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摘要 本文对生活垃圾焚烧电厂运行的各个环节进行分析，介绍了目前垃圾焚烧发电系统中的薄弱环节，从几个侧面对垃圾焚烧发电厂热能利用效率低下的原因进行分析，提出了解决垃圾焚烧发电厂热能利用效率的途径。
关键词:垃圾焚烧；低位热值；综合能源利用；热能利用效率；
中图分类号：P754.1 文献标识码：A 文章编号：
1引言
近年来，生活垃圾的处理已经成为了经济高速发展的大中型城市的难题，大量的生活垃圾严重污染了环境，影响了市容，制约着城市的进一步发展，作为可以将垃圾体积减小，质量减轻，同时能够进行能量再利用产生经济效益的方法——生活垃圾焚烧发电目前在发达国家所普遍采用。从1988年我国建造第一座垃圾焚烧发电厂之后，发展较为迅速。垃圾焚烧发电厂具有很好的综合效益，符合可持续发展的要求，前景广阔。
2垃圾焚烧发电厂的应用前提
关于是否采用垃圾焚烧发电厂，国家于2000年印发的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》对采用焚烧处理垃圾的最低发热量做了规定：“6.1 焚烧适用于进炉垃圾平均低位热值高于5000kJ/kg、卫生填埋场地缺乏和经济发达的地区。”可见生活垃圾的低位发热量是决定一个城市生活垃圾适不适合采用焚烧法处理技术的关键。一般认为,低位发热量小于3300kJ/kg的垃圾不易采用焚烧处理,介于3300～5000kJ/kg的垃圾可以采用焚烧处理,大于5000kJ/kg的垃圾适宜焚烧处理。
同时，为了确保垃圾的彻底燃烧和控制二恶因的产生，国家于2002年颁布实施的《生活垃圾焚烧污染控制标准》要求生活垃圾的焚烧温度要大于850℃,停留时间要大于2s。根据热量衡算,垃圾进炉低位发热量应达到6280kJ/kg。考虑到整个焚烧工艺系统的经济性,业内人士提出7000kJ/kg经济热值的观点。
3 垃圾焚烧发电的设备
国内目前已建成的生活垃圾发电设施大都采用引进国外垃圾焚烧设备，但进口的焚烧设备在国内应用效果并不好，往往处于非经济运行状况甚至运行后效率低下而面临着大型改造。
3.1 垃圾焚烧锅炉利用效率低下的原因
早期垃圾焚烧锅炉自身热效率较低
早期引进焚烧设备主要解决低热值生活垃圾能够燃烧、减容和无害化处理。限于当时技术条件与客观因素，20世纪80年代国内首次引进的垃圾焚烧锅炉热效率为65%，远低于同年代普通工业锅炉(80%以上)和电站锅炉(90%以上)。由于垃圾燃烧烟气中主要由含氧成分构成腐蚀性气体，对余热锅炉受热面产生高温腐蚀和低温腐蚀;余热锅炉设计难以选择较高蒸汽参数。为避免低温腐蚀，垃圾锅炉排烟温度又不能过低，一般在控制在200℃以上;因而，提高垃圾焚烧锅炉热效率亦受到一定限制。
(2)垃圾焚烧锅炉效率偏低
目前垃圾焚烧锅炉的效率偏低，主要原因有以下三个：一是作为燃料的国内城市生活垃圾目前由于分拣程度不高，高水分、低热值，与西方国家对应设计的燃料参数有较大的差别，在运行后需要额外进行投油或者投煤助燃；二是焚烧锅炉热功率相对较小，蒸发量一般为10t/h，不会超过100t/h，出于经济原因，能量回收措施有局限性。三是机组排汽热能无法充分利用。受天气因素影响，排汽参数不可能低于对应的饱和温度。蒸汽在汽轮机内膨胀做功降压至排汽压力后即进入凝汽器中凝结放热。这部分蒸汽能量难以直接利用，在热力学上称之为不可利用热能，一般占全厂热能损失一半以上。
因而，提高国内垃圾焚烧热能——电能转换效率主要途径有以下三项：一是改善入炉燃料的参数；二通过根据中国国情设计制造焚烧设备，提高垃圾锅炉热效率;三是选择适当的发电工质参数;四是完善本厂热力系统。
4 提高热能利用效率的有效途径
4.1降低生活垃圾入炉前的含水率
(1)根据相关理论推导：垃圾维持自行燃烧需要的最低热值应随垃圾水分的升高而增加,当垃圾含水率分别为40%、48%和55%时,对应的垃圾最低热值分别为7658、7908和 8126kJ/kg。对于采用混合收运的生活垃圾来说,降低生活垃圾的含水率污泥是提高生活垃圾热值的最有效办法。因此在许多生活垃圾焚烧发电厂焚烧炉前设置垃圾池,其很重要的作用就是降低垃圾的含水率。在堆贮的过程中,一部分水分被沥干,一部分水分在近似堆肥化的过程中蒸发流失。天津顺港垃圾焚烧厂原生垃圾在垃圾坑里面贮存5到7天,用抓斗进行翻堆,在夏季含水率从50％～60％降低到30％～48％,低位热值从4180～4600kJ/kg提高到4600～ 5130kJ/kg。
(2)根据相关实验证明：混合原生垃圾在密闭的垃圾仓内,堆高1.5m,通过强制通风,二次翻堆,含水率62%的混合生活垃圾,7天后含水率降至45%左右,垃圾低位热值超过焚烧基本要求值。
4.2提高锅炉热效率，降低散热损失
垃圾焚烧锅炉在正常运行过程中，需将炉水表面含盐分较高的炉水排出，一般在上锅筒设连续排污系统。此外锅炉还在底部设定期排污系统，将炉水底部渣、垢排出。锅炉运行中可设置集中排污扩容热能利用设备，对这因排污带走热量进行有效利用，产生经济效益的同时降低散热损失。
4.3提高锅炉出口蒸汽参数
垃圾发电厂属于小型热力发电厂，发电工质提高压力需提高热力设备承压等级;过高温度需采用价格昂贵的耐高温腐蚀金属材料制造过热器，其整体经济效益不一定经济。因而，一定要测算出设备投入——产出效能比较并与汽轮发电机组相匹配，优选最佳方案。目前国内外大中型垃圾发电厂常选用发电工质参数为4.0MPa/400℃过热蒸汽，发电汽耗率小于6.0kg/(kW·h)。2003年建成的温州第2座垃圾发电厂，采用國产垃圾焚烧锅炉。其蒸汽参数为3.9MPa/450℃，发电汽耗率已接近5.0kg/(kW·h)。已达到当代垃圾电厂国际先进水平。
4.4优化热力系统
由于焚烧炉采用进口设备，而热力系统设备往往在国内采购，在热力系统的设计中，存在一些可利用热能未充分利用，而早期引进的垃圾电厂的蒸汽式空气预热器、除氧器、锅炉给水加热器直接由锅炉减压供汽，未利用其压差发电，直接造成了蒸汽可用能的损失等。
通过优化热力系统，增加热能利用率，合理平衡机组发电能力与对外供热用户需求，尽可能地利用焚烧锅炉提供的热能。
5 结速语
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。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，符合可持续发展的要求。但是由于垃圾焚烧炉产生的烟气具有腐蚀性大，易产生高温腐蚀和低温腐蚀的特点，因此可通过适当选型，降低焚烧锅炉散热损失，对进厂垃圾进行堆酵以沥出其中水分，提高入炉垃圾低位热值等方法和手段提高锅炉热效率。从而也提高了垃圾焚烧发电厂整体的热能利用效率。
参考文献：
[1]吕玉坤，彭鑫 垃圾焚烧发电技术主要问题及其对策 环保技术与装备 2010 No.2
[2]陶文彪，万利 浅谈垃圾发电综合效益前景 技术与市场 第18卷第7期2011年
[3]施庆燕，焦学军，周洪权 欧洲生活垃圾焚烧发电发展现状 环境卫生工程 第18卷
关键词:垃圾焚烧；低位热值；综合能源利用；热能利用效率；
中图分类号：P754.1 文献标识码：A 文章编号：
1引言
近年来，生活垃圾的处理已经成为了经济高速发展的大中型城市的难题，大量的生活垃圾严重污染了环境，影响了市容，制约着城市的进一步发展，作为可以将垃圾体积减小，质量减轻，同时能够进行能量再利用产生经济效益的方法——生活垃圾焚烧发电目前在发达国家所普遍采用。从1988年我国建造第一座垃圾焚烧发电厂之后，发展较为迅速。垃圾焚烧发电厂具有很好的综合效益，符合可持续发展的要求，前景广阔。
2垃圾焚烧发电厂的应用前提
关于是否采用垃圾焚烧发电厂，国家于2000年印发的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》对采用焚烧处理垃圾的最低发热量做了规定：“6.1 焚烧适用于进炉垃圾平均低位热值高于5000kJ/kg、卫生填埋场地缺乏和经济发达的地区。”可见生活垃圾的低位发热量是决定一个城市生活垃圾适不适合采用焚烧法处理技术的关键。一般认为,低位发热量小于3300kJ/kg的垃圾不易采用焚烧处理,介于3300～5000kJ/kg的垃圾可以采用焚烧处理,大于5000kJ/kg的垃圾适宜焚烧处理。
同时，为了确保垃圾的彻底燃烧和控制二恶因的产生，国家于2002年颁布实施的《生活垃圾焚烧污染控制标准》要求生活垃圾的焚烧温度要大于850℃,停留时间要大于2s。根据热量衡算,垃圾进炉低位发热量应达到6280kJ/kg。考虑到整个焚烧工艺系统的经济性,业内人士提出7000kJ/kg经济热值的观点。
3 垃圾焚烧发电的设备
国内目前已建成的生活垃圾发电设施大都采用引进国外垃圾焚烧设备，但进口的焚烧设备在国内应用效果并不好，往往处于非经济运行状况甚至运行后效率低下而面临着大型改造。
3.1 垃圾焚烧锅炉利用效率低下的原因
早期垃圾焚烧锅炉自身热效率较低
早期引进焚烧设备主要解决低热值生活垃圾能够燃烧、减容和无害化处理。限于当时技术条件与客观因素，20世纪80年代国内首次引进的垃圾焚烧锅炉热效率为65%，远低于同年代普通工业锅炉(80%以上)和电站锅炉(90%以上)。由于垃圾燃烧烟气中主要由含氧成分构成腐蚀性气体，对余热锅炉受热面产生高温腐蚀和低温腐蚀;余热锅炉设计难以选择较高蒸汽参数。为避免低温腐蚀，垃圾锅炉排烟温度又不能过低，一般在控制在200℃以上;因而，提高垃圾焚烧锅炉热效率亦受到一定限制。
(2)垃圾焚烧锅炉效率偏低
目前垃圾焚烧锅炉的效率偏低，主要原因有以下三个：一是作为燃料的国内城市生活垃圾目前由于分拣程度不高，高水分、低热值，与西方国家对应设计的燃料参数有较大的差别，在运行后需要额外进行投油或者投煤助燃；二是焚烧锅炉热功率相对较小，蒸发量一般为10t/h，不会超过100t/h，出于经济原因，能量回收措施有局限性。三是机组排汽热能无法充分利用。受天气因素影响，排汽参数不可能低于对应的饱和温度。蒸汽在汽轮机内膨胀做功降压至排汽压力后即进入凝汽器中凝结放热。这部分蒸汽能量难以直接利用，在热力学上称之为不可利用热能，一般占全厂热能损失一半以上。
因而，提高国内垃圾焚烧热能——电能转换效率主要途径有以下三项：一是改善入炉燃料的参数；二通过根据中国国情设计制造焚烧设备，提高垃圾锅炉热效率;三是选择适当的发电工质参数;四是完善本厂热力系统。
4 提高热能利用效率的有效途径
4.1降低生活垃圾入炉前的含水率
(1)根据相关理论推导：垃圾维持自行燃烧需要的最低热值应随垃圾水分的升高而增加,当垃圾含水率分别为40%、48%和55%时,对应的垃圾最低热值分别为7658、7908和 8126kJ/kg。对于采用混合收运的生活垃圾来说,降低生活垃圾的含水率污泥是提高生活垃圾热值的最有效办法。因此在许多生活垃圾焚烧发电厂焚烧炉前设置垃圾池,其很重要的作用就是降低垃圾的含水率。在堆贮的过程中,一部分水分被沥干,一部分水分在近似堆肥化的过程中蒸发流失。天津顺港垃圾焚烧厂原生垃圾在垃圾坑里面贮存5到7天,用抓斗进行翻堆,在夏季含水率从50％～60％降低到30％～48％,低位热值从4180～4600kJ/kg提高到4600～ 5130kJ/kg。
(2)根据相关实验证明：混合原生垃圾在密闭的垃圾仓内,堆高1.5m,通过强制通风,二次翻堆,含水率62%的混合生活垃圾,7天后含水率降至45%左右,垃圾低位热值超过焚烧基本要求值。
4.2提高锅炉热效率，降低散热损失
垃圾焚烧锅炉在正常运行过程中，需将炉水表面含盐分较高的炉水排出，一般在上锅筒设连续排污系统。此外锅炉还在底部设定期排污系统，将炉水底部渣、垢排出。锅炉运行中可设置集中排污扩容热能利用设备，对这因排污带走热量进行有效利用，产生经济效益的同时降低散热损失。
4.3提高锅炉出口蒸汽参数
垃圾发电厂属于小型热力发电厂，发电工质提高压力需提高热力设备承压等级;过高温度需采用价格昂贵的耐高温腐蚀金属材料制造过热器，其整体经济效益不一定经济。因而，一定要测算出设备投入——产出效能比较并与汽轮发电机组相匹配，优选最佳方案。目前国内外大中型垃圾发电厂常选用发电工质参数为4.0MPa/400℃过热蒸汽，发电汽耗率小于6.0kg/(kW·h)。2003年建成的温州第2座垃圾发电厂，采用國产垃圾焚烧锅炉。其蒸汽参数为3.9MPa/450℃，发电汽耗率已接近5.0kg/(kW·h)。已达到当代垃圾电厂国际先进水平。
4.4优化热力系统
由于焚烧炉采用进口设备，而热力系统设备往往在国内采购，在热力系统的设计中，存在一些可利用热能未充分利用，而早期引进的垃圾电厂的蒸汽式空气预热器、除氧器、锅炉给水加热器直接由锅炉减压供汽，未利用其压差发电，直接造成了蒸汽可用能的损失等。
通过优化热力系统，增加热能利用率，合理平衡机组发电能力与对外供热用户需求，尽可能地利用焚烧锅炉提供的热能。
5 结速语
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。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，符合可持续发展的要求。但是由于垃圾焚烧炉产生的烟气具有腐蚀性大，易产生高温腐蚀和低温腐蚀的特点，因此可通过适当选型，降低焚烧锅炉散热损失，对进厂垃圾进行堆酵以沥出其中水分，提高入炉垃圾低位热值等方法和手段提高锅炉热效率。从而也提高了垃圾焚烧发电厂整体的热能利用效率。
参考文献：
[1]吕玉坤，彭鑫 垃圾焚烧发电技术主要问题及其对策 环保技术与装备 2010 No.2
[2]陶文彪，万利 浅谈垃圾发电综合效益前景 技术与市场 第18卷第7期2011年
[3]施庆燕，焦学军，周洪权 欧洲生活垃圾焚烧发电发展现状 环境卫生工程 第18卷