垃圾焚燒發電工程熱效率提升措施

白江文

（中國能源建設集團安徽電力建設第二工程有限公司，安徽 合肥 230000）

現階段，垃圾焚燒發電工程正處于快速升級發展階段，與其他發電工程相比，垃圾焚燒發電工程的建設具有一定的發展優勢。但是，也應認識到，垃圾焚燒發電工程的實際運行狀況還存在一些問題，如效率偏低、污染物排放較高等。因此，需要通過強化技術研究、加強運行控制、優化熱力系統等措施提升其效率。通常情況下，垃圾焚燒發電是通過利用垃圾中有機物進行燃燒產生的熱能轉化為電能原理來實現發電的目的。現階段，城市生活垃圾主要為建筑垃圾及生活垃圾，其中含有大量的有機物、灰渣和金屬等物質，可在一定程度上對其進行充分利用，進而更好地提升垃圾焚燒發電工程熱效率。

1 垃圾焚燒發電工程熱效率提升的必要性

1.1 垃圾焚燒發電效率低下

由于我國城市化發展水平和生活水平的提高，人們在生活方面有了更多的提高，因此產生了大量的垃圾，這對我國環境造成了一定的影響。為了能夠對垃圾進行處理和利用，將垃圾進行焚燒處理是一種非常有效的方式。

垃圾焚燒發電作為垃圾處理和利用最有效的一種方式，可以使人類所產生的生活廢棄物經過一定程度上的燃燒來代替對資源和能源的消耗，但是在實際操作中卻很難實現。當前我國很多城市都存在大量垃圾，這給當地環境造成了一定的污染。我國雖然可以將一些生活廢棄物轉化成資源，但是卻存在效率低下、資源浪費嚴重等問題。首先，因為很多人都有勤儉節約的意識，因此在垃圾處理上沒有對資源進行合理的利用，這導致垃圾焚燒效率非常低。其次，我國在垃圾處理上仍然停留在傳統的模式和方法中，導致垃圾焚燒效率不高。最后，我國在垃圾處理上，為了滿足當前社會發展需求，對生活垃圾進行大量填埋處理，因此，導致垃圾焚燒發電廠收到的生活垃圾數量少，建筑等垃圾數量多，從而導致發電效率不高，這不僅會浪費資源和能源，還會導致污染環境的問題發生，對人們的身體健康也會造成一定程度的影響。

1.2 垃圾焚燒廠煙氣中的二噁英超標

在垃圾焚燒廠的運行過程中，因為垃圾的種類和性質不同，垃圾焚燒的溫度、爐溫、停留時間等會有所差異，這就導致了煙氣中存在的污染物濃度會存在差異。在實際的工作過程中，二噁英是主要出現在垃圾焚燒過程中產生的氣體污染物。我國每年因為二噁英造成的經濟損失高達百億元，二噁英已經成為一種全球范圍內公認的致癌物。

現在很多國家都會把二噁英作為是一種重要的環境污染物。在生活垃圾焚燒過程中產生二噁英，有可能是由于垃圾焚燒廠設備管理、運行維護不到位等原因造成的；也有可能是因為垃圾焚燒廠燃燒溫度不夠高、停留時間不夠長而產生。

1.3 電能損失過大

對電能的損耗主要包括兩方面：一方面，是由于垃圾焚燒廠內部存在較多的電機、泵和風機，這些設備都具有較高的耗能特點，在運行過程中會產生較大的熱量。如果不對這些設備進行及時有效的冷卻，不僅會對其本身造成損失，同時還會增加整體電耗；另一方面，是由于垃圾焚燒發電工程中存在較為復雜的輸配電網，在實際運行過程中，由于電壓波動以及傳輸過程中產生的損耗等問題，也會造成一定的電能損失。基于以上兩點原因，對垃圾焚燒發電工程進行熱效率提升十分必要。

2 垃圾焚燒發電工程熱效率提升措施

2.1 降低排煙熱損失的措施

在對垃圾焚燒發電工程進行建設的過程中，其運行效率以及排放的煙氣都會影響整體發電工程的工作效率。所以，要在優化垃圾焚燒發電工程運行效率的基礎上，對其排放煙氣進行控制，避免熱量損失現象的發生。

一般情況下，在垃圾焚燒發電工程運行過程中出現煙氣熱損失現象，主要是因為垃圾焚燒過程中產生了大量的煙氣。為了降低煙氣熱損失，就需要對其進行有效控制，煙氣熱損失，一般情況下，主要采用以下幾種方式。

（1）當煙氣溫度超過了300℃時，需要進行處理。

（2）當煙氣溫度超過400℃時，就需要在進行系統處理的過程中采取相應措施，將其溫度控制在300 ～400℃，盡量減少煙氣熱損失現象的發生。

（3）采用汽輪機內冷系統。

（4）應用空預器冷卻系統。

（5）應用煙氣余熱再利用系統。

（6）對煙氣進行洗滌。

在對垃圾焚燒發電工程中煙氣進行處理時，還要結合實際情況對其溫度以及含氧量的控制問題進行優化，例如，在利用空預器冷卻時，就需要對空氣的質量以及流量進行合理控制，保證空氣中所含的水分以及氧氣量相對穩定。

此外，為了降低垃圾焚燒發電工程中煙氣的含氧量，就需要在設計過程中采用相應方法解決該問題。例如，可以在垃圾焚燒工程中應用噴射裝置對其進行處理，保證其工作效率；也可以在垃圾焚燒過程中添加一定物質提高氣體的含氧量，保證其運行過程中燃料燃燒所需要的氧氣量相對穩定。

2.2 降低化學不完全燃燒熱損失的措施

化學不完全燃燒熱損失主要是指在垃圾焚燒的過程中，燃燒物質沒有完全分解成碳或者可燃氣體，導致發生了反應但是沒有得到充分的能量，因此要想減少這種不完全燃燒熱損失，就要在垃圾焚燒的過程中對垃圾進行合理分類以及對垃圾進行二次燃燒處理。

首先，是在垃圾焚燒發電工程中應該對一、二次風以及垃圾進料溫度進行合理控制，這主要是因為在一、二次風溫度高的情況下，會讓一次風中的水分蒸發并且產生大量的水蒸氣。當水蒸氣吸收空氣中的熱量后，就會出現自然揮發的現象。而當一次風量過小或溫度過低時，則會導致水蒸氣不能完全揮發，從而造成化學不完全燃燒熱損失增加。

其次，是應該對垃圾進料的質量進行嚴格控制，這主要是因為如果垃圾進料中含有大量雜質或者含有易燃物質等可能會引發鍋爐爆炸以及造成二次污染問題。而且還會讓空氣不能進入爐膛內部，這樣也會導致化學不完全燃燒熱損失增加。

最后，是應該合理控制一、二次風量以及相關溫度參數等能夠使爐膛溫度保持在900℃以上，這就需要對相關設備進行合理設計以及嚴格控制，而且還要注意在鍋爐運行中避免出現因汽水管道堵塞問題導致二噁英發生量過大情況的發生。

然而，要想減少化學不完全燃燒熱損失，就應該對垃圾分類進行嚴格控制才行，因為不同的生活垃圾對焚燒處理設備會產生不同程度上的影響，如果無法對生活垃圾進行有效分類不到位就很容易出現化學不完全燃燒熱損失增加以及鍋爐運行中出現二次污染問題。

2.3 降低機械不完全燃燒熱損失的措施

（1）垃圾進入爐膛后，因重力作用使部分生活垃圾沉降到爐膛底部，其質量增加，使爐膛內的壓力升高，提高了爐內溫度。垃圾中的揮發份與空氣中的氧結合產生放熱反應，使爐內溫度上升到900℃以上。

（2）為了避免垃圾中所含水分氣化和揮發份繼續增加、揮發份又不易溢出的問題，使垃圾能均勻分布在爐膛內各層、爐排上及二次風中時，則必須提高二次風風量。

一般認為，采用的二次風量越大、二次風風量越大，燃燒反應所需的氧就會相對減少。

（3）提高燃燒效率時，要注意保持一次空氣充足。如果一次風不足（燃燒過程所需氧氣量不足）將不利于一次風風壓的增加，從而限制了爐內燃燒過程中氧的補充和提高氧濃度。而提高一次風風量，可使一次風風量相應增大、爐排上可燃物質燃燒時所需氧氣量相應增大，從而增加了爐內空氣量。

（4）對于在焚燒過程中產生較多粉塵和飛灰時要通過旋風分離器進行分離后才能進入焚燒爐焚燒，降低了煙氣在系統中的流動速度，減少了由于煙氣流速過快而造成的顆粒在爐膛內堆積。

（5）對于垃圾熱值偏低時，要增加循環流化床鍋爐給煤量以提高爐內溫度、降低粉塵和飛灰濃度；同時，可適當減少焚燒爐排氣量或進行煙風改造。

（6）為了使垃圾顆粒在爐內分布均勻，除了需將垃圾送入較好燃燒區域外，還應保證合適的送風量以促進垃圾顆粒在爐內均勻分布，避免造成局部區域溫度過高而產生焦渣。

（7）在燃燒過程中，有燃料未完全燃燒時，應及時調整給煤量并保證爐排上有足夠數量的二次風。

2.4 降低散熱損失的措施

（1）在垃圾焚燒廠內設置煙氣余熱鍋爐，利用煙氣中的余熱進行蒸汽的生產，來滿足對垃圾焚燒發電的需求。

（2）在垃圾焚燒爐中設置爐膛內壁、燃燒室、燃燒空氣等多個部位的受熱面，利用這些受熱面來進行熱交換。

（3）在煙氣的出口處設置煙氣緩沖裝置，通過在煙氣流速較低的位置增加煙囪截面面積，提高空氣和煙氣流速之間的比值。這樣做不僅可以降低煙氣入口溫度，還能夠降低空氣和煙氣流速之間的比例。由于煙氣緩沖裝置位于煙囪出口煙道處，因此，也可以減少煙溫對煙道出口截面面積的影響。

（4）增加焚燒區域內空氣流速，當速度增大時，空氣和煙氣之間就會有更大程度上的接觸面積，這也會提高煙氣通過這一區域時所受到的阻力。因此，應該保證在合理范圍內盡量減少煙氣所受阻力，同時也要保證煙氣流速符合標準規定范圍。

（5）可以通過將煙囪設計成U 型形狀或者是弧形等形式，來增加煙氣與煙囪之間流通面積來提高煙囪截面面積。

（6）增加燃燒器出口位置以及風量大小與空氣流速之間的比值，減少排煙溫度與煙溫之間溫差值；提高煙筒截面高度、加長煙管長度也是減少排煙溫度與煙溫之間溫差值有效手段之一；同時，在煙筒尾部增加一段煙氣緩沖裝置也能提高其截面面積和煙氣流速、減少煙氣阻力，降低排煙溫度。

（7）在煙氣出口加裝導流板以及擋墻等阻擋物，來阻礙高溫煙氣向下運動從而減少出口溫度降低速率；同時，還要在爐膛內設置擋板以及導流板來加強對燃燒火焰高度及強度的控制等。

2.5 降低灰渣物理熱損失的措施

（1）為降低垃圾焚燒產生的灰渣物理熱損失，應定期對煙氣的成分進行分析，從而減少煙氣中灰渣顆粒的比例，促進灰渣在垃圾焚燒過程中與氧氣充分接觸，進而減少灰渣在焚燒爐內停留時間，進一步降低灰渣物理熱損失。

（2）在爐排上加裝螺旋給料裝置。在爐排上加裝螺旋給料裝置后，垃圾從爐內拋出后，得到充足的空氣和較高的速度，與進入爐膛的煙氣充分混合。由于垃圾中含有大量有機物質如灰塵、有機物、有機質等有機成分，其熱值較低但含有較多的可燃物和可分解物質等固體成分。所以當垃圾進入爐排上后，必須經過一段時間才能與空氣充分接觸。這樣一方面可以使垃圾與煙氣充分接觸來提高其熱值；另一方面，也可降低灰渣中固體部分的比例，提高其可燃物和可分解物質含量。

（3）通過降低排煙溫度來減少灰渣物理熱損失：首先，要在爐排上加裝余熱鍋爐及汽水系統，而后需要根據垃圾熱值通過運行調整增加或減少循環流化床鍋爐尾部受熱面面積。

（4）對煙氣進行脫硫脫硝處理后排放出的煙氣再經過一定次數循環利用后再排出大氣。

（5）通過煙氣余熱回收裝置對垃圾焚燒發電系統進行余熱回收處理，使余熱資源得到充分利用以降低能耗、增加收益。該系統一般由換熱器、汽輪機驅動機組等組成，將垃圾焚燒產生的煙氣余熱回收裝置后，再用于發電。該技術一般需要使用二次蒸汽透平機來實現此目的。

3 結語

總而言之，垃圾焚燒發電工程是我國目前最關鍵的技術之一，在整個垃圾處理過程中發揮著舉足輕重的作用。雖然經過多年發展，我國已經取得了一定的進步和成就，但從整體上看，我國垃圾焚燒發電的總體水平仍然較低。因此，在今后的發展過程中，必須深入分析和探究相關的技術與策略，才能更好地提升垃圾焚燒發電工程熱效率。除此之外，由于現階段人們對環保事業寄予了較高的期望，所以還必須強化垃圾焚燒發電工程在節能減排方面的應用研究。只有這樣，才能真正滿足人們對環保事業更加迫切和嚴格的要求，因此，提升垃圾焚燒發電工程熱效率是當前我國亟需解決的重要問題之一。