摘要：近年来，随着我国居民生活水平的不断提高，城镇化水平快速推进，城镇生活垃圾如何处理成为人们越来越关心的问题。垃圾发电为城镇垃圾处理提供了一条新思路，垃圾焚烧炉也越来越受到人们的关注，同时政府加大了垃圾焚烧炉的投资力度，积极推动了垃圾发电行业的发展。本文基于垃圾焚烧发电工程提高热效率的措施展开论述。
关键词：垃圾焚烧；发电工程；提高热效率的措施
1垃圾焚烧炉概述
据悉，全国每天将近产生2亿吨的生活垃圾。垃圾焚烧电厂将生活垃圾收集后先进行垃圾分类处理，集中堆放在垃圾坑，将垃圾内的水分沥滤出来，使垃圾里面的微生物充分发酵。为防止垃圾坑内恶臭气体外逸和可燃气体的积存，垃圾堆放产生的臭气由仓内上方的一次风抽进垃圾焚烧炉进行燃烧助燃。垃圾在炉膛进行高温燃烧，产生的热能通过垃圾焚烧锅炉转化为高温蒸汽，通过汽轮机转化为电能。垃圾在垃圾仓堆积时发酵、热解气化产生沼气或者合成气，收集后通入炉膛再经燃烧把热能转化为蒸汽，最后推动汽轮机发电。
2焚烧炉技术改造的原因及目的
该垃圾焚烧发电项目在投运半年后，发现焚烧炉设计热值与实际生活垃圾热值存在一定的偏差，焚烧炉MCR设计低位热值为6800kj/kg，而实际入炉生活垃圾低位热值超过8060kj/kg，造成炉膛温度超温致使锅炉结焦较为严重，炉膛结焦影响受热面换热，并产生了以下一系列的影响：余热锅炉蒸发量达不到额定蒸发量。因焚烧炉受热面结焦影响换热效率，运行中为了遏制焚烧炉结焦的速度，避免对焚烧炉安全和长周期稳定运行造成影响，因此控制炉膛温度，减弱了燃烧调整，导致运行负荷达不到设计的额定负荷；余热锅炉高温过热器入口烟温较设计值升高近30℃，两级喷水减温水量达到9t/h（减温水调门开度接近70%，可调余量较少）；由于焚烧炉结焦，锅炉在运行过程中会发生焦块掉落的现象，造成焚烧炉下方炉排机械损伤，形成一定的安全隐患。针对上述问题，经多方面研究探讨，决定在现有的焚烧炉基础上对受热面进行改造。计划在焚烧炉内增加受热面，增加锅炉的换热面积从而增加换热量，以降低进入高温过热器区域的烟气温度，并可减少过热器两级喷水减温水量，提升安全运行系数，同时也可以在处理同等垃圾量的情况下增加锅炉运行负荷。
3降低排烟热损失的措施
对于生活垃圾焚烧锅炉，排烟热损失是垃圾焚烧锅炉的主要热损失。典型垃圾焚烧余热锅炉，q2一般在12%～18%之间。排烟热损失主要与排烟温度和过量空气系数有关。过量空气系数一定时，随着排烟温度的升高，排烟热损失逐渐增加。排烟温度每升高10℃，排烟热损失升高约0.9%。排烟温度一定时，过量空气系数增加，排烟量也增加，排烟热损失也相应增加。过量空气系数每增加0．1，排烟热损失增加约0.7%～0.9%。降低排烟热损失主要有降低排烟温度和降低过量空气系数两种措施。为防止低温腐蚀，目前城市生活垃圾焚烧锅炉典型排烟温度一般在190～200℃之间，比常规燃煤机组约130℃的排烟温度高60～70℃。根据SO3引起低温腐蚀的酸露点关联式计算垃圾焚烧烟气酸露点温度一般为100～130℃，而由于垃圾焚烧烟气中HCl引起的低温腐蚀的酸露点温度一般在60℃以下。西格斯公司在英国Ｒuncorn垃圾焚烧厂设计中已经将锅炉排烟温度降低至135～145℃，提高锅炉效率约6%，发电效率提高约1%。降低过量空气系数也可以有效的提高垃圾焚烧锅炉的热效率。过量空气系数对焚烧锅炉内垃圾燃烧状况影响很大。增大过量空气系数可以提供过量的空气、增加炉内的湍流度，有利于垃圾的充分燃烧。
但过量空气系数过大可能造成炉内温度降低、增加输送空气及预热空气所需的能量。一般来说，垃圾焚烧余热锅炉出口氧含量一般在8%～11%之间，折算过量空气系数为1.6～2.1，常规燃煤锅炉过量空气系数一般控制在1.2左右。降低过量空气系数可能导致垃圾焚烧效率的降低。通过强化湍流燃烧、改善配风等措施可以尽可能的减少低过量空气系数条件下CO等可燃物的浓度，保证垃圾焚烧的整体效率。
4烟气再循环对NOx排放的影响
烟气再循环对NOx排放主要有3个影响因素.1）温度的影响，再循环烟气的引入，相当于惰性气体稀释炉内空气，可以降低炉内火焰温度，特别是H2O和CO2等比热较大的三原子分子[26]，炉内烟气温度降低可以减少热力型NOx的生成，进而有效抑制垃圾燃烧过程中NOx的排放；2）烟气中氧气的体积分数，采用烟气再循环可以降低助燃空气中的氧分压，进而有效降低炉内烟气中氧气体积分数，降低反应速率，同时在燃烧区域形成还原性气氛，抑制NOx生成；3）炉内扰动，烟气再循环可以加速炉内扰动，减少快速型NOx的生成.在垃圾燃烧过程中，将引风机出口的烟气抽出代替二次风送入炉内.如表5所示为不同再循环烟气体积流量下现场实测省煤器出口O2、CO及NOx等烟气成分分布.表中，Z为再循环烟气调节挡板开度，再循环烟气的引入，可以有效降低炉内垃圾焚烧过程中NOx的生成.省煤器出口氧气体积分数基本相同，当烟气再循环阀门全开时，省煤器出口NOx质量浓度为126.15mg/m3，当烟气再循环阀门全关时，省煤器出口NOx质量浓度为209.54mg/m3，增加66.10%。垃圾焚烧电厂炉内烟气温度通常为900~1200°C，热力型NOx生成较少，故垃圾焚烧电厂烟气再循环降低NOx排放的主要原因为炉内烟气中氧气的体积分数及炉内扰动的影响.另一方面，烟气再循环技术的应用，可以增加炉内烟气扰动及湍流度，满足抑制二噁英产生的3T（temperature，turbulence，time）原则，同时，烟气再循环技术可以将尾部烟道中未分解的残留二噁英重新带入燃烧室内，进行二次分解，可能有助于降低二噁英排放质量浓度。
5再热循环
对于高参数的机组，采用再热循环工艺可以提高吸热平均温度，提高机组热效率，降低汽轮机的排汽湿度，降低汽轮机叶片产生水蚀的风险。蒸汽的再热方式有烟气再热和汽包再热。烟气再热属于内置式，再热冷段蒸汽管道从汽机高压缸的排汽口引出，进入锅炉对流受热面进行再次加热，再热后的汽温接近主蒸汽温度，进入汽机中压缸再次做功。此法热经济性较高，但是管道压损大，为了保护再热器需要增加旁路系统，系统复杂，投资较高。汽包再热属于外置式，来自汽轮机高压缸的再热冷段蒸汽进入汽包加热，优点是管道压损小，系统简单，调节方便，投资较小。但是汽包的饱和蒸汽温度相对较低，汽包出口的再热蒸汽温度也低，且消耗掉了一部分汽包饱和蒸汽，相对烟气再热的方式热经济性不好。
结束语
我国城镇化进程带动了固废行业的快速发展，发展初期无害化处理技术相对落后，固废的处理还是以卫生填埋技术为主，但是垃圾产生量的持续增长和土地资源的日益匮乏对垃圾处理提出了减量化的更高要求。垃圾焚烧相对其它末端处理技术优势明显，具有处理周期短、占地面积小、减量化程度高、资源利用率高、二次污染小等优势。
参考文献
[1]陆琪琪,叶林,张学锋,陆海峰,徐霖,李驾,阮新宇.垃圾焚烧锅炉管两种典型用钢性能对比[J].工业锅炉,2019(06):12-15+18.
[2]温利民.垃圾焚烧循环流化床锅炉设备治理与运行优化研究[J].技术与市场,2019,26(12):121-122.
[3]张世鑫,许燕飞,吕勇,刘海峰,邓磊.垃圾衍生燃料焚烧技术研究[J].洁净煤技术,2019,25(06):184-191.