中温中压和中温次高压锅炉在垃圾焚烧发电厂的应用比较

1、中温中压和中温次高压锅炉在垃圾焚烧发电厂的应用比较、中温中压和中温次高压参数比较1.关于蒸汽参数的选择蒸汽参数直接影响到余热锅炉的制造成本、运行成本、热效率和焚烧厂的收益.在垃圾焚烧厂中，余热锅炉的蒸汽参数多选用中温中压工况（4.OMPa,400C），中温次高压工况（5.3Mpa、450c 或 6.5MPa、450C）;在广州李坑垃圾发电一厂则在国内首次采用中温次高压工况（6.5MPa、450C）技术。表 1 中温中压、中温次高压两种工况比较项目5.3Mpa-450c4.0Mpa-400C备注蒸汽输出量97%100%锅炉换热面积113%100%其中：省煤器80%100%蒸发器90%100%水冷

2、壁90%100%过热器170%100%锅炉受压部分重量126%100%营壁厚度小同材质、供水管线路过热蒸汽管线管道、阀门、法兰STPG370S-sch80STPA12S-sch100ASME900PsiSTPG370S-sch40STPA10S-sch80ASME600PsiASM 前准初始投资140%100%25 年维护费310%100%电量输出110%100%25 年总收入100%102%项4r0MT400C2注9T%tOfffc锅炉梅盛而祈其中省煤器越发雉水冷唯过热器113%80%90%LOO%10(H100%100%100%1*锅炉受压部分返国126%10m管壁厚度不同;材腹供水管线过

3、热蒸汽管线管遒.网L法兰STPG370S-sth80SnjA12SschlOOASiiE900PsiSlPG3TOS-sch4CSTrnos-schsoASJrfEGOOPsi11ASME标准初始投贡140%100%25年罐护费3m14MH1_3,-J-电能输出1110%100J25年总收入_10M1021fcd当蒸汽温度超过 400c 时，高温腐蚀加重，特别是过热器的高温防腐问题更为严重.表2蒸汽温度为400c及450c时的腐性情况蒸汽温度450c400C材质碳钢SUS310高银合金碳钢SUS310腐蚀速度（推算值）约 2.5mm/年约 0.9mm/年约 0.6mm/年约 1.2mm/年约

4、0.3mm/年腐蚀余量3mm3mm3mm3mm3mm推算寿命约 1 年约 3 年约 5 年约 2.5 年约 10 年熊汽温度450U400c林城fltftSUS310高媒合金SUS3W腐幽度,MO）二二的zatt/年坪0,9mBi年的色加;年约12W用注心1Ji%Wla词*(I1RI|*rLill.111d3m加19M1的1年；另3年为5年！石25年的10年上述两种工况的比较是在一定外部条件下的粗略估算。不同的条件，上述的比率会有不同，但对比的趋势是相近的。在售电收入方面，次高温高压方案有利，但锅炉设备费及运营维修费用较高.综合 25年运行情况，两种工况的经济效果基本相当。因此，国内外已建成的

5、垃圾焚烧厂中，其余热锅炉约 90%以上采用中温中压参数。近年来，由于优质耐腐蚀材料使用于过热器（如高馍合金钢的应用），延长了过热器的寿命，虽然一次性投资较高，但综合经济效益较好.因此，中温次高压次高温参数的应用有增加趋势。1、中温中压和中温次高压锅炉属于同等技术水平中温中压和中温次高压锅炉属于同等技术水平，中温次高压并非代表技术水平的进步，例如：德国作为垃圾焚烧发电技术的输出地，也经历了“蒸汽参数由高到低，最后稳定在 400C”的过程。目前仅有广州李坑一厂采用了中温次高压技术。德国：由高到低基本稳定在 400C,美国：由低到高近年来稳定在 450C,日本：由低到高基本稳定在 400C,并正在尝

6、试 500Co 东南亚：基本为 400C。2、中温次高压并非是提高发电量的唯一途径1）、广州李坑一厂采用中温次高压锅炉技术：2006 年广州李坑一厂垃圾热值为 55005600kj/kg,每吨垃圾发电量为 350360kwh;2）、中山中心组团垃圾焚烧发电厂采用中温中压技术：中山中心组团垃圾热值为 5500kj/kg,每吨垃圾发电量为 350kwh;3）、台湾全部采用中温中压技术，台湾中鼎工程股份有限公司提供的台湾 2005 年统计数据：垃圾热值7700kj/kg,每吨垃圾发电量 470kwh;热值 9000kj/kg,每吨垃圾发电量 570kwh。广州李坑一厂中山中心组团垃圾发电厂台湾中鼎工

7、程公司焚烧炉种类三菱马丁机械式炉排二菱马丁机械式炉排机械式炉排余热锅炉中温次高压技术中温中压技术中温中压技术垃圾低位热值（2006 年）55005600kj/kg5500kj/kg7700kj/kg蒸汽参数6.5MPa、450C4.0MPa、400c4.0MPa、400C每吨垃圾发电量Kwh/t（2006 年）350-360kwh350kwh570kwh3、中温次高压技术存在较大的风险由于中温次高压技术提高了蒸汽参数，导致：1）、对过热器材料要求高，管壁厚度增加，导致总投资和成本上升（约增加 4000 万元投资）；2）、对过热器的腐蚀高，导致使用寿命减少，更换频率高，增加维护成本（每次更换约

8、500 万元）；3）、导致每年维护时间无法控制，同时在运营中，必须注意监测过热器寿命，并保证在焚烧炉检修期间完成过热器的更换；因此应注意中温次高压的运行和维护风险。4、社会效应垃圾焚烧发电厂是为政府提供长期稳定可靠的生活垃圾处理服务，垃圾处理的环保性和长期可靠性是作为当地政府和投资人首先考虑的问题。如果因频繁更换过热器而影响设备正常和安全运行，将会影响市政服务的社会效益。李坑一厂中温次高压锅炉设备简要特性焚烧炉主要设备和设计规范制造厂家焚烧炉炉排形式每台焚烧炉额定处理垃圾量进炉垃圾低位发热量设计值不投油垃圾最低热值炉膛出口烟气温度锅炉年连续运行时间热灼减率燃料种类余热炉主要设备和设计规范制造厂

9、家型号8000h850（与杭州锅炉厂合作）SLC450-6.5/450城市生活垃圾杭州锅炉厂余热炉形式每台余热锅炉额定蒸发量过热器出口蒸汽压力过热器出口蒸汽温度汽包工作温度汽包工作压力汽包设计压力给水温度给水压力一次进风量一次风进炉温度二次进风量二次进风温度排烟温度过热器前烟温锅炉出口排烟气量省煤器出口烟气含量：水（重量百分比、湿）氧（体积百分比、干）密度（公斤/标准立方米）锅炉效率（清洁锅炉）3 燃料（生活垃圾）分析三菱单筒式，自然循环6.5MPa4502626.7MPa6.8MPa1259.0Mpa54,660Nm25018,220Nm2220091588,630Nm12.168%12%1

10、.2480%3.1 李坑生活垃圾组分（应用基）%水分 45.16灰渣 13.98可燃物 40.863.2 李坑垃圾设计特征（）C21.25H2.94。哄它成分 15.16N0.78S0.20CI0.53垃圾数量（吨/天）450低热值 7,500Kj/kg4 燃用油料及油质分析点火及助燃用油采用轻柴油.点火用液化石油气5 主要参数给料炉排（日本三菱）给料液压缸数量 4型式Z47.46t/hC(-5/+10)C3/hc3/hcC230Cc3/h组/台液压推杆液压缸最大热负荷平均垃圾停留时间驱动方式炉排液压缸数量型式炉排速度炉排行程液压油缸工作压力材料（主要零件）灰渣辐型式数量灰渣辐液压缸数量型式转

11、速驱动方式辑子外径辐子长度材料（主要零件）油燃烧器：后燃烧器有二台炉排轴承自动润滑机液压驱动组/台液压推杆液压缸400 秒/循环4tl420mm三菱平炉型个组/台液压推杆炉排炉排液压站6 料斗设计参数设计数据1:焚烧装置单位数据料斗给料炉排总宽度炉排行程炉排前进速度液压油缸工作压力材料（主要零件）5.2 燃烧炉排数量型式每列炉排、炉条的台梯数9530mm正常运行最大行程40200300mm1300mm240 秒/循环10MPaJISSS400(列/台倾斜多级往复炉排13普通热轧钢结构）铭铸件每列炉条数每台锅炉炉排数量炉排宽度炉排长度炉排倾角199889480mm7170mm26炉排面积67.9

12、7m炉排燃烧速率275kg/m2.h800kw/m60min7510MpaJISSS400(普通热轧钢结构）铭铸件10 转/分液压式4tl468mm4tl9640mmJISSS400（普通热轧钢结构）铭铸件,左右侧各一台辅助燃烧器 4 台套2 台套2 台套长度米Z6.0宽度米10.06高度米gM0容积立方米90垃圾给料斗在房间地板平面以上的垂直高度米1.0料斗壁在水平方向上的倾角度435料斗钢板材料低碳钢（SS400W 同类材料）可更换衬板材料S-TEN-2 或同类材料料斗钢板厚度12可更换衬板厚度12滑槽长度1000宽度g9400高度3900焚烧炉垃圾进料槽进 M 房间地板平面以上的垂直高度

13、7000垃圾滑槽在水平方向上的倾角度80(78)材料低碳钢 （SS40减同类材料）材料厚度12垃圾水平测量装置类型超声波型或传导感测型水冷套板厚度6每小时焚烧 18.75 吨废料时的设计最大耗水量（温度从 40 摄氏度升高到 48 摄氏度）立方米/小时0.2（每个锅炉）挡板驱动类型.液压油缸关于中温中压和中温次高压的实际运营状况比较由于广州和深圳在地域、气候、垃圾组分、垃圾热值等方面都较为接近，特选取深圳平湖垃圾焚烧发电一厂（中温中压技术）2007 年全年的生产运营汇总数据与李坑一厂（中温次高压技术）2007 年全年的生产运营汇总数据进行对比分析：2007 年李坑一厂和深圳平湖一厂运营数据对比

14、序号项目广州李坑一厂深圳平湖一厂备注1规模2X520T/D+1X22MW3X225T/D+1X12MW2焚烧炉类型机械炉排炉机械炉排炉3参数级别中温次高压中温中压4设计点垃圾热值7500KJ/kg5650KJ/kg5年均垃圾热值5800KJ/kg5950KJ/kg估测值6处理垃圾量（万吨）35.523.237发电量（万 kw.h）12427.989438上网电量（万 kw.h）10004.573679厂用电率（%19.517.610单吨垃圾发电量（kw.h）35038511单吨垃圾上网电量（kw.h）281.8317注：1、表中的处理垃圾量为进炉垃圾量；2、上表中两个厂的投产时间均为 200/

15、下半年，运行周期接近；3、深圳平湖一厂设计时的垃圾热值取点是偏低的，对后续的运营也造成了一定的影响分析：1、中温次高压的效率优势在垃圾热值未能达到设计点时不能得以很好体现；2、以李坑二厂为例，设计点的垃圾热值为 6800KJ/kg,这是从整体 BO 调期以及经济发展带动垃圾热值的提升，是估测 810 年后的垃圾热值为基准点，中温中压技术在现阶段垃圾整体热值不是很高的即定条件下，对垃圾热值波动性的适应能力要强于中温次高压技术；3、李坑一厂的检修周期基本为 3 个月，这与国内一些采用全国产化设备的垃圾焚烧厂的运营周期基本差不多，没有显示出设备档次高起点垃圾电厂的运营周期优势（深圳南山垃圾发电厂采用

16、的是西格斯设备，中温中压，其检修周期为 56 个月），每次检修时都对过热器及其他受热面进行全面清理，这对保护受热面是有非常大的作用的。李坑一厂每次检修的周期基本为 7 天，若以此周期来衡量李坑二厂：李坑二厂单炉处理量为 750 吨,一次检修为7 天， 一年为 28 天， 较之一年 14 天的检修时间要少处理 5250 吨垃圾， 三台炉就要少处理 15750吨垃圾，且不说由此而影响的经济效益，单就社会效益而言，定会使投资方承担不小的压力。李坑一厂由于是政府投资建设的项目，主体模式不同且总体处理量不大，其所处理的垃圾量占广州市垃圾总量的比重较小，检修周期短而影响社会效益的弊端暂时不会体现。4、李坑

17、一厂主蒸汽温度的运行点基本在 430c 左右，未能达到设计的 450C,按照金属材质的特性，在高温腐蚀区域，管壁温度每升高一度，其高温腐蚀的速率将增加 2%由此可见，李坑一厂目前过热器的状况较设计要理想很多，是有很多客观的因素存在的，同时其中温次高压技术的经济优势也由于受到其他因素的影响而未能完全体现，达到与所增加的设备投资相匹配的经济效益。广州环保投资有限公司（筹）：何徐顺关于李坑二厂两种参数的分析比较序号比较项目中温中压技术 A中温次高压技术 B备注1参数4.0MPa,400c6.5MPa,450c2电厂2225%2426%效率3可靠性安全、可靠安全、可靠4建设成本差别0 万元/初期+28

18、50 万元/初期基于 A 增量5运行电耗差别0 万元/年+144 万元/年基于 A 增量6运行备件差别0 万元/年+400 万元/年基于 A 增量7运行收益差别0 万元/年+1300 万元/年基于 A 增量 BO 调期平均8总体经济效益0 万元/年+756 万元/年基于 A 增量未巧虑财务费用9过热器使用寿命4X8000H2X8000H估测实际运行周期10经济收益分析中温次局压技术按 2 年更换一次局温过热器，成本为 900 万（含直接成本和间接成本） ， 2 年间中温次高压比中温中压多收入 1512万元，实际每年增加收入：（1512-900）/2=306 万元分析说明：1、中温中压技术和中温

19、次高压技术本身在我国都是很成熟的技术；2、中温中压和中温次高压参数的垃圾焚烧余热锅炉，主要差别是在受热面的材质，特别是过热器，一般认为蒸汽温度 430c 是垃圾焚烧锅炉过热器选用材质的分界线，且两种材质的价格相差较大；3、上表中的经济分析，尚未考虑如李坑一厂类似的运营方式，为减缓受热面的腐蚀而缩短运行周期所造成的经济损失；4、从上表中可以看出，中温次高压技术的优势并未能很好地体现，增加的效益与初期投资的增加比率不一致，这主要是由垃圾热值达不到设计要求所引起的。垃圾焚烧炉热值设计点的选择是着眼于长远，着眼于整个 BO 调期，在项目投产前期，垃圾热值必然是无法达到设计点的要求，这也就是对中温次高压

20、技术的效率优势不能很好体现的根本原因；5、由于我国现有的垃圾焚烧发电设备成熟技术都集中在中温中压技术上，又有一套成熟的中温中压运行管理经验，而中温次高压技术在我国才刚起步，运行维护经验不足，使蒸汽参数提高带来的收益将低于预期。由于中温次高压技术的设备初投资高，投资回收年限将增长，增加了投资的投资风险，降低了投资回报率；6、截止目前全国单台处理能力最大的垃圾焚烧炉（800 吨/炉.天）采用的是中温中压技术，另外，国内尚未有一个 BOT 形式的垃圾焚烧发电厂采用中温次高压技术，由此可见在现阶段，中温次高压的垃圾焚烧发电系统对于 BOT 投资人来说还是存在一定的风险的。7、从我国目前的技术发展趋势来

21、看，随着制造水平的提高和耐腐蚀材料的应用，以及垃圾分类收集的进一步完善，这使锅炉过热器耐腐蚀能力的进一步提高成为可能，因主蒸汽参数的提高带来的发电收益将会提高，对大容量焚烧炉尤为明显，中温次高压技术在我国大容量垃圾焚烧炉上是一个发展趋势。但从上述分析也可以看出，目前作为 BOT 项目采用中温次高压技术存在较大的风险，因此建议在李坑二厂项目中还是采用成熟的中温中压技术， 待我们掌握了从 BWV 引进的垃圾焚烧技术及烟气控制技术以及有了一定的大容量垃圾焚烧炉的运行经验后，在各项因素都齐备的基础上可以在以后的项目中采用中温次高压技术。广州环保投资有限公司（筹）：何徐顺影响垃圾焚烧发电厂效率主要因素的

22、分析随着经济迅速发展，人民生活水平的提高，城市生活垃圾量增长迅速，我国每年以6%8%的速度增长，预计 2000 年全国城市垃圾产出量将达 14 亿 t。因此，如何有效地对城市生活垃圾进行净化处理，已成为人们广泛关注的问题。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，美国、欧洲、日本等发达国家已开始大量应用，并产生了良好的环保效益与经济效益。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，被认为是我国处理城市生活垃圾的一个重要方向。城市生活垃圾焚烧发电厂由于有自己的特点，发电效率比现代化火电厂低得多，本文对其主要影响因素进行分析。在技术上及经济上可行的情况

23、下，提高发电效率，是垃圾发电产业的研究课题之一2 焚烧锅炉效率的影响在垃圾焚烧锅炉中，将垃圾中的化学能转换为蒸汽中的热能，其能量转换效率（以 0 表示）即焚烧锅炉效率，比现代火电厂锅炉效率低得多。=1aX0，其中华为燃烧效率,即化学能转换为烟气中热能的百分比；71b 为热能回收效率，即烟气中热能转换为蒸汽中热能的百分比。表 1 列出两种电厂的比较。表1现代垃圾焚烧发电厂与现代火电厂能信我控的比坡1一）现代短段续烧现代火晅发电厂厂垃圾化学法一俄气把他”）85造成垃圾焚烧锅炉效率偏低的原因有：（1）城市生活垃圾的高水份、低热值；（2）焚烧锅炉热功率相对较小，蒸发量一般为 10t/h,不会超过 10

24、0t/h,出于经济原因，能量回收措施有局限性；（3）垃圾焚烧后烟气中含灰尘及各种复杂成份，带来燃烧室内热回收的局限性等。垃圾焚烧锅炉的效率还取决于焚烧方式：炉排炉、流化床炉、热解炉等；也与辅助燃料（煤）量与垃圾处理量比值有关。浙江大学热能工程研究所开发了城市生活垃圾异重循环流化床焚烧新技术，示范焚烧锅炉建于余杭锦江热电公司，日处理垃圾 150t,经测定，焚烧锅炉效率为 81.3%,燃烧效率达 90%以上。国际上应用的炉排式焚烧锅炉，具锅炉效率最高水平为德国（80%）,日本三菱公司较低（63%）”二3 蒸汽参数的影响垃圾焚烧锅炉生产的蒸汽其参数偏低，原因如下：（1）焚烧锅炉的热功率较小，在同锅炉

25、效隼X中76容量的小型火电厂中也同样不会应用高压蒸汽参数；（2）焚烧锅炉燃烧气体中含有的氯化物盐类会引起过热器的高温腐蚀。在日本通常将焚烧锅炉的蒸汽参数设计为 2.94MPa、300c 以下；在欧洲与美国，过热器管材应用低合金钢与高锲合金，蒸汽参数一般不超过 4.5MPa450C；国际上作为发展方向，今后向高温高压化（9.8MPa、500C）发展。深圳市政环卫综合处理厂是我国第一家采用焚烧工艺处理城市生活垃圾并用其热能进行发电与供热的工厂，安装 2 台日本三菱重工炉排式焚烧锅炉，每台可供 1.6MPa 饱和蒸汽 12t/h,后经技改后，每台可供 1.4MPa、350c 过热蒸汽 10.7t/h

26、。此工厂采用二炉一机运行方式，日处理圾 300400t,发电 3000kW0同一工厂的 3 号焚烧锅炉是杭州锅炉厂引进三菱重工技术制造的首台产品，垃圾处理量 150t/d,生产 1.5MPa、350c 过热蒸汽 10.65t/h。总之，深圳市的我国第一座垃圾焚烧发电厂其蒸汽参数是偏低的，但原有 2 台炉经改进设计，改变过热器布置位置，使其处于烟气入口温度不太高的区域，从而过热蒸汽温度提高至 350Co浙江大学热能工程研究所研究开发了异重循环流化床焚烧锅炉，与杭州锦江集团合作建成了余杭锦江热电公司垃圾焚烧发电厂，并在此基础上应用此技术由我院设计山东范泽垃圾焚烧发电厂，焚烧锅炉应用合理设计的过热器，蒸汽参数是 3.82MPa、450C,比深圳炉排炉提高了很多，在国际上也属先进水平。4 汽轮机型式及其热力系统的影响深圳市环卫综合处理厂的原设计，以处理垃圾为主，忽视了热能的回收利用，在汽轮机型式及其热力系统方面存在着多方面的不合理性：（1）2 台炉排式焚烧锅炉，每台每小时可外供1.6MPa 饱和蒸汽 12t,仅配一台 500kW 背压汽轮发电机组，连厂用电都不够；（2）汽轮机进汽为饱和蒸汽，背压为 0.03MPa,汽耗率高达 17kg/kWh,此背压机排汽不外供其它热用户，而直接进入凝汽器造成热能损失，焚烧炉生产的多余蒸汽直接被高压凝汽器凝结，损失