垃圾焚烧发电工程热效率提升措施

白江文

（中国能源建设集团安徽电力建设第二工程有限公司，安徽 合肥 230000）

现阶段，垃圾焚烧发电工程正处于快速升级发展阶段，与其他发电工程相比，垃圾焚烧发电工程的建设具有一定的发展优势。但是，也应认识到，垃圾焚烧发电工程的实际运行状况还存在一些问题，如效率偏低、污染物排放较高等。因此，需要通过强化技术研究、加强运行控制、优化热力系统等措施提升其效率。通常情况下，垃圾焚烧发电是通过利用垃圾中有机物进行燃烧产生的热能转化为电能原理来实现发电的目的。现阶段，城市生活垃圾主要为建筑垃圾及生活垃圾，其中含有大量的有机物、灰渣和金属等物质，可在一定程度上对其进行充分利用，进而更好地提升垃圾焚烧发电工程热效率。

1 垃圾焚烧发电工程热效率提升的必要性

1.1 垃圾焚烧发电效率低下

由于我国城市化发展水平和生活水平的提高，人们在生活方面有了更多的提高，因此产生了大量的垃圾，这对我国环境造成了一定的影响。为了能够对垃圾进行处理和利用，将垃圾进行焚烧处理是一种非常有效的方式。

垃圾焚烧发电作为垃圾处理和利用最有效的一种方式，可以使人类所产生的生活废弃物经过一定程度上的燃烧来代替对资源和能源的消耗，但是在实际操作中却很难实现。当前我国很多城市都存在大量垃圾，这给当地环境造成了一定的污染。我国虽然可以将一些生活废弃物转化成资源，但是却存在效率低下、资源浪费严重等问题。首先，因为很多人都有勤俭节约的意识，因此在垃圾处理上没有对资源进行合理的利用，这导致垃圾焚烧效率非常低。其次，我国在垃圾处理上仍然停留在传统的模式和方法中，导致垃圾焚烧效率不高。最后，我国在垃圾处理上，为了满足当前社会发展需求，对生活垃圾进行大量填埋处理，因此，导致垃圾焚烧发电厂收到的生活垃圾数量少，建筑等垃圾数量多，从而导致发电效率不高，这不仅会浪费资源和能源，还会导致污染环境的问题发生，对人们的身体健康也会造成一定程度的影响。

1.2 垃圾焚烧厂烟气中的二噁英超标

在垃圾焚烧厂的运行过程中，因为垃圾的种类和性质不同，垃圾焚烧的温度、炉温、停留时间等会有所差异，这就导致了烟气中存在的污染物浓度会存在差异。在实际的工作过程中，二噁英是主要出现在垃圾焚烧过程中产生的气体污染物。我国每年因为二噁英造成的经济损失高达百亿元，二噁英已经成为一种全球范围内公认的致癌物。

现在很多国家都会把二噁英作为是一种重要的环境污染物。在生活垃圾焚烧过程中产生二噁英，有可能是由于垃圾焚烧厂设备管理、运行维护不到位等原因造成的；也有可能是因为垃圾焚烧厂燃烧温度不够高、停留时间不够长而产生。

1.3 电能损失过大

对电能的损耗主要包括两方面：一方面，是由于垃圾焚烧厂内部存在较多的电机、泵和风机，这些设备都具有较高的耗能特点，在运行过程中会产生较大的热量。如果不对这些设备进行及时有效的冷却，不仅会对其本身造成损失，同时还会增加整体电耗；另一方面，是由于垃圾焚烧发电工程中存在较为复杂的输配电网，在实际运行过程中，由于电压波动以及传输过程中产生的损耗等问题，也会造成一定的电能损失。基于以上两点原因，对垃圾焚烧发电工程进行热效率提升十分必要。

2 垃圾焚烧发电工程热效率提升措施

2.1 降低排烟热损失的措施

在对垃圾焚烧发电工程进行建设的过程中，其运行效率以及排放的烟气都会影响整体发电工程的工作效率。所以，要在优化垃圾焚烧发电工程运行效率的基础上，对其排放烟气进行控制，避免热量损失现象的发生。

一般情况下，在垃圾焚烧发电工程运行过程中出现烟气热损失现象，主要是因为垃圾焚烧过程中产生了大量的烟气。为了降低烟气热损失，就需要对其进行有效控制，烟气热损失，一般情况下，主要采用以下几种方式。

（1）当烟气温度超过了300℃时，需要进行处理。

（2）当烟气温度超过400℃时，就需要在进行系统处理的过程中采取相应措施，将其温度控制在300 ～400℃，尽量减少烟气热损失现象的发生。

（3）采用汽轮机内冷系统。

（4）应用空预器冷却系统。

（5）应用烟气余热再利用系统。

（6）对烟气进行洗涤。

在对垃圾焚烧发电工程中烟气进行处理时，还要结合实际情况对其温度以及含氧量的控制问题进行优化，例如，在利用空预器冷却时，就需要对空气的质量以及流量进行合理控制，保证空气中所含的水分以及氧气量相对稳定。

此外，为了降低垃圾焚烧发电工程中烟气的含氧量，就需要在设计过程中采用相应方法解决该问题。例如，可以在垃圾焚烧工程中应用喷射装置对其进行处理，保证其工作效率；也可以在垃圾焚烧过程中添加一定物质提高气体的含氧量，保证其运行过程中燃料燃烧所需要的氧气量相对稳定。

2.2 降低化学不完全燃烧热损失的措施

化学不完全燃烧热损失主要是指在垃圾焚烧的过程中，燃烧物质没有完全分解成碳或者可燃气体，导致发生了反应但是没有得到充分的能量，因此要想减少这种不完全燃烧热损失，就要在垃圾焚烧的过程中对垃圾进行合理分类以及对垃圾进行二次燃烧处理。

首先，是在垃圾焚烧发电工程中应该对一、二次风以及垃圾进料温度进行合理控制，这主要是因为在一、二次风温度高的情况下，会让一次风中的水分蒸发并且产生大量的水蒸气。当水蒸气吸收空气中的热量后，就会出现自然挥发的现象。而当一次风量过小或温度过低时，则会导致水蒸气不能完全挥发，从而造成化学不完全燃烧热损失增加。

其次，是应该对垃圾进料的质量进行严格控制，这主要是因为如果垃圾进料中含有大量杂质或者含有易燃物质等可能会引发锅炉爆炸以及造成二次污染问题。而且还会让空气不能进入炉膛内部，这样也会导致化学不完全燃烧热损失增加。

最后，是应该合理控制一、二次风量以及相关温度参数等能够使炉膛温度保持在900℃以上，这就需要对相关设备进行合理设计以及严格控制，而且还要注意在锅炉运行中避免出现因汽水管道堵塞问题导致二噁英发生量过大情况的发生。

然而，要想减少化学不完全燃烧热损失，就应该对垃圾分类进行严格控制才行，因为不同的生活垃圾对焚烧处理设备会产生不同程度上的影响，如果无法对生活垃圾进行有效分类不到位就很容易出现化学不完全燃烧热损失增加以及锅炉运行中出现二次污染问题。

2.3 降低机械不完全燃烧热损失的措施

（1）垃圾进入炉膛后，因重力作用使部分生活垃圾沉降到炉膛底部，其质量增加，使炉膛内的压力升高，提高了炉内温度。垃圾中的挥发份与空气中的氧结合产生放热反应，使炉内温度上升到900℃以上。

（2）为了避免垃圾中所含水分气化和挥发份继续增加、挥发份又不易溢出的问题，使垃圾能均匀分布在炉膛内各层、炉排上及二次风中时，则必须提高二次风风量。

一般认为，采用的二次风量越大、二次风风量越大，燃烧反应所需的氧就会相对减少。

（3）提高燃烧效率时，要注意保持一次空气充足。如果一次风不足（燃烧过程所需氧气量不足）将不利于一次风风压的增加，从而限制了炉内燃烧过程中氧的补充和提高氧浓度。而提高一次风风量，可使一次风风量相应增大、炉排上可燃物质燃烧时所需氧气量相应增大，从而增加了炉内空气量。

（4）对于在焚烧过程中产生较多粉尘和飞灰时要通过旋风分离器进行分离后才能进入焚烧炉焚烧，降低了烟气在系统中的流动速度，减少了由于烟气流速过快而造成的颗粒在炉膛内堆积。

（5）对于垃圾热值偏低时，要增加循环流化床锅炉给煤量以提高炉内温度、降低粉尘和飞灰浓度；同时，可适当减少焚烧炉排气量或进行烟风改造。

（6）为了使垃圾颗粒在炉内分布均匀，除了需将垃圾送入较好燃烧区域外，还应保证合适的送风量以促进垃圾颗粒在炉内均匀分布，避免造成局部区域温度过高而产生焦渣。

（7）在燃烧过程中，有燃料未完全燃烧时，应及时调整给煤量并保证炉排上有足够数量的二次风。

2.4 降低散热损失的措施

（1）在垃圾焚烧厂内设置烟气余热锅炉，利用烟气中的余热进行蒸汽的生产，来满足对垃圾焚烧发电的需求。

（2）在垃圾焚烧炉中设置炉膛内壁、燃烧室、燃烧空气等多个部位的受热面，利用这些受热面来进行热交换。

（3）在烟气的出口处设置烟气缓冲装置，通过在烟气流速较低的位置增加烟囱截面面积，提高空气和烟气流速之间的比值。这样做不仅可以降低烟气入口温度，还能够降低空气和烟气流速之间的比例。由于烟气缓冲装置位于烟囱出口烟道处，因此，也可以减少烟温对烟道出口截面面积的影响。

（4）增加焚烧区域内空气流速，当速度增大时，空气和烟气之间就会有更大程度上的接触面积，这也会提高烟气通过这一区域时所受到的阻力。因此，应该保证在合理范围内尽量减少烟气所受阻力，同时也要保证烟气流速符合标准规定范围。

（5）可以通过将烟囱设计成U 型形状或者是弧形等形式，来增加烟气与烟囱之间流通面积来提高烟囱截面面积。

（6）增加燃烧器出口位置以及风量大小与空气流速之间的比值，减少排烟温度与烟温之间温差值；提高烟筒截面高度、加长烟管长度也是减少排烟温度与烟温之间温差值有效手段之一；同时，在烟筒尾部增加一段烟气缓冲装置也能提高其截面面积和烟气流速、减少烟气阻力，降低排烟温度。

（7）在烟气出口加装导流板以及挡墙等阻挡物，来阻碍高温烟气向下运动从而减少出口温度降低速率；同时，还要在炉膛内设置挡板以及导流板来加强对燃烧火焰高度及强度的控制等。

2.5 降低灰渣物理热损失的措施

（1）为降低垃圾焚烧产生的灰渣物理热损失，应定期对烟气的成分进行分析，从而减少烟气中灰渣颗粒的比例，促进灰渣在垃圾焚烧过程中与氧气充分接触，进而减少灰渣在焚烧炉内停留时间，进一步降低灰渣物理热损失。

（2）在炉排上加装螺旋给料装置。在炉排上加装螺旋给料装置后，垃圾从炉内抛出后，得到充足的空气和较高的速度，与进入炉膛的烟气充分混合。由于垃圾中含有大量有机物质如灰尘、有机物、有机质等有机成分，其热值较低但含有较多的可燃物和可分解物质等固体成分。所以当垃圾进入炉排上后，必须经过一段时间才能与空气充分接触。这样一方面可以使垃圾与烟气充分接触来提高其热值；另一方面，也可降低灰渣中固体部分的比例，提高其可燃物和可分解物质含量。

（3）通过降低排烟温度来减少灰渣物理热损失：首先，要在炉排上加装余热锅炉及汽水系统，而后需要根据垃圾热值通过运行调整增加或减少循环流化床锅炉尾部受热面面积。

（4）对烟气进行脱硫脱硝处理后排放出的烟气再经过一定次数循环利用后再排出大气。

（5）通过烟气余热回收装置对垃圾焚烧发电系统进行余热回收处理，使余热资源得到充分利用以降低能耗、增加收益。该系统一般由换热器、汽轮机驱动机组等组成，将垃圾焚烧产生的烟气余热回收装置后，再用于发电。该技术一般需要使用二次蒸汽透平机来实现此目的。

3 结语

总而言之，垃圾焚烧发电工程是我国目前最关键的技术之一，在整个垃圾处理过程中发挥着举足轻重的作用。虽然经过多年发展，我国已经取得了一定的进步和成就，但从整体上看，我国垃圾焚烧发电的总体水平仍然较低。因此，在今后的发展过程中，必须深入分析和探究相关的技术与策略，才能更好地提升垃圾焚烧发电工程热效率。除此之外，由于现阶段人们对环保事业寄予了较高的期望，所以还必须强化垃圾焚烧发电工程在节能减排方面的应用研究。只有这样，才能真正满足人们对环保事业更加迫切和严格的要求，因此，提升垃圾焚烧发电工程热效率是当前我国亟需解决的重要问题之一。