提高垃圾焚烧电厂热能利用效率的几个途径

李培元

（中国电能成套设备有限公司，北京 100080）

中国人口基数大，每人每日垃圾生产量高达1.5kg，对于这些垃圾的处理主要采取垃圾回收、垃圾填埋、垃圾堆肥以及垃圾焚烧等，垃圾焚烧方式则可将热量转化成热能，实现能源的再利用，环保普及率较高，特别是在发达国家，几乎所有垃圾都采用焚烧法，垃圾焚烧产生余热，锅炉将热量转为热能，达到发电、供热等目的。目前，中国很多生活垃圾焚烧发电厂借助焚烧垃圾方式节约资源，不仅消除了垃圾，还能实现能源的再造回收。

1 影响热能利用率的几个因素

1．1 垃圾质量

进入焚烧炉的垃圾质量直接影响能源的利用率，若是垃圾未分类、未分拣，直接投入焚烧炉进行高温处理，不同垃圾的发酵时间不同，还会造成一部分垃圾由于发酵时间短而增加含水量。一般来说，垃圾存储分高位、中位与低位，其中高位垃圾与低位垃圾的水分含量较大，属低热值、高热度，燃烧难度较大，能源的利用率不高。

1．2 余热锅炉热效率

余热锅炉热效率对垃圾焚烧的能源利用率具有直接影响。例如，垃圾燃烧后余热锅炉的热效率在64%左右，而同时间电站锅炉余热效率却在93%左右，垃圾焚烧后烟气内包含大量氧、一氧化碳等，气体腐蚀性比较强，若是余热锅炉的温度过高，那么可能出现非常严重的腐蚀；若是余热锅炉的温度过低，那么，也可能造成腐蚀。配置蒸汽参数的难度较大，局限性也非常强，温度调整控制至关重要，若是调整不好会造成资源浪费，那么，需要尽可能降低余热锅炉热量散失，提升能源的利用率。

1．3 炉内料层与吹风因素

炉内料层与吹风对能源利用率的影响，一方面，是焚烧炉内料层厚度直接影响燃烧效率，若是料层较厚，那么可能造成燃烧不充分或者燃烧不稳定；若是料层过薄，那么可能降低炉子焚烧能力，同时影响负载。因此，适当控制料层厚度有利于提升燃烧作业稳定性；另一方面，炉内料层焚烧过程中，为了能够加快垃圾的脱水速度，在燃烧作业中会进行两次吹风，风室配比直接影响燃烧效率，若是配比不够合理，那么可能造成燃烧的效率低并且燃烧时间长现象，因此，适当调整风量配比有利于提升炉内燃烧效率。

2 垃圾焚烧电厂热能效率低下原因分析

2．1 垃圾焚烧炉热效率比较低

利用焚烧设备有利于解决低热值垃圾的燃烧、无害化处理。由于技术条件和客观因素限制，致使垃圾焚烧锅炉的热效率较低。由于垃圾燃烧烟气包含腐蚀性气体，那么，余热锅炉受热面会产生高温腐蚀或者低温腐蚀；余热锅炉设计难点在于蒸汽参数的选择。为避免出现低温腐蚀；垃圾锅炉的排烟温度也不能过低，大多控制在200℃以上，进而影响垃圾焚烧炉热效率。

2．2 并未充分利用机组排汽热能

由于天气因素的影响，排气参数无法低于对应饱和温度。汽轮机内蒸汽膨胀做功，降压到排气压力后经由凝结器实现凝结放热，但很难直接利用蒸汽能量，热力学方面则很难利用热能，热能损失非常高。垃圾焚烧锅炉热力系统采取压力式热力除氧器与锅炉给水加热器，提升热用户稳定性，早期引进垃圾焚烧电厂直接进行锅炉减压供汽，并未实现压差发电，蒸汽可用损失非常大。

2．3 热力系统设计不够完善

一部分垃圾焚烧电厂在热力系统设计时，直接选择冷凝器，主要应用于紧急状态下锅炉蒸汽直接冷却。为避免直接冷凝器集供汽管道投用过程中出现水击，焚烧设备运行条件下，冷凝器一直处在热备用状态，那么需要保证冷凝设备存在少量的蒸汽流动，实际运行过程中，流量调节阀开度高于实际需求。

一部分垃圾电厂的机组功率较小，设备运行过程中，热力系统内多余蒸汽直接冷却。直接冷凝器蒸汽不但不做工，反而冷却过程需要耗能，产生电能、热能方面的损失。垃圾锅炉运行时，为保证炉水含盐量在允许范围内，排除一些炉水，释放一部分盐分及炉水内渣垢，代之清洁度较高的给水，这个过程就是锅炉排污。锅炉排污水以压力较高饱和水为主，利用减压分离参数相对较低的蒸汽。

3 提高垃圾焚烧电厂热能利用效率的途径

3．1 提升垃圾的焚烧质量

为了能够提升垃圾进入焚烧炉质量，那么，就需要保证要焚烧的垃圾是易焚烧的，同时，还需要做好垃圾存储的数量体积控制。一般单位容量储坑垃圾能够满足6天的焚烧数量，若是容量过多，那么可能造成上下部位水分较多，直接影响焚烧能源使用的合理性。从事垃圾分类相关工作人员需要根据垃圾入场顺序进行堆垛分类，避免新入场垃圾与已经发酵过垃圾混合，确保入炉垃圾都经历2～3天发酵期，降低垃圾水分值与质量，尽可能缩短垃圾焚烧的时间，提高垃圾焚烧效率，例如，在倒料时，需要沥掉垃圾中的液体，尽量将无机垃圾置于垃圾坑最底部，确保无机垃圾有足够的发酵时间。在投料时，则需尽量将垃圾投入料斗中间位置，给料机在作业过程中，将垃圾推到炉排上，确保垃圾能够接受风干、脱水、焚烧，相较于中间料层，两侧料层较薄，炉排下的风则是中间风比较大，两侧风比较小，因此，处在料斗中间位置的垃圾焚烧更加充分。在进风进入温度设置过程中，在经受风吹与高温条件下，垃圾更容易脱水干燥，更容易充分燃烧。

3．2 尽可能降低余热锅炉散热损失

为了减少余热锅炉的散热损失，垃圾焚烧电厂需要以焚烧垃圾的属性作为依据选择锅炉，在选择锅炉时，需要确保锅炉内垃圾能够充分燃尽，顺利完成炉排对垃圾的干燥、燃烧与燃尽，不借助辅助燃料就能够确保垃圾焚烧的稳定性。同时，需要充分利用锅炉内污水热量，将锅炉排污率控制在3%以内，在能源利用设计过程中，需要将定排污水、连排无数加入到排污扩容热能利用设备中，尽可能减少排污上的热能损失。此外，确保炉内换热器、汽机等达到可承受高压蒸汽的条件，选择耐高温、耐腐蚀材料，同时，还需要控制成本，综合考虑综合性价比，在合理范围内降低设计的成本。

3．3 调整料层厚度与吹风比例

为了提升焚烧炉内垃圾焚烧效率，那么，调整料层厚度以及吹风至关重要。一方面，为了能够调整料层的厚度，司炉工人需要结合入炉垃圾水分值与炉内负荷控制给料，调整炉排速度与给料速度，同时，还需要调整料层厚度，若是垃圾的水分较大，那么需要加高进风温度，适当增加垃圾厚度，提升炉内垃圾处理能力；若是垃圾的水分较低，那么，只要增加风力就能够加快焚烧速度；另一方面，调整吹风的比例非常重要。炉内第一次吹风时，司炉工需要根据焚烧炉口氧气值、炉内温度以及火苗颜色等判断风室风量，首次给风控制在总风量3/4左右，在进行二次给风调整时，风量是总风量的1/4左右，司炉工需要根据炉内一氧化碳、温度以及火苗颜色等确定二次给风力度。通过两次风量与温度的调整保证炉内温度，确保垃圾能够充分燃烧。

3．4 有效控制锅炉热效率

垃圾焚烧时，早期焚烧锅炉的效率只有65%，远低于同时期电厂锅炉效率，生活垃圾焚烧产生的烟气包含氧成分且形成腐蚀性气体，造成锅炉受热面腐蚀。

在设计焚烧锅炉时，很难选择正确蒸汽参数，若是想有效解决锅炉腐蚀的问题，那么就需要重点关注锅炉排烟问题，温度控制在210℃。垃圾焚烧设计时，根据不同区域垃圾不同特质，选择更合适焚烧炉型号，为垃圾彻底燃烧提供保证。在设计烟室出口温度时，为确保垃圾稳定燃烧，减少炉渣热灼率，那么，需要重视排污水热量控制，减少散热方面的损失。

4 结语

垃圾焚烧电厂不仅消除了垃圾，还实现能源的再利用。为了能够提高垃圾焚烧电厂的能源利用率，需要明确影响能源利用率的因素，对症下药，针对性提升垃圾焚烧电厂能源利用率的途径。科技信息技术逐渐发展，那需要在能源利用率的途径方面不断创新，因此，如何提升垃圾焚烧电厂能源利用率仍然需要不断地探索、不断地创新，实现中国居民垃圾的高效燃烧机高效利用。