垃圾热能利用系统
8.1.1 焚烧垃圾产生的热能应加以有效利用。
8.1.2 垃圾热能利用方式应根据焚烧厂的规模、垃圾焚烧特点、周边用热条件及经济性综合比较确定。
8.1.3 利用垃圾热能生产蒸汽的锅炉,应选用自然循环垃圾焚烧锅炉,并应充分考虑烟气对垃圾焚烧锅炉的高温和低温腐蚀问题。
为提高垃圾焚烧厂的经济性,并防止对大气环境的热污染,应对焚烧过程产生的热能进行回收利用。《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》第6.4条已经明确规定“垃圾焚烧产生的热能应尽量回收利用,以减少热污染”。利用垃圾热能时,应充分注意垃圾特性的不稳定性,特别是垃圾热值的变化。根据国外经验,垃圾热能的70%可回收利用。现有应用垃圾热能的方式主要有向当地福利设施供热(包括供热水、采暖和集中空调用热)与利用余热锅炉生产的过热蒸汽发电或其他生产用汽(如污泥混烧前的干燥等)。
垃圾热能利用方式的选择涉及焚烧厂的规模、垃圾焚烧特点、周边用热条件及经济性等。如日处理1200t与150t的垃圾焚烧厂,垃圾热值为5016kJ/kg(1200kcal/kg)时,可回收热能分别为4.88MW(4200万kcal/h)与0.61MW(525万kcal/h)。显然,前者适宜以发电为主,而后者具有较大弹性,但若仍以发电为主,则很不经济。需要根据厂内与厂址附近热用户条件,确定最佳垃圾热能的利用形式。
垃圾特性决定了垃圾焚烧热能变化范围较大。因此,应选择蓄热能力大的自然循环垃圾焚烧锅炉。同时,应充分注意焚烧烟气的以HCl为主的卤化物腐蚀和渗碳、氧化等同时存在的多种高温腐蚀,以及以SOX为主的低温腐蚀问题。主要措施是尽可能远离相对高腐蚀速度的区间,如必须要选择在此区域,则要选择相对昂贵的金属材料。
8.2.1 汽轮发电机组型式的选用,应根据利用垃圾热能发电或供热、供电、供冷联合生产的条件确定。汽轮发电机组的数量不宜大于2套。
8.2.2 当设置1套汽轮机组时,汽轮机旁路系统应按汽轮机组100%额定进汽量设置;当设置2套机组时,汽轮机旁路系统宜按1套汽轮机组120%额定进汽量设置。
8.2.3 垃圾焚烧锅炉给水温度不宜大于140℃。
8.2.4 当不设置高压加热器时,除氧器工作压力应根据垃圾焚烧锅炉给水温度确定。
8.2.5 汽轮发电机组的冷却方式,应结合当地水资源利用条件,并进行技术经济比较确定。
8.2.6 热力系统中的其他设备与技术条件,应符合现行国家标准《小型火力发电厂设计规范》GB50049中的有关规定。
根据可利用垃圾热能系统的规模,宜选用中压参数的垃圾焚烧锅炉和汽轮发电机组。生活垃圾焚烧项目从垃圾特性及焚烧设施的综合经济分析,均不宜选择亚临界参数和临界参数的垃圾焚烧锅炉和汽轮机等设备。汽轮发电机组的形式有凝汽式机组、抽汽式机组与背压式机组。关于机组选择问题与小型火力发电厂的选择基本相同,此处不再叙述。
汽轮机组检修及事故期间,为保持焚烧线正常运转,特设置主蒸汽旁路系统。为避免旁路系统设施过于庞大,当设置2套汽轮发电机组时,旁路系统宜按1套汽轮机组120%额定进汽量设置。汽轮机本体事故率很低,2台汽轮机同时发生故障的几率则更低。而故障率相对比较高的主要是泵类等辅助设备。一旦因辅助设备发生故障,迫使1台机组停运时,旁路系统按83%负荷率运行,尚属经济运行。如迫使2台汽轮机组同时停运,考虑旁路系统超负荷20%运转能力,最大负荷率为全厂额定负荷率73%。也就是说,在极端情况下,需要焚烧线按负荷率73%运行。
为了防止垃圾焚烧锅炉的省煤器进水温度过高,简化热力系统,并考虑小型汽轮发电机组抽汽能力,同时参考目前引进的焚烧技术中垃圾焚烧锅炉给水温度的工况,规定给水温度不应大于140℃。当垃圾焚烧锅炉给水温度为140℃时,一般采用大气式热力除氧器;当给水温度为130℃~140℃时,则可采用该饱和温度对应工作压力的除氧器,此时,可取消高压加热器。
我国汽轮发电机组的凝汽器绝大多数是采用循环水冷却方式,而目前国外多采用空气冷却方式。两种方式各有优点,应根据当地条件和技术经济比较确定采用哪种方式。
8.3.1 利用垃圾热能生产饱和蒸汽或热水时,产生的蒸汽或热水应有可靠的热用户。
8.3.2 利用垃圾热能生产饱和蒸汽或热水时,热力系统中的设备与技术条件,应符合现行国家标准《锅炉房设计规范》GB 50041中的有关规定。
考虑Ⅳ类焚烧厂可利用热能的系统规模较小,设置低压饱和蒸汽锅炉向外供应蒸汽(包括供冷)和热水是较为经济的。此时,相应热力系统与工业锅炉供热的热力系统类同。