垃圾电厂节能技术分析

发表时间:2020/6/9   来源:《电力设备》2020年第4期   作者:陈东旭
[导读] 摘要:随着我国经济的快速发展,我国城市化规模越来越大。
        (阳朔县深能环保有限公司  541905)
        摘要:随着我国经济的快速发展,我国城市化规模越来越大。根据有关资料显示,我国城市中的垃圾产生量每年正以12.1%~16.7%的速度增长。传统的垃圾处理方式——垃圾填埋存在污染大、占地多、影响城市美观等弊端,而垃圾焚烧处理的优点有污染小、厂房占地少、垃圾减容减量化程度高、设备运行稳定、适用很广、处理垃圾同时还能供热发电变废为宝。因此现阶段我国通过建设垃圾焚烧厂进行垃圾焚烧发电,将垃圾焚烧处理后的热能转化成电能,来进一步满足城市发展的能源需求。本文中主要研究了垃圾电厂的节能技术,文中首先对我国垃圾发电现状进行分析,再介绍了垃圾电厂在运行过程中存在的问题。最后结合实际情况,对完善我国垃圾发电中的节能技术进行具体阐述,来促进我国垃圾发电站的可持续性发展。
        关键词:垃圾电厂;节能技术;变频;零排放;维护
        垃圾电厂目前作为我国防治生活垃圾污染的主要方式之一,通过垃圾电厂的运行可以改善目前我国城市周边的生态环境,来进一步的促进城市的可持续性发展。垃圾电厂在运行过程中,主要是通过将生活垃圾进行焚烧,然后将这部分城市所废弃的生活垃圾作为燃料转化成供给社会使用的清洁能源。通过垃圾电厂的使用并可以保障我国垃圾处理中的资源化和无害化,同时垃圾电厂在对垃圾进行焚烧后,还可以将焚烧过后的余热进行发电。
        一、我国垃圾发电现状分析
        1929年上海市公租界工部局派人赴欧洲考察生活垃圾焚烧处理新技术。1930年工部局董事会核准向德国西门子公司定购了生活垃圾焚烧炉一套;向美国定购了巴马式生活垃圾焚烧炉一套总价约600万银元。在上海路槟榔路(现安远路)和茂海路(今海门路)各建设了一座生活垃圾焚烧处理厂,路槟榔路垃圾处理能力200吨/天,茂海路垃圾处理能力150吨/天。两厂均与1931年12月建成投产,总投资8万英镑。标志着中国城市垃圾处理工艺技术的萌芽。
        改革开放初期的1985年,深圳市市环卫综合处理厂——我国第一座现代化的城市生活垃圾焚烧发电厂开始建设,1988年一期工程投产,采用了从日本三菱重工引进的两台150吨/天马丁垃圾焚烧设备和一台500千瓦发电机组。二期 工程于1996年投产,增建一台150吨/天马丁垃圾焚烧设备和一台3000千瓦的汽轮发电机组,共投资9000万元。拉开了垃圾焚烧处理工艺在中国城市垃圾处理的序幕。
        二、垃圾电厂在运行过程中存在的主要问题
        由于我国城市的生活垃圾具有以下三大特点,分别是垃圾中水分含量较高、垃圾热值较低、城市生活垃圾随季节气候性变化较大。导致焚烧生活垃圾焚烧存在的两大问题:1、工艺能耗高、2、焚烧技术复杂。针对这些问题,通过引进国外先进的焚烧设备及技术,并不断的摸索改进,制造出适合国内垃圾焚烧的焚烧设备,并不断的提高生产工艺,降低垃圾处理过程的能耗。
        三、垃圾电厂节能技术的具体分析
        1、提高主蒸汽的温度和压力
        有关研究表明,采用碳钢材料的管壁温度当达到和超过310℃时,就开始腐蚀了,当管壁温度超过400℃时,高温腐蚀的速度急剧增加,大大缩短过热器的使用寿命,增加了设备的故障率和运行维护费用。因此,绝大部分垃圾焚烧余热锅炉主蒸汽温度均不超过400℃,蒸汽参数较低,使得汽轮机每度电汽耗较高,是吨垃圾发电量较低的主要原因之一。但要想提高垃圾焚烧发电厂的热能利用率,提高主蒸汽参数是主要途径之一。随着材料技术、控温燃烧技术和防腐技术的提高,余热锅炉的腐蚀得到了有效控制,越来越多的电厂趋向选用中温中压甚至次高温次高压锅炉以提高全厂效率;经计算,当蒸汽参数采用中温次高压参数,即主蒸汽压力6.5MPa、温度450℃时,其全厂的发电效率要比中温中压蒸汽参数(主蒸汽压力4.0MPa、温度400℃)高约3~5个百分点,但其初投资成本前者要比后者较高。
        同容量余热锅炉中温中压技术与高温高压技术比较表
        2、汽轮机型号的选择
        对于容量低于25MW的汽轮机,相对常规转速,高转速汽轮机的效率可提高5%~8%左右。因此为提高电厂效益,容量低于25MW的汽轮机易选用高转速汽轮机。
        3、变频设备的应用
        我国垃圾电厂在运行过程中所使用的主要辅机还是风机和水泵,传统这些机械设备在工作的过程中大多都是均匀速运转,通过在风道和管道中采用挡板或是节流阀的方式来控制水量和风量的大小,但是这种方法的运行效率较低且耗电量较大。近年,变频器越来越普遍的运用到工程中,变频器的应用能使电厂辅机设备节省电能达30%~40%。
        4、在垃圾电厂热力系统中设置空气加热器
        通过在垃圾电厂热力系统中设置空气加热器,并可以通过汽轮机的抽气做功来对冷空气进行加热,这样就可以短时间内将设备内部的温度上升到150摄氏度,这样就可以将热空气输送至炉膛作为二次风。同时通过加强炉膛上方的烟气扰动,还可以进一步的降低炉膛内气体不完全燃烧发生的热损失。利用空气加热器还可以将炉膛内的另一部分气体,再次循环加热,使空气温度上升至300度左右,作为一次风从炉膛下部输送至炉膛,这样既可以用来干燥垃圾,又可以为燃烧提供相应的空气。
 
        5、电厂废水零排放技术的运用
        随着国家环保政策的实施,电厂废水零排放势在必行。电厂废水零排放工作分为深度节水和末端废水固化处置2个阶段。基于此,对不同类型电厂的典型深度节水技术路线进行了分析,并指出了问题所在。零排放减少了水资源的消耗,降低了焚烧厂的运行成本,下图以某1000t/d焚烧项目为例。
        (5)加强垃圾电厂焚烧炉的日常维护体系
        垃圾电厂中焚烧炉的耗油量计算,主要是指自焚烧炉开启和停止的过程中,燃烧炉所消耗的燃油量,以及燃烧炉在正常运行中所需要的辅助燃油量。根据有关调查数据显示,每吨垃圾在垃圾焚烧厂中所耗油量在0.625千克左右,同时根据调查人员,观察中可以发现垃圾焚烧厂年耗油量跟焚烧厂内部的焚烧炉开启和停止的次数有着决定性的关系。同时垃圾焚烧厂中的设备运行维护状况,直接影响着垃圾焚烧厂设备的停止和开启次数。以某1500t/d焚烧电厂为例,一台750t/d的焚烧炉故障紧急停机,为了维持炉膛850℃/2S,辅助燃烧器自动向炉内喷油,喷油量大约2吨,事故处理后启动该焚烧炉,用油量约11吨,启停该炉共耗油13吨。根据以上调查情况可以得知,垃圾焚烧厂内部的辅助燃油量和垃圾电厂中的焚烧炉本身性能具有直接性的关系,通过加强对垃圾电厂中焚烧炉的维护,减少焚烧炉运行过程中的开停状况,从而节约柴油的消耗量。
        四、结束语
        垃圾电厂的节能技术主要是指如何在垃圾电厂运行过程中,通过节能降耗的措施来促进垃圾电厂的可持续性发展。这就需要垃圾电厂在运行中实行一系列节能降耗的环保措施和环保工艺,来更好地提高垃圾电厂在运行过程中的节能效果。
        参考文献:
        [1]白良成.生活垃圾焚烧处理工程技术2009
        [2]杜军,王怀彬,金霄.城市垃圾焚烧发电现状概述[J].节能技术,2013(05):26-27.
        [3]许文君,胡俊峰.高压变频器在垃圾焚烧发电厂引风机节能中的应用分析[J].山西电力,2018.
        [4]麦伟仪,唐兰,赵矿美,等.城市生活垃圾等离子体辅助热解气化发电经济性分析[J].可再生能源,2016,34(5):771-779.
        作者简介:
        陈东旭,1985.0502,男,苗,籍贯:广西壮族自治区桂林市,职务:锅炉工程师,学历:本科,单位:阳朔县深能环保有限公司,邮编:541905 单位性质:垃圾发电
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