垃圾低位热值设计工况研究

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第 29卷 第 6期
黑龙江电力
2007年 12月
值的变化范围, 通常标准垃圾低位热值对应最佳 的锅炉效率和发电效率。在标准垃圾低位热值和
高质垃圾低位热值之间, 锅炉的效率基本不变或 略微增加, 但是对于低质垃圾低位热值, 锅炉的效 率变化较大, 就要考虑低位热值变化对锅炉效率 的影响。
1. 1 锅炉效率计算方法 根据热平衡法 [ 2] , 可以 得到低质 垃圾、标准
和高质垃圾低位热值之间, 即
LH Vm in LH Vd LH Vmax
( 2)
根据 LH Vd 的选取范围, 设
LH Vd = K (LH Vm in + LH Vm ax )
( 3)
m = LH Vmax /LH Vm in
( 4)
式中, LH Vm in为低质垃圾低位热值;
LH Vd 为标准垃圾低位热值; LH Vmax为高质垃圾低位热值;
垃圾热值接近 5 225kJ /kg, 焚烧炉和余热锅炉的
效率为 76% , 而设计点的热值为 6 270kJ/kg, 对应
的焚烧炉余热锅炉的效率为 83% , 说明垃圾低位
热值影响锅炉的效率。
2 蒸汽流量和发电量的关系
单台焚烧炉处理能力为 300~ 600 t /d的垃圾
焚烧炉, 过热蒸汽参数 通常有 2种: 主蒸汽压力 4. 0M Pa, 温度 400 ; 主蒸汽 压力 6. 5M Pa, 温度
Abstract: T he paper analyzed the effects o f rubb ish net ca lorific value design range and variab ility of design po int on effic iency o f bo iler and pow er generation according to the variab le features o f rubb ish net calorif ic val ue during rubbish - burn ing fuelled pow er plant 's operation and presented the function equation am ong the rubb ish net calorific va lue design range, design po int and boiler s' effic iency, wh ich prov ides theory reference for design, construct ion and operat ing of rubb ish- burning fuelled pow er plan.t K ey w ord s: net ca lorific va lue; bo iler s' eff iciency; energy sent into gr id
的计算方法, 这里使用的是经验公式, 用上面的公
式计算了很多国内的垃圾焚烧发电厂, 发现非常 接近实际值。
5 结论和建议
通过上面的计算和分析, 得到了垃圾的转换 系数, 便于计算不同工况下的发电量和上网电量。
在设计垃圾焚烧发电厂时, 计算出工况点的 发电转换系数, 就可以计算其它工况的转换系数。 同样, 可以用上述计算结果计算经济效益。
由于垃圾热值的变化, 当垃圾低位热值超过 标准垃圾低位热值, 垃圾焚烧量就要减少。所以 标准热值的选取直接影响到运营期的垃圾处理量 和发电量。
1 垃圾低位热值和锅炉效率的关系
垃圾焚烧发电厂焚烧炉要适应较大的低位热
收稿日期: 2007 - 08- 20 作者简介: 张志坤 ( 1968- ) , 男, 1991年毕业于华中科技大学热能动力工程专业, 高级工程师。
( 6)
式中, K e 为 设计 工况 点对 应的 发 电转 换 率, 取
0. 18~ 0. 23。
同样,
K e = f (P, T, LH Va, Q st )
( 7)
通过上述分析, 就可以建立焚烧厂发电量的
函数表达式, 单位垃圾发电量
P = F (p, T, LH Va )
( 8)
设计工况点的发电量
( 11)
4 标准低位热值对投资的影响
建立了函数关系式 ( 11) 后, 就可以分析热值 选取范围的界定方法了, 上述所有参数均与垃圾 的实际低位热值密切相关。
垃圾焚烧发电厂工程可行性研究报告要对垃 圾低位热值和变化进行估算, 分析垃圾低位热值 的选取范围和设计工况点, 得到最佳设计工况点。 4. 1 垃圾低位热值范围 LH Vm in和 LH Vm ax的确定
摘 要: 根据垃圾焚烧发电厂运营期内垃圾低位热值变 化特点, 分析了垃圾低位热值设计范围和 设计点的变 化 对锅炉效率和发电效率的影响, 给出了垃圾低位热值设计范围, 以及设计点与锅炉效率的函数关系式, 为垃圾 焚 烧发电厂的设计、建设和运营提供了理论依据。
关键词: 低位热值; 锅炉效率; 上网电量
( 1. N anjing Env ironm ent recy cle Energy Co. , L td, N an jing 210002, Ch ina; 2. Shanghai JEC Env ironm en t Consu ltan t Co. , L td, Shangha i 200040, Ch ina; 3. H arb in E lectr ic Power Bureau, H arb in 150010, China)
450 。
锅炉的低位热值选取之后, 锅炉的参数也要 相应的确定。蒸汽的流量可以根据锅炉的低位热
值确定。
若锅炉压力和温度不变, 锅炉产生的蒸汽量
与垃圾的热值密切相关。垃圾低位热值是锅炉蒸
汽量的函数, 锅炉蒸汽量又是发电量的函数, 因
此, 单位垃圾的发电量
P = f ( p, T, Q s t, K e )
从某种程度上讲, 垃圾低位热值的范围选取
越大, 焚烧炉的适应性越强, 随着垃圾低位热值设 计范围的增加, 垃圾焚烧发电厂的设备投资也不 断增加。为了兼顾投资, 高质垃圾的热值通常选 取为低质垃圾热值的 1. 3~ 2. 5 倍。垃圾低位热 值越大, 高质垃圾和低质垃圾低位热值比值越小, 越接近燃煤电厂的设计工况, 垃圾焚烧发电厂的 投资越经济。
H e ilong jiang E lectric Pow er
Dec. 2007
通过前面的分析, 上网电量和垃圾热值建立 了直接关系, 垃圾热值越高, 上网电量越大, 为了 达到最大上网电量, 标准垃圾的设计点就要充分 考虑上述因素。通常标准垃圾热值的设计点对整 个投资影响不大, 尽可能取高值。
Pi = f (P, T, LH Va, K i )
垃圾和高质垃圾的锅炉效率, 实际的锅炉效率就 可以看作实际垃圾热值的函数。
Beff = f (P, T, Q st, LH Va )
( 1)
式中, p 为锅炉过热蒸汽绝对压力;
T 为锅炉过热蒸汽温度;
Q st为锅炉过热蒸汽流量; LH Va 为垃圾实际低位热值。
标准垃圾的低位热值介于低质垃圾低位热值
4. 3 发电量的转换系数的计算 当 LH Va LH Vd 时,
K
e
=
Kd
LH (LH
Va Vd
)
0.
5
当 LH Va > LH Vd 时,
( 12)
K e = Kd ( 1+ LH Va /LH Vd )
( 13)
式中, 为无量纲系数, 取 0~ 0. 002。
前面的公式中给出了单位入炉垃圾的发电量
Vo.l 29, No. 6
H e ilong jiang E lectric Pow er
Dec. 2007
垃圾低位热值设计工况研究
张志坤 1, 范文钦2, 杨大伟 3
( 1. 南京环境再生能源有限公司, 江苏 南京 210002; 2. 上海 日技环境技术咨询有限公司, 上海 200040; 3. 哈尔滨电业局, 黑龙江 哈尔滨 150010)
火力发电厂燃烧低位热值的选取对发电厂的 设计起着关键性作用。通常垃圾焚烧发电厂的设 计运营年限为 20~ 30年。
由于在整个运 营期内垃圾低 位热值变 化较 大, 设计焚烧炉和垃圾焚烧发电厂要考虑较宽的 垃圾低位热值的变化范围, 以便适应运营期内垃 圾不断变化的低位热值。
在合理的垃圾低位热值的范围内, 为了取得 最大的经济效益, 要合理选取最佳工况点, 设计工 况点的垃圾低位热值称为标准垃圾。焚烧炉适合 焚烧的低位热值的最低点的垃圾称为低质垃圾; 同样, 焚烧炉适合焚烧的低位热值的最高点的垃 圾称为高质垃圾。
K 为选取系数;
m 为高质低质垃圾低位热值比。
1. 2 选取系数 K 的取值方法
选取系数受投资的限制, 通常 1. 3 m 2. 5,
确定 K 的取值范围是 0. 5~ 0. 7。垃圾热值越大,
K 值取值越小, LH Vd 越接近高质垃圾低 位热值。 发达国家由于垃圾热值高, 标准垃圾热值直接取
高质垃圾热值, 从而保证了任何工况下的垃圾处
根据垃圾特性, 垃圾热值在每年内也是变化 的, 通常冬季垃圾热值较低, 焚烧炉要适应每年内 垃圾热值最低时的垃圾, 可以考虑投入部分辅助 燃料, 保证垃圾焚烧的热灼减率满足设计要求。
通常取垃圾低位热值的年平均值, 低质垃圾 热值要比焚烧炉投产时的年平均值低。垃圾平均 值为 5 225kJ/ kg, 而最低点比这成都洛带生活 垃圾焚烧发电厂 W uppertal( 德国 )
4 180 8 360
6 688 12 540
8 360 12 540
事实上, 通过计算, 可以得到低质垃圾热值、 标准垃圾热值和高质垃圾热值对应的锅炉效率。 为了方便计算, 不需要计算各种垃圾热值变化对