù)器冷卻時，就需要對空氣的質(zhì)量以及流量進(jìn)行合理控制，保證空氣中所含的水分以及氧氣量相對穩(wěn)定。

此外，為了降低垃圾焚燒發(fā)電工程中煙氣的含氧量，就需要在設(shè)計過程中采用相應(yīng)方法解決該問題。例如，可以在垃圾焚燒工程中應(yīng)用噴射裝置對其進(jìn)行處理，保證其工作效率；也可以在垃圾焚燒過程中添加一定物質(zhì)提高氣體的含氧量，保證其運(yùn)行過程中燃料燃燒所需要的氧氣量相對穩(wěn)定。

2.2 降低化學(xué)不完全燃燒熱損失的措施

化學(xué)不完全燃燒熱損失主要是指在垃圾焚燒的過程中，燃燒物質(zhì)沒有完全分解成碳或者可燃?xì)怏w，導(dǎo)致發(fā)生了反應(yīng)但是沒有得到充分的能量，因此要想減少這種不完全燃燒熱損失，就要在垃圾焚燒的過程中對垃圾進(jìn)行合理分類以及對垃圾進(jìn)行二次燃燒處理。

首先，是在垃圾焚燒發(fā)電工程中應(yīng)該對一、二次風(fēng)以及垃圾進(jìn)料溫度進(jìn)行合理控制，這主要是因為在一、二次風(fēng)溫度高的情況下，會讓一次風(fēng)中的水分蒸發(fā)并且產(chǎn)生大量的水蒸氣。當(dāng)水蒸氣吸收空氣中的熱量后，就會出現(xiàn)自然揮發(fā)的現(xiàn)象。而當(dāng)一次風(fēng)量過小或溫度過低時，則會導(dǎo)致水蒸氣不能完全揮發(fā)，從而造成化學(xué)不完全燃燒熱損失增加。

其次，是應(yīng)該對垃圾進(jìn)料的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，這主要是因為如果垃圾進(jìn)料中含有大量雜質(zhì)或者含有易燃物質(zhì)等可能會引發(fā)鍋爐爆炸以及造成二次污染問題。而且還會讓空氣不能進(jìn)入爐膛內(nèi)部，這樣也會導(dǎo)致化學(xué)不完全燃燒熱損失增加。

最后，是應(yīng)該合理控制一、二次風(fēng)量以及相關(guān)溫度參數(shù)等能夠使?fàn)t膛溫度保持在900℃以上，這就需要對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行合理設(shè)計以及嚴(yán)格控制，而且還要注意在鍋爐運(yùn)行中避免出現(xiàn)因汽水管道堵塞問題導(dǎo)致二噁英發(fā)生量過大情況的發(fā)生。

然而，要想減少化學(xué)不完全燃燒熱損失，就應(yīng)該對垃圾分類進(jìn)行嚴(yán)格控制才行，因為不同的生活垃圾對焚燒處理設(shè)備會產(chǎn)生不同程度上的影響，如果無法對生活垃圾進(jìn)行有效分類不到位就很容易出現(xiàn)化學(xué)不完全燃燒熱損失增加以及鍋爐運(yùn)行中出現(xiàn)二次污染問題。

2.3 降低機(jī)械不完全燃燒熱損失的措施

（1）垃圾進(jìn)入爐膛后，因重力作用使部分生活垃圾沉降到爐膛底部，其質(zhì)量增加，使?fàn)t膛內(nèi)的壓力升高，提高了爐內(nèi)溫度。垃圾中的揮發(fā)份與空氣中的氧結(jié)合產(chǎn)生放熱反應(yīng)，使?fàn)t內(nèi)溫度上升到900℃以上。

（2）為了避免垃圾中所含水分氣化和揮發(fā)份繼續(xù)增加、揮發(fā)份又不易溢出的問題，使垃圾能均勻分布在爐膛內(nèi)各層、爐排上及二次風(fēng)中時，則必須提高二次風(fēng)風(fēng)量。

一般認(rèn)為，采用的二次風(fēng)量越大、二次風(fēng)風(fēng)量越大，燃燒反應(yīng)所需的氧就會相對減少。

（3）提高燃燒效率時，要注意保持一次空氣充足。如果一次風(fēng)不足（燃燒過程所需氧氣量不足）將不利于一次風(fēng)風(fēng)壓的增加，從而限制了爐內(nèi)燃燒過程中氧的補(bǔ)充和提高氧濃度。而提高一次風(fēng)風(fēng)量，可使一次風(fēng)風(fēng)量相應(yīng)增大、爐排上可燃物質(zhì)燃燒時所需氧氣量相應(yīng)增大，從而增加了爐內(nèi)空氣量。

（4）對于在焚燒過程中產(chǎn)生較多粉塵和飛灰時要通過旋風(fēng)分離器進(jìn)行分離后才能進(jìn)入焚燒爐焚燒，降低了煙氣在系統(tǒng)中的流動速度，減少了由于煙氣流速過快而造成的顆粒在爐膛內(nèi)堆積。

（5）對于垃圾熱值偏低時，要增加循環(huán)流化床鍋爐給煤量以提高爐內(nèi)溫度、降低粉塵和飛灰濃度；同時，可適當(dāng)減少焚燒爐排氣量或進(jìn)行煙風(fēng)改造。

（6）為了使垃圾顆粒在爐內(nèi)分布均勻，除了需將垃圾送入較好燃燒區(qū)域外，還應(yīng)保證合適的送風(fēng)量以促進(jìn)垃圾顆粒在爐內(nèi)均勻分布，避免造成局部區(qū)域溫度過高而產(chǎn)生焦渣。

（7）在燃燒過程中，有燃料未完全燃燒時，應(yīng)及時調(diào)整給煤量并保證爐排上有足夠數(shù)量的二次風(fēng)。

2.4 降低散熱損失的措施

（1）在垃圾焚燒廠內(nèi)設(shè)置煙氣余熱鍋爐，利用煙氣中的余熱進(jìn)行蒸汽的生產(chǎn)，來滿足對垃圾焚燒發(fā)電的需求。

（2）在垃圾焚燒爐中設(shè)置爐膛內(nèi)壁、燃燒室、燃燒空氣等多個部位的受熱面，利用這些受熱面來進(jìn)行熱交換。

（3）在煙氣的出口處設(shè)置煙氣緩沖裝置，通過在煙氣流速較低的位置增加煙囪截面面積，提高空氣和煙氣流速之間的比值。這樣做不僅可以降低煙氣入口溫度，還能夠降低空氣和煙氣流速之間的比例。由于煙氣緩沖裝置位于煙囪出口煙道處，因此，也可以減少煙溫對煙道出口截面面積的影響。

（4）增加焚燒區(qū)域內(nèi)空氣流速，當(dāng)速度增大時，空氣和煙氣之間就會有更大程度上的接觸面積，這也會提高煙氣通過這一區(qū)域時所受到的阻力。因此，應(yīng)該保證在合理范圍內(nèi)盡量減少煙氣所受阻力，同時也要保證煙氣流速符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍。

（5）可以通過將煙囪設(shè)計成U 型形狀或者是弧形等形式，來增加煙氣與煙囪之間流通面積來提高煙囪截面面積。

（6）增加燃燒器出口位置以及風(fēng)量大小與空氣流速之間的比值，減少排煙溫度與煙溫之間溫差值；提高煙筒截面高度、加長煙管長度也是減少排煙溫度與煙溫之間溫差值有效手段之一；同時，在煙筒尾部增加一段煙氣緩沖裝置也能提高其截面面積和煙氣流速、減少煙氣阻力，降低排煙溫度。

（7）在煙氣出口加裝導(dǎo)流板以及擋墻等阻擋物，來阻礙高溫?zé)煔庀蛳逻\(yùn)動從而減少出口溫度降低速率；同時，還要在爐膛內(nèi)設(shè)置擋板以及導(dǎo)流板來加強(qiáng)對燃燒火焰高度及強(qiáng)度的控制等。

2.5 降低灰渣物理熱損失的措施

（1）為降低垃圾焚燒產(chǎn)生的灰渣物理熱損失，應(yīng)定期對煙氣的成分進(jìn)行分析，從而減少煙氣中灰渣顆粒的比例，促進(jìn)灰渣在垃圾焚燒過程中與氧氣充分接觸，進(jìn)而減少灰渣在焚燒爐內(nèi)停留時間，進(jìn)一步降低灰渣物理熱損失。

（2）在爐排上加裝螺旋給料裝置。在爐排上加裝螺旋給料裝置后，垃圾從爐內(nèi)拋出后，得到充足的空氣和較高的速度，與進(jìn)入爐膛的煙氣充分混合。由于垃圾中含有大量有機(jī)物質(zhì)如灰塵、有機(jī)物、有機(jī)質(zhì)等有機(jī)成分，其熱值較低但含有較多的可燃物和可分解物質(zhì)等固體成分。所以當(dāng)垃圾進(jìn)入爐排上后，必須經(jīng)過一段時間才能與空氣充分接觸。這樣一方面可以使垃圾與煙氣充分接觸來提高其熱值；另一方面，也可降低灰渣中固體部分的比例，提高其可燃物和可分解物質(zhì)含量。

（3）通過降低排煙溫度來減少灰渣物理熱損失：首先，要在爐排上加裝余熱鍋爐及汽水系統(tǒng)，而后需要根據(jù)垃圾熱值通過運(yùn)行調(diào)整增加或減少循環(huán)流化床鍋爐尾部受熱面面積。

（4）對煙氣進(jìn)行脫硫脫硝處理后排放出的煙氣再經(jīng)過一定次數(shù)循環(huán)利用后再排出大氣。

（5）通過煙氣余熱回收裝置對垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行余熱回收處理，使余熱資源得到充分利用以降低能耗、增加收益。該系統(tǒng)一般由換熱器、汽輪機(jī)驅(qū)動機(jī)組等組成，將垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣余熱回收裝置后，再用于發(fā)電。該技術(shù)一般需要使用二次蒸汽透平機(jī)來實現(xiàn)此目的。

3 結(jié)語

總而言之，垃圾焚燒發(fā)電工程是我國目前最關(guān)鍵的技術(shù)之一，在整個垃圾處理過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。雖然經(jīng)過多年發(fā)展，我國已經(jīng)取得了一定的進(jìn)步和成就，但從整體上看，我國垃圾焚燒發(fā)電的總體水平仍然較低。因此，在今后的發(fā)展過程中，必須深入分析和探究相關(guān)的技術(shù)與策略，才能更好地提升垃圾焚燒發(fā)電工程熱效率。除此之外，由于現(xiàn)階段人們對環(huán)保事業(yè)寄予了較高的期望，所以還必須強(qiáng)化垃圾焚燒發(fā)電工程在節(jié)能減排方面的應(yīng)用研究。只有這樣，才能真正滿足人們對環(huán)保事業(yè)更加迫切和嚴(yán)格的要求，因此，提升垃圾焚燒發(fā)電工程熱效率是當(dāng)前我國亟需解決的重要問題之一。