中温次高压技术在垃圾焚烧的应用分析

中温次高压技术在垃圾焚烧的应用分析

摘要：分析国内外垃圾处理技术发展方向，比较中温次高压和中温中压蒸汽参数的经济性，分析李坑垃圾焚烧电厂高温腐蚀问题成因，预测国内中温次高压技术应用的可行性及其在今后国内行业发展前景，并提出采用中温次高压设计及运行需注意事项及防治措施。

关键词：中温中压、中温次高压、高温腐蚀

Abstract: analysis of the waste treatment technologies at home and abroad and the development direction, in high pressure and temperature times compared temperature medium-pressure steam parameters of the economy, analyzes lee pit waste incineration power plant high temperature corrosion problems cause, prediction of domestic high pressure technology application temperature times the feasibility of domestic industry development prospects in the future, and puts forward the design and operation of high temperature time to note and prevention and control measures.

Keywords: temperature medium voltage, temperature time high pressure, high temperature corrosion

一、国内外垃圾焚烧技术及发展方向

目前国外工业发达国家主要致力于改进原有的各种焚烧装置及开发新型焚烧炉，使之朝高效、节能、低造价、低污染的方向发展，自动化程度热越来越高，高效主要以提高机组高发电效率，主要途径为提高蒸汽参数，如日本所进行的NEDO计划开发了稳定供应10MPa、500℃蒸汽的余热锅炉技术预计发现效率比原来高30％左右；美国各新建垃圾电厂也采用高温高压蒸汽运行条件（10MPa、500℃），追求高效发电。

鉴于国内城市生活垃圾特性及复杂性，各地方政府首要任务为生活垃圾的无害化处理，发电供热只是辅助，为保证垃圾焚烧电厂运行安全可靠，确保垃圾的连续处理能力，国内垃圾焚烧电厂基本采用中温中压（4MPa、400℃）蒸汽参数，防止过热器等受热面管高温腐蚀。随着国内垃圾焚烧行业的发展，焚烧发电处理技术越来越成熟、可靠，国内大部分地区草绿财政因素，多引用社会资金，采用BOT投资模式，随着行业高速发展，行业内竞争越来越激烈，政府提供的垃圾处理补贴费用也越来越低，各投资商在保证环保效果的前提下，考虑焚烧电厂主要收入为发电上网收入（占总收入的2/3），为追求企业利润最大化，提高发电蒸汽参数，提高垃圾焚烧发电效率被提上议程。另外，随着国民生产水平提高，垃

圾源头分类逐步完善，垃圾热值逐年增加，垃圾成分也逐年简单化，这些都为电厂采用高温次高压蒸汽技术提供了有利的技术条件。

2006年广州李坑垃圾焚烧发电厂（采用6.4MPa、450℃中温次高压蒸汽参数）投产，至今已有5年的运行考核，让行业内担心的过热器高温腐蚀并没有预想的那么严重，过热器除局部的修补外，至今没有换过管，且目前仍然在正常使用，这些都为行业内提供一个成功的案例，目前国内很多设计单位和投资主体都在探索高温高压技术的可行性。2009年，深能源投资的武汉市江北西部垃圾焚烧厂、福建创冠投资的湖北黄石垃圾焚烧发电厂继李坑垃圾焚烧发电厂后采用中温次高压技术，在建的北京廊坊垃圾焚烧发电项目也采用中温次高压蒸汽参数，这牵起了中温次高压技术在国内工程应用热潮。

二、中温次高压蒸汽参数高效的原理

汽轮机效率是指输出功率与输入蒸汽热能的比率。汽轮机效率是衡量机组经济性的指标，影响汽轮机经济运行效率的因素很多，其中有主蒸汽参数占很大作用，当主蒸汽的压力、温度上升，将使汽轮机内部可用焓降增加，相同负荷下进汽流量减少，热耗率降低，提高了机组发电效率。

中温次高压蒸汽参数介于中温中压与高温高压之间，中温中压蒸汽参数为4.0MPa、400℃，高温高压蒸汽参数为9.8MPa、540℃，而中温次高压的蒸气参数为6.4MPa、450℃，中温次高压的蒸汽焓值为3295.35 Kj/Kg，中温中压蒸汽焓值为3214.5 Kj/Kg，在机组相同进汽流量、排汽温度和排气压力下，对比中温中压，中温次高压绝热焓降比中温中压高，发电效率相应比较高，汽耗也比较低。

三、中温次高压和中温中压两种蒸汽参数的分析和比较

1、汽轮机发电效率

按蒸汽参数对汽轮机发电系统的影响，蒸汽温度每升高8～9℃，汽耗率降低1％，蒸汽压力每提高5％，汽耗率降低0.6％，选用中温次高压蒸汽参数，对比中温中压参数，温度提高50℃，压力提高2.4MPa，按理论计算，汽机汽耗率应降低8％左右，相应汽机发电效率应提高8％。

下表为李坑垃圾焚烧发电厂2007年和2011年不同季度，不同垃圾热值的月度垃圾运行数据统计。

从数据统计分析可知，采用中温次高压技术，汽轮机汽耗率为4.2～4.3左右，根据国内采用中温中压技术的其它垃圾焚烧发电厂的运行数据分析，汽轮机汽耗率基本为4.8～5.0左右，电厂总发电效率为22％左右，对比中温中压蒸汽参数，

采用中温次高压蒸汽参数发电效率实际提高10～15％，电厂效率也由22％提高到24％，比理论计算发电效率相差8％还要大。

2、受热面布置的不同及分析比较

采用中温次高压技术，蒸汽温度和蒸汽压力提高了，对应各受热面的布置也产生变化，管材壁厚也加厚，对比加热和蒸发受热面，过热汽受热面加大，各受热面管壁厚的增加，加上过热器受热面的增加，合金钢管占比例加大，整个余热锅炉一次性投资相对应增加。

根据国内的锅炉热力系统及设计布置，蒸汽参数从中温中压到中温次高压，受热面布置的变化见下表：

蒸汽参数及给水温度吸热量比例％

高压高温锅炉过热吸热量比较大，约占总吸热量的1/3，过热器受热面比较大，而中温中压锅炉过热吸热量相对比较小，占总吸热量的1/5左右，过热器受热面相对较少，中温次高压间于中温中压和高温高压之间，经过粗略的热力计算，过热吸热量大概占总吸热量的24％左右，按照日处理垃圾量500吨、水平布置的中温中压锅炉来计算，蒸汽参数由中温中压改为中温次高压，过热器受热面布置增加20％左右，而过热器、水冷壁、省煤器等受热面壁厚按锅炉强度算可知，除过热器受热面管之外，其它各受热面管壁厚增加1mm即可满足设计需求，考虑高温腐蚀影响，局部过热器受热面管需3mm左右，余热锅炉整个受热面钢材重量需增加20％左右，总投资也相应增加40％左右。

3 经济比较

对比中温次高压和中温中压，各项对比如下表