提高垃圾焚燒電廠熱能利用效率的幾個途徑

李培元

（中國電能成套設備有限公司，北京 100080）

中國人口基數大，每人每日垃圾生產量高達1.5kg，對于這些垃圾的處理主要采取垃圾回收、垃圾填埋、垃圾堆肥以及垃圾焚燒等，垃圾焚燒方式則可將熱量轉化成熱能，實現能源的再利用，環保普及率較高，特別是在發達國家，幾乎所有垃圾都采用焚燒法，垃圾焚燒產生余熱，鍋爐將熱量轉為熱能，達到發電、供熱等目的。目前，中國很多生活垃圾焚燒發電廠借助焚燒垃圾方式節約資源，不僅消除了垃圾，還能實現能源的再造回收。

1 影響熱能利用率的幾個因素

1．1 垃圾質量

進入焚燒爐的垃圾質量直接影響能源的利用率，若是垃圾未分類、未分揀，直接投入焚燒爐進行高溫處理，不同垃圾的發酵時間不同，還會造成一部分垃圾由于發酵時間短而增加含水量。一般來說，垃圾存儲分高位、中位與低位，其中高位垃圾與低位垃圾的水分含量較大，屬低熱值、高熱度，燃燒難度較大，能源的利用率不高。

1．2 余熱鍋爐熱效率

余熱鍋爐熱效率對垃圾焚燒的能源利用率具有直接影響。例如，垃圾燃燒后余熱鍋爐的熱效率在64%左右，而同時間電站鍋爐余熱效率卻在93%左右，垃圾焚燒后煙氣內包含大量氧、一氧化碳等，氣體腐蝕性比較強，若是余熱鍋爐的溫度過高，那么可能出現非常嚴重的腐蝕；若是余熱鍋爐的溫度過低，那么，也可能造成腐蝕。配置蒸汽參數的難度較大，局限性也非常強，溫度調整控制至關重要，若是調整不好會造成資源浪費，那么，需要盡可能降低余熱鍋爐熱量散失，提升能源的利用率。

1．3 爐內料層與吹風因素

爐內料層與吹風對能源利用率的影響，一方面，是焚燒爐內料層厚度直接影響燃燒效率，若是料層較厚，那么可能造成燃燒不充分或者燃燒不穩定；若是料層過薄，那么可能降低爐子焚燒能力，同時影響負載。因此，適當控制料層厚度有利于提升燃燒作業穩定性；另一方面，爐內料層焚燒過程中，為了能夠加快垃圾的脫水速度，在燃燒作業中會進行兩次吹風，風室配比直接影響燃燒效率，若是配比不夠合理，那么可能造成燃燒的效率低并且燃燒時間長現象，因此，適當調整風量配比有利于提升爐內燃燒效率。

2 垃圾焚燒電廠熱能效率低下原因分析

2．1 垃圾焚燒爐熱效率比較低

利用焚燒設備有利于解決低熱值垃圾的燃燒、無害化處理。由于技術條件和客觀因素限制，致使垃圾焚燒鍋爐的熱效率較低。由于垃圾燃燒煙氣包含腐蝕性氣體，那么，余熱鍋爐受熱面會產生高溫腐蝕或者低溫腐蝕；余熱鍋爐設計難點在于蒸汽參數的選擇。為避免出現低溫腐蝕；垃圾鍋爐的排煙溫度也不能過低，大多控制在200℃以上，進而影響垃圾焚燒爐熱效率。

2．2 并未充分利用機組排汽熱能

由于天氣因素的影響，排氣參數無法低于對應飽和溫度。汽輪機內蒸汽膨脹做功，降壓到排氣壓力后經由凝結器實現凝結放熱，但很難直接利用蒸汽能量，熱力學方面則很難利用熱能，熱能損失非常高。垃圾焚燒鍋爐熱力系統采取壓力式熱力除氧器與鍋爐給水加熱器，提升熱用戶穩定性，早期引進垃圾焚燒電廠直接進行鍋爐減壓供汽，并未實現壓差發電，蒸汽可用損失非常大。

2．3 熱力系統設計不夠完善

一部分垃圾焚燒電廠在熱力系統設計時，直接選擇冷凝器，主要應用于緊急狀態下鍋爐蒸汽直接冷卻。為避免直接冷凝器集供汽管道投用過程中出現水擊，焚燒設備運行條件下，冷凝器一直處在熱備用狀態，那么需要保證冷凝設備存在少量的蒸汽流動，實際運行過程中，流量調節閥開度高于實際需求。

一部分垃圾電廠的機組功率較小，設備運行過程中，熱力系統內多余蒸汽直接冷卻。直接冷凝器蒸汽不但不做工，反而冷卻過程需要耗能，產生電能、熱能方面的損失。垃圾鍋爐運行時，為保證爐水含鹽量在允許范圍內，排除一些爐水，釋放一部分鹽分及爐水內渣垢，代之清潔度較高的給水，這個過程就是鍋爐排污。鍋爐排污水以壓力較高飽和水為主，利用減壓分離參數相對較低的蒸汽。

3 提高垃圾焚燒電廠熱能利用效率的途徑

3．1 提升垃圾的焚燒質量

為了能夠提升垃圾進入焚燒爐質量，那么，就需要保證要焚燒的垃圾是易焚燒的，同時，還需要做好垃圾存儲的數量體積控制。一般單位容量儲坑垃圾能夠滿足6天的焚燒數量，若是容量過多，那么可能造成上下部位水分較多，直接影響焚燒能源使用的合理性。從事垃圾分類相關工作人員需要根據垃圾入場順序進行堆垛分類，避免新入場垃圾與已經發酵過垃圾混合，確保入爐垃圾都經歷2～3天發酵期，降低垃圾水分值與質量，盡可能縮短垃圾焚燒的時間，提高垃圾焚燒效率，例如，在倒料時，需要瀝掉垃圾中的液體，盡量將無機垃圾置于垃圾坑最底部，確保無機垃圾有足夠的發酵時間。在投料時，則需盡量將垃圾投入料斗中間位置，給料機在作業過程中，將垃圾推到爐排上，確保垃圾能夠接受風干、脫水、焚燒，相較于中間料層，兩側料層較薄，爐排下的風則是中間風比較大，兩側風比較小，因此，處在料斗中間位置的垃圾焚燒更加充分。在進風進入溫度設置過程中，在經受風吹與高溫條件下，垃圾更容易脫水干燥，更容易充分燃燒。

3．2 盡可能降低余熱鍋爐散熱損失

為了減少余熱鍋爐的散熱損失，垃圾焚燒電廠需要以焚燒垃圾的屬性作為依據選擇鍋爐，在選擇鍋爐時，需要確保鍋爐內垃圾能夠充分燃盡，順利完成爐排對垃圾的干燥、燃燒與燃盡，不借助輔助燃料就能夠確保垃圾焚燒的穩定性。同時，需要充分利用鍋爐內污水熱量，將鍋爐排污率控制在3%以內，在能源利用設計過程中，需要將定排污水、連排無數加入到排污擴容熱能利用設備中，盡可能減少排污上的熱能損失。此外，確保爐內換熱器、汽機等達到可承受高壓蒸汽的條件，選擇耐高溫、耐腐蝕材料，同時，還需要控制成本，綜合考慮綜合性價比，在合理范圍內降低設計的成本。

3．3 調整料層厚度與吹風比例

為了提升焚燒爐內垃圾焚燒效率，那么，調整料層厚度以及吹風至關重要。一方面，為了能夠調整料層的厚度，司爐工人需要結合入爐垃圾水分值與爐內負荷控制給料，調整爐排速度與給料速度，同時，還需要調整料層厚度，若是垃圾的水分較大，那么需要加高進風溫度，適當增加垃圾厚度，提升爐內垃圾處理能力；若是垃圾的水分較低，那么，只要增加風力就能夠加快焚燒速度；另一方面，調整吹風的比例非常重要。爐內第一次吹風時，司爐工需要根據焚燒爐口氧氣值、爐內溫度以及火苗顏色等判斷風室風量，首次給風控制在總風量3/4左右，在進行二次給風調整時，風量是總風量的1/4左右，司爐工需要根據爐內一氧化碳、溫度以及火苗顏色等確定二次給風力度。通過兩次風量與溫度的調整保證爐內溫度，確保垃圾能夠充分燃燒。

3．4 有效控制鍋爐熱效率

垃圾焚燒時，早期焚燒鍋爐的效率只有65%，遠低于同時期電廠鍋爐效率，生活垃圾焚燒產生的煙氣包含氧成分且形成腐蝕性氣體，造成鍋爐受熱面腐蝕。

在設計焚燒鍋爐時，很難選擇正確蒸汽參數，若是想有效解決鍋爐腐蝕的問題，那么就需要重點關注鍋爐排煙問題，溫度控制在210℃。垃圾焚燒設計時，根據不同區域垃圾不同特質，選擇更合適焚燒爐型號，為垃圾徹底燃燒提供保證。在設計煙室出口溫度時，為確保垃圾穩定燃燒，減少爐渣熱灼率，那么，需要重視排污水熱量控制，減少散熱方面的損失。

4 結語

垃圾焚燒電廠不僅消除了垃圾，還實現能源的再利用。為了能夠提高垃圾焚燒電廠的能源利用率，需要明確影響能源利用率的因素，對癥下藥，針對性提升垃圾焚燒電廠能源利用率的途徑。科技信息技術逐漸發展，那需要在能源利用率的途徑方面不斷創新，因此，如何提升垃圾焚燒電廠能源利用率仍然需要不斷地探索、不斷地創新，實現中國居民垃圾的高效燃燒機高效利用。