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摘要：针对生活垃圾焚烧发电系统的优化技术问题，首先对生活垃圾焚烧发电的发展及建设情况进行介绍，然后垃圾焚烧发电工艺流程进行分析，对垃圾焚烧发电系统及余热利用进行深入研究，提出提高垃圾焚烧发电热效率的技术方案。
关键词：垃圾焚烧;锅炉热损失;汽轮机;热力系统优化
目前，针对生活垃圾的处理问题主要可以分为三种方式，分别是填埋、焚燒以及堆肥，其中环保焚烧发电属于“无害化、减量化、资源化”的处理方式，是国家支持的处理方式，通过对焚烧系统进行合理的优化，有利于保障设备运行的稳定性，同时也可以提高焚烧效率。
一、目前我国焚烧垃圾发电的现状
1.焚烧垃圾设施建设情况
生活垃圾焚烧厂在无害化处理垃圾的同时，通过余热发电回收能源，降低了焚烧厂运行费用，因此得到各大城市政府部门的支持，依照我国各大城市内部的统计年报显示，我国每年都在不断建立起全新的垃圾焚烧厂，垃圾焚烧处理规模不断扩大，根据生活垃圾焚烧发电厂自动监测数据公开平台数据，现有运行的垃圾焚烧炉1109套，日处理垃圾502813吨，比2018年增长约30%。根据16省市公布的数据2020年拟建垃圾焚烧发电项目98个，垃圾焚烧发电市场处于快速发展时期。
2.垃圾焚烧发电的污染控制成本较高
由于在垃圾焚烧过程当中会产生一系列有害物质，因此，我国在垃圾焚烧技术的使用过程中制定了严格的环境污染控制标准。在垃圾焚烧过程当中需要对飞灰、烟气等污染物进行有效的控制，各种污染治理设备设施以及场地建设方面所需要的经济投入相对较高，同时还要源源不断地投入大量污染治理的如氢氧化钙、活性炭、螯合剂、尿素等物料，这方面费用会占据垃圾焚烧厂建设、运行成本的较大比例。
二、垃圾焚烧工艺系统
整个焚烧处理工艺一般分为垃圾的接收系统，垃圾的焚烧系统，汽轮机发电系统，烟气净化系统、除渣及灰渣处理系统和渗滤液处理系统六个分系统;另外还有辅助的供锅炉用水的化学水处理系统。
1.垃圾的接收系统。入厂垃圾进入地磅过磅前的需经检视。符合接收要求的垃圾，进行过磅作业，否则，将不允许其送入焚烧处理厂垃圾储坑。垃圾储坑采用密封设计，通过抽取锅炉一次风保证垃圾储坑处于微负压状态，避免臭气外溢;垃圾储坑底部有2%左右的斜坡，垃圾坑底部两侧墙均设渗滤液导排口，可保证垃圾渗滤液能够顺利排出，从而提高进炉垃圾的热值。
2.垃圾的焚烧系统。现在主流采用的垃圾焚烧炉为机械往复式炉排生活垃圾焚烧炉，炉排一般分为烘干及预燃区、高温燃烧区、燃烬及冷却区，垃圾经进料机构推进炉膛后，首先在烘干及预燃区通过加热后的一次风及炉膛的辐射热进行快速干燥、着火，然后随着炉排往复运动使垃圾进入高温燃烧区，在高温燃烧区垃圾随着炉排往复运动产生翻动，使之充分燃烧，最后燃烧后的垃圾进入燃烬及冷却区，使垃圾里的未燃烬部分进一步燃烧，燃烬的灰渣通过初步冷却后进入出渣系统。焚烧系统采用“3T+E”的技术，控制炉膛及二次燃烧室及部分烟道内的烟气温度不低于850℃且保证该区间烟气停留时间不小于2秒，O2 浓度不少于6%，并辅以合理的气流扰动从而去除二噁英。焚烧炉的上部即为余热锅炉，余热锅炉由水冷壁、锅筒、对流管束、过热器及省煤器等组成，焚烧炉出来850℃的烟气，首先被焚烧炉上部第一通道的水冷壁管吸收部分热量，然后烟气继续冲刷屏式受热面及过热器，烟气中大部分的热量在这里被吸收，最后经过省煤器时将剩余的热量再吸收一部分，然后排至烟气净化系统。
3.汽轮机发电系统。在余热锅炉中，主要燃料是生活垃圾，转换能量的中间介质为水;垃圾焚烧产生的热量被工质吸收，未饱和水吸收烟气热量成为具一定压力和温度的过热蒸汽，为了使垃圾焚烧发电厂在获得良好社会效益的同时取得一定的经济效益，本工程利用垃圾焚烧锅炉产生的过热蒸汽供汽轮发电机组发电;过热蒸汽驱动汽轮发电机组，热能被转换为电能。
三、提高热效率的措施
1.加强垃圾在储坑的堆存、发酵，提高垃圾热值。
垃圾的最佳发酵时间为3～5天，通过对垃圾坑进行分格化管理，并遵循先进先出的基本原则，确保入炉垃圾的发酵时间;垃圾含水较高会造成给料系统滑料、焚烧炉燃烧不稳定、锅炉系统热效率下降、烟气含湿增加等问题，通过垃圾坑底部设坡度及侧壁设排水篦子，并通过垃圾堆存管控使排水沟渠畅通，保证渗滤液及时、通畅地排出;垃圾在堆存发酵过程中会产生热量，垃圾发酵也需要一定的温度条件，最佳温度是超过30℃，通过加强垃圾储坑的密闭管理，减少冷空气流入，可以确保储坑内温度满足发酵要求，北方地区冬天可通入热风或热烟气进行加热改善垃圾储坑条件。
2. 提高余热利用设备参数。
余热锅炉的蒸汽参数多选用中温中压工况（4.OMPa，400℃），中温次高压工况（5.3Mpa、450℃或6.5MPa、450℃），中温高压工况（13Mpa、440℃）。提高余热锅炉及汽轮机的蒸汽压力、温度参数，提高汽轮机的转速等均可提高设备效率，提高热经济性。采用13MPa、440℃的中温高压余热锅炉，相比4MPa、400℃的中温中压余热锅炉，可增加发电量15%;采用6.5MPa、450℃的中温高压余热锅炉，相比4MPa、400℃的中温中压余热锅炉，可增加发电量10%。
3. 选用热效率高的余热锅炉。
通过测定和计算锅炉各项热量损失，以求得热效率的方法叫反平衡法，又叫间接测量法。反平衡热效率可用下列公式计算：
热效率=100%-各项热损失的百分比之和=100%-q2-q3-q4-q5-q6
式中q2-排烟热损失，%;q3-气体未完全燃烧热损失，%;q4-固体未完全燃烧热损失，%;q5-散热损失，%;q6-灰渣物理热损失，%。
同时中温中压余热锅炉，锅炉的热效率偏差也比较大，高的达85%，低的才73%，其差别就在于通过锅炉整体的设计及施工控制，对以上各项损失的控制不一样，通过选择热效率较高的余热锅炉，也可提高整体的热力性能。
4. 采用中间再热。
采用中间再热循环，可以显著提高垃圾焚烧发电机组的热经济性。目前采用的再热方式主要由两种，一种是炉外饱和蒸汽加热方式，主蒸汽参数为13MPa、440℃，再热蒸汽温度为320℃;另一种是炉内设置再热器的加热方式，主蒸汽参数为6.5MPa、450℃，再热蒸汽温度为420℃。第一种方式汽轮机通常采用分缸方式，高压缸部分采用高速汽轮机，高压缸排汽进入蒸汽式再热器再热后进入低压缸继续做功。第二种方式汽轮机可以采用分缸方式也可采用单缸方式。根据理论测算，第一种方式比第二种方式可提高机组热效率约2%～3%左右。而采用第二种再热方式，在采用中温次高压主蒸汽参数的条件下，再热机组比非再热机组可提高机组效率约1%～2%。
5. 锅炉低温烟气深度回收。
利用垃圾焚烧发电余热锅炉排烟温度普遍较高，可对锅炉排烟余热进行深度回收利用以进一步提高机组热效率。锅炉排烟余热的利用方式可以采用设置烟气冷却器，利用汽轮机组凝结水冷却烟气，取消汽机低加抽汽，提高汽机出力。初步测算，通过深度利用排烟余热可以提高机组效率约1%～2%。
结语
对生活垃圾进行焚烧发电是一种环保且符合能源发展需求的垃圾处理方式，未来该种方式具有很大的发展空间，基于此，通过一系列的技术改革以及引入大量的投资企业，针对我国垃圾焚烧技术进行有效的升级和改造，对实现我国垃圾处理以及发电行业的快速发展有着重要的推进作用。
参考文献
[1] 蔡彩红.浅谈垃圾焚烧发电对我国经济现状的发展趋势[J].商讯，2019（31）：154，156.
关键词：垃圾焚烧;锅炉热损失;汽轮机;热力系统优化
目前，针对生活垃圾的处理问题主要可以分为三种方式，分别是填埋、焚燒以及堆肥，其中环保焚烧发电属于“无害化、减量化、资源化”的处理方式，是国家支持的处理方式，通过对焚烧系统进行合理的优化，有利于保障设备运行的稳定性，同时也可以提高焚烧效率。
一、目前我国焚烧垃圾发电的现状
1.焚烧垃圾设施建设情况
生活垃圾焚烧厂在无害化处理垃圾的同时，通过余热发电回收能源，降低了焚烧厂运行费用，因此得到各大城市政府部门的支持，依照我国各大城市内部的统计年报显示，我国每年都在不断建立起全新的垃圾焚烧厂，垃圾焚烧处理规模不断扩大，根据生活垃圾焚烧发电厂自动监测数据公开平台数据，现有运行的垃圾焚烧炉1109套，日处理垃圾502813吨，比2018年增长约30%。根据16省市公布的数据2020年拟建垃圾焚烧发电项目98个，垃圾焚烧发电市场处于快速发展时期。
2.垃圾焚烧发电的污染控制成本较高
由于在垃圾焚烧过程当中会产生一系列有害物质，因此，我国在垃圾焚烧技术的使用过程中制定了严格的环境污染控制标准。在垃圾焚烧过程当中需要对飞灰、烟气等污染物进行有效的控制，各种污染治理设备设施以及场地建设方面所需要的经济投入相对较高，同时还要源源不断地投入大量污染治理的如氢氧化钙、活性炭、螯合剂、尿素等物料，这方面费用会占据垃圾焚烧厂建设、运行成本的较大比例。
二、垃圾焚烧工艺系统
整个焚烧处理工艺一般分为垃圾的接收系统，垃圾的焚烧系统，汽轮机发电系统，烟气净化系统、除渣及灰渣处理系统和渗滤液处理系统六个分系统;另外还有辅助的供锅炉用水的化学水处理系统。
1.垃圾的接收系统。入厂垃圾进入地磅过磅前的需经检视。符合接收要求的垃圾，进行过磅作业，否则，将不允许其送入焚烧处理厂垃圾储坑。垃圾储坑采用密封设计，通过抽取锅炉一次风保证垃圾储坑处于微负压状态，避免臭气外溢;垃圾储坑底部有2%左右的斜坡，垃圾坑底部两侧墙均设渗滤液导排口，可保证垃圾渗滤液能够顺利排出，从而提高进炉垃圾的热值。
2.垃圾的焚烧系统。现在主流采用的垃圾焚烧炉为机械往复式炉排生活垃圾焚烧炉，炉排一般分为烘干及预燃区、高温燃烧区、燃烬及冷却区，垃圾经进料机构推进炉膛后，首先在烘干及预燃区通过加热后的一次风及炉膛的辐射热进行快速干燥、着火，然后随着炉排往复运动使垃圾进入高温燃烧区，在高温燃烧区垃圾随着炉排往复运动产生翻动，使之充分燃烧，最后燃烧后的垃圾进入燃烬及冷却区，使垃圾里的未燃烬部分进一步燃烧，燃烬的灰渣通过初步冷却后进入出渣系统。焚烧系统采用“3T+E”的技术，控制炉膛及二次燃烧室及部分烟道内的烟气温度不低于850℃且保证该区间烟气停留时间不小于2秒，O2 浓度不少于6%，并辅以合理的气流扰动从而去除二噁英。焚烧炉的上部即为余热锅炉，余热锅炉由水冷壁、锅筒、对流管束、过热器及省煤器等组成，焚烧炉出来850℃的烟气，首先被焚烧炉上部第一通道的水冷壁管吸收部分热量，然后烟气继续冲刷屏式受热面及过热器，烟气中大部分的热量在这里被吸收，最后经过省煤器时将剩余的热量再吸收一部分，然后排至烟气净化系统。
3.汽轮机发电系统。在余热锅炉中，主要燃料是生活垃圾，转换能量的中间介质为水;垃圾焚烧产生的热量被工质吸收，未饱和水吸收烟气热量成为具一定压力和温度的过热蒸汽，为了使垃圾焚烧发电厂在获得良好社会效益的同时取得一定的经济效益，本工程利用垃圾焚烧锅炉产生的过热蒸汽供汽轮发电机组发电;过热蒸汽驱动汽轮发电机组，热能被转换为电能。
三、提高热效率的措施
1.加强垃圾在储坑的堆存、发酵，提高垃圾热值。
垃圾的最佳发酵时间为3～5天，通过对垃圾坑进行分格化管理，并遵循先进先出的基本原则，确保入炉垃圾的发酵时间;垃圾含水较高会造成给料系统滑料、焚烧炉燃烧不稳定、锅炉系统热效率下降、烟气含湿增加等问题，通过垃圾坑底部设坡度及侧壁设排水篦子，并通过垃圾堆存管控使排水沟渠畅通，保证渗滤液及时、通畅地排出;垃圾在堆存发酵过程中会产生热量，垃圾发酵也需要一定的温度条件，最佳温度是超过30℃，通过加强垃圾储坑的密闭管理，减少冷空气流入，可以确保储坑内温度满足发酵要求，北方地区冬天可通入热风或热烟气进行加热改善垃圾储坑条件。
2. 提高余热利用设备参数。
余热锅炉的蒸汽参数多选用中温中压工况（4.OMPa，400℃），中温次高压工况（5.3Mpa、450℃或6.5MPa、450℃），中温高压工况（13Mpa、440℃）。提高余热锅炉及汽轮机的蒸汽压力、温度参数，提高汽轮机的转速等均可提高设备效率，提高热经济性。采用13MPa、440℃的中温高压余热锅炉，相比4MPa、400℃的中温中压余热锅炉，可增加发电量15%;采用6.5MPa、450℃的中温高压余热锅炉，相比4MPa、400℃的中温中压余热锅炉，可增加发电量10%。
3. 选用热效率高的余热锅炉。
通过测定和计算锅炉各项热量损失，以求得热效率的方法叫反平衡法，又叫间接测量法。反平衡热效率可用下列公式计算：
热效率=100%-各项热损失的百分比之和=100%-q2-q3-q4-q5-q6
式中q2-排烟热损失，%;q3-气体未完全燃烧热损失，%;q4-固体未完全燃烧热损失，%;q5-散热损失，%;q6-灰渣物理热损失，%。
同时中温中压余热锅炉，锅炉的热效率偏差也比较大，高的达85%，低的才73%，其差别就在于通过锅炉整体的设计及施工控制，对以上各项损失的控制不一样，通过选择热效率较高的余热锅炉，也可提高整体的热力性能。
4. 采用中间再热。
采用中间再热循环，可以显著提高垃圾焚烧发电机组的热经济性。目前采用的再热方式主要由两种，一种是炉外饱和蒸汽加热方式，主蒸汽参数为13MPa、440℃，再热蒸汽温度为320℃;另一种是炉内设置再热器的加热方式，主蒸汽参数为6.5MPa、450℃，再热蒸汽温度为420℃。第一种方式汽轮机通常采用分缸方式，高压缸部分采用高速汽轮机，高压缸排汽进入蒸汽式再热器再热后进入低压缸继续做功。第二种方式汽轮机可以采用分缸方式也可采用单缸方式。根据理论测算，第一种方式比第二种方式可提高机组热效率约2%～3%左右。而采用第二种再热方式，在采用中温次高压主蒸汽参数的条件下，再热机组比非再热机组可提高机组效率约1%～2%。
5. 锅炉低温烟气深度回收。
利用垃圾焚烧发电余热锅炉排烟温度普遍较高，可对锅炉排烟余热进行深度回收利用以进一步提高机组热效率。锅炉排烟余热的利用方式可以采用设置烟气冷却器，利用汽轮机组凝结水冷却烟气，取消汽机低加抽汽，提高汽机出力。初步测算，通过深度利用排烟余热可以提高机组效率约1%～2%。
结语
对生活垃圾进行焚烧发电是一种环保且符合能源发展需求的垃圾处理方式，未来该种方式具有很大的发展空间，基于此，通过一系列的技术改革以及引入大量的投资企业，针对我国垃圾焚烧技术进行有效的升级和改造，对实现我国垃圾处理以及发电行业的快速发展有着重要的推进作用。
参考文献
[1] 蔡彩红.浅谈垃圾焚烧发电对我国经济现状的发展趋势[J].商讯，2019（31）：154，156.