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垃圾发电厂焚烧系统和主要设备的选用
摘要：对垃圾焚烧发电厂设计中主要设备与系统的选用进行了讨论，主要设备为焚烧锅炉与汽轮机，主要系统为垃圾进料与前处理系统、烟气净化系统等。最后，给出了本类电厂目前的发电效率与供电效率的水平。
关键词：垃圾焚烧；发电厂设计；主要设备；选用
1概述
随着经济迅速发展，人民生活水平的提高，城市生活垃圾量增长迅速，我国每年以6%～8%的速度增长2000年全国城市垃圾产出量达14亿t。因此，如何有效地对城市生活垃圾进行净化处理，己成为人们广泛关注的问题。
用焚烧方式并回收其中能量的垃圾处理技术在近20年得到了迅速发展，美国、欧洲、日本等发达国家己开始大量应用，并产生了良好的环保效益与经济效益。焚烧垃圾，回收能源，以实现城市生活垃圾的减容化、无害化和资源化，被认为是我国处理城市生活垃圾的一个重要方向。
城市生活垃圾焚烧发电厂由于有自己的特点，发电效率比现代化火电厂低得多，本文对其主要设备（焚烧锅炉、汽轮机）及主要系统（垃圾进料及前处理系统、烟气净化系统）的选用进行讨论，做到在避免和控制二次污染的前提下，在技术和经济可行的情况下，提高发电效率。
2焚烧锅炉的选用
焚烧锅炉包括焚烧炉及余热锅炉两大部分。按我国生活垃圾焚烧污染控制标准（GWKB3-2000）要求：垃圾应在焚烧炉内充分燃烧，烟气在后燃室应在不低于850℃的条件下停留不少于2s。
2.1选型
目前，适合我国高水分、低热值城市生活垃圾并经过运行考验的焚烧锅炉有引进三菱重工技术的炉排式焚烧锅炉和浙江大学开发的异重循环流化床焚烧锅炉。前者1997年己在深圳投入运行，日处理垃圾150t，但设备为部分国产化，价格昂贵，垃圾能源化利用程度不高。后者1998年8月在杭州余杭锦江热电有限公司建成投产，蒸发量35t/h，日处理垃圾150t，最大日处理超过216t，应用与煤助燃方式，运行一直稳定。浙江省电力设计院设计的山东菏泽、杭州乔司等垃圾焚烧发电厂均采用后者。
2.2容量
作为垃圾发电产业的首批电厂，焚烧锅炉蒸发量采用与示范电厂一样为35t/h。在流化床焚烧锅炉中垃圾焚烧处理采用与煤助燃方式，这样有利于燃烧稳定，提高了炉内燃烧温度从而可降低有害排放，并有利于蒸汽参数的提高。目前由浙江大学和杭州锅炉厂共同研制生产的异重循环流化床垃圾焚烧锅炉单炉垃圾处理量为200t/d，辅助燃煤与垃圾量重量比为3:7；在相同的蒸发量（35t/h）下，今后单炉垃圾处理量可提高为300t/d，此时辅助燃煤与垃圾量重量比为2:8。
2.3蒸汽参数
垃圾焚烧锅炉生产的蒸汽其参数偏低，原因如下：（1）焚烧锅炉的热功率较小，在同容量的小型火电厂中也同样不会应用高压蒸汽参数；（2）焚烧锅炉燃烧气体中含有的氯化物盐类会引起过热器的高温腐蚀。在日本通常将焚烧锅炉的蒸汽参数设计为2.94MPa，300℃以下；在欧洲与美国，过热器管材应用低合金钢与高镍合金，蒸汽参数一般不超过4.5MPa，450℃。
深圳市政环卫综合处理厂[1]是我国第一家采用焚烧工艺处理城市生活垃圾并用其热能进行发电与供热的工厂，安装进口的2台日本三菱重工炉排式焚烧锅炉，每台可供1.6MPa饱和蒸汽12t/h，后经技改后，每台可供1.4MPa，350℃过热蒸汽10.7t/h。同一工厂的3号焚烧锅炉是杭州锅炉厂引进三菱重工技术制造的首台产品，垃圾处理量150t/d，生产1.5MPa，350℃过热蒸汽10.65t/h[2]。
浙江省电力设计院设计所用的异重循环流化床垃圾焚烧锅炉应用合理设计的过热器，蒸汽参数是3.82MPa，450℃，比深圳炉排炉提高了很多，在国际上也属先进水平。
2.4效率
在垃圾焚烧锅炉中，将垃圾中的化学能转换为蒸汽中的热能，其能量转换效率（以η1表示）即焚烧锅炉效率，比现代火电厂锅炉效率低得多。η1＝ηa×η1b，其中η1a为燃烧效率，即化学能转换为烟气中热能的百分比；η1b为热能回收效率，即烟气中热能转换为蒸汽中热能的百分比。表1列出两种电厂的比较。
表1现代垃圾焚烧发电厂与现代火电厂能量转换的比较（一）％

造成垃圾焚烧锅炉效率偏低的原因有：（1）城市生活垃圾的高水分、低热值；（2）焚烧锅炉热功率相对较小，蒸发量低，出于经济原因，能量回收措施有局限性；（3）垃圾焚烧后烟气中含灰尘及各种复杂成分，带来燃烧室内热回收的局限性等。
浙江省电力设计院设计所用异重循环流化床垃圾焚烧锅炉效率大于75％（76%～80%）。
3汽轮机的选用
3.1汽轮机选型
可供选择的型式有4种：（1）凝汽式汽轮机；（2）抽汽凝汽式汽轮机；（3）背压式汽轮机；（4）抽汽背压式汽轮机。纯粹发电时采用凝汽式，带变化波动的热负荷时采用抽凝式，具有持续稳定的热负荷时采用背压式或抽背式。浙江省电力设计院设计的垃圾焚烧发电站均采用抽凝式汽轮机