城市生活垃圾所造成的生態(tài)、環(huán)境污染已成為一個社會問題，日益引起人們的關注和重視，對其進行減量化、資源化、無害化處理，既是人類環(huán)境保護的需要，也是社會發(fā)展對有價值物質(zhì)回收利用的需要。垃圾的焚燒法處理，由于無害化程度高、減容量大、可以回收熱量、處理及時等一系列優(yōu)點而備受關注，在國內(nèi)外很多城市已將焚燒作為城市生活垃圾消納的主要手段。針對垃圾焚燒發(fā)電廠生產(chǎn)運行及社會公共服務的重要性，對生產(chǎn)系統(tǒng)運行工況、垃圾特性、蒸汽旁路系統(tǒng)運行工況進行的分析對比。

1 概述

寧波楓林綠色能源開發(fā)有限公司設計日處理量1950噸，配套三臺德國進口順推階梯式焚燒爐、2臺6000kW汽輪發(fā)電機組及配套系統(tǒng)。項目于2002年元月正式投產(chǎn)，是全國第一個千噸規(guī)模、運行良好的垃圾焚燒發(fā)電廠。鑒于生活垃圾焚燒發(fā)電的主要生產(chǎn)特點及特殊運行工況的要求，除常規(guī)發(fā)電廠蒸汽系統(tǒng)外，一般還須考慮汽水旁路系統(tǒng)，并考慮與之相適應的運行方式。這些配置是生活垃圾焚燒發(fā)電的典型工藝，也是垃圾焚燒發(fā)電廠區(qū)別于常規(guī)小型火力發(fā)電廠的重要特點。

2 汽水旁路系統(tǒng)典型構成及特點

針對垃圾焚燒發(fā)電廠停機不停爐的工藝特點，汽輪機系統(tǒng)一般都考慮設置旁路系統(tǒng)。通常采用的汽輪機旁路系統(tǒng)一般有兩種典型構成，一種是“旁路減溫減壓器+汽輪機及旁路公共凝汽器”;另一種是“旁路減溫減壓器+旁路高壓凝汽器”。

2.1“旁路減溫減壓器+汽輪機及旁路公共凝汽器”的系統(tǒng)特點

這種系統(tǒng)一般應用在設置在2臺以上汽輪機的垃圾電廠中，當任何一臺汽輪機停機時，鍋爐均可在額定負荷下運行，另一臺運行著的汽輪機應盡可能增加進汽量以多發(fā)電，同時多余的新蒸汽通過汽輪機旁路系統(tǒng)排入運行著的凝汽器。該旁路系統(tǒng)主要由旁路減溫減壓器系統(tǒng)+低負荷減溫減壓器系統(tǒng)+減溫水系統(tǒng)等組成，新蒸汽通過減溫減壓后排入凝汽器，此時凝汽器背壓會相應提高。由于事故狀態(tài)下凝汽器內(nèi)的蒸汽溫度和壓力值均超過常規(guī)運行的數(shù)倍，所需的冷卻水量和冷卻面積也大幅增加，因此凝汽器需作特殊設計和制造。另外需設置低負荷減溫減壓器系統(tǒng)，當汽輪機停機時，新蒸汽經(jīng)過減溫減壓裝置后一路進入空氣預熱器加熱空氣，另一路作為加熱蒸汽進入除氧器。此方案系統(tǒng)簡單，配套輔助設備少，占地面積小，相應循環(huán)冷卻水和凝結水系統(tǒng)也比較簡單，可節(jié)省運行維護費用。但凝汽器及凝結水系統(tǒng)均屬于非標設計，對設備的設計及制造提出了更高的要求。典型工程案例上海浦西江橋垃圾發(fā)電廠。

2.2“旁路減溫減壓器+旁路高壓凝汽器”的系統(tǒng)特點

與上一方案相比，本方案系統(tǒng)較為復雜，除了設置旁路減溫減壓器系統(tǒng)+低負荷減溫減壓器系統(tǒng)+減溫水系統(tǒng)外，還需要配套旁路高壓凝汽器及其循環(huán)冷卻水、旁路凝結水系統(tǒng)+旁路射水抽氣系統(tǒng)。當汽輪機停機時，焚燒爐同樣在額定負荷下運行，所產(chǎn)生的新蒸汽直接經(jīng)過減溫減壓后進入旁路高壓凝汽器冷凝為旁路凝結水。旁路凝結水通過旁路凝結水系統(tǒng)進入汽水系統(tǒng)凝結水母管，再進入除氧器。汽機停機同時開啟低負荷減溫減壓器系統(tǒng)，新蒸汽經(jīng)過減溫減壓后進入除氧加熱蒸汽管和空氣預熱器，分別用于鍋爐給水除氧加熱和焚燒爐 級空氣預熱器，以保證焚燒爐、余熱鍋爐和除氧器的正常運行。此方案旁路系統(tǒng)處于熱態(tài)備用狀態(tài)，事故時切換投入運行時間短，切換所需時間和汽輪機降負荷從100%至零負荷所需時間基本一致，汽機負荷可以滿足從零負荷到滿負荷的調(diào)節(jié)范圍，系統(tǒng)運行的可靠性是相當有保障的。但是本系統(tǒng)需要設置汽輪機主凝汽器和旁路高壓凝汽器各一套，主凝汽器射水抽氣系統(tǒng)和旁路高壓凝汽器射水抽氣系統(tǒng)各一套，相對于前一種方案系統(tǒng)較為復雜。另外，由于旁路減溫減壓器和高壓凝汽器均處于熱態(tài)備用的狀態(tài)，高壓凝汽器內(nèi)需保持一定的真空度，以保證經(jīng)過減溫減壓器后的飽和蒸汽能迅速進入高壓凝汽器被冷卻。典型工程案例廣州李坑垃圾發(fā)電廠。

2.3兩種方案的比較

上述兩種典型構成各有特點。“旁路減溫減壓閥+汽輪機及旁路系統(tǒng)公共凝汽器”方案設備數(shù)量較少，占地面積較小，但汽輪機排汽接管上必須設置密封性能很高的矩形排汽逆止閥，以保證汽輪機停機檢修時，嚴密關閉逆止閥，避免公共凝汽器中的蒸汽倒流至汽缸;另外，公共凝汽器本體要求能夠同時承受來自不同方向、不同溫度、不同壓力的汽輪機排汽和旁路減溫減壓閥二次蒸汽的沖擊;由此，這對公共凝汽器和矩形逆止閥的制造要求相當高，國內(nèi)技術難以完成，設備均需依賴進口，導致工程投資費用激增。而“旁路減溫減壓閥+旁路凝汽器” 方案對汽輪機主凝汽器和旁路凝汽器的制造要求按常規(guī)，雖然增加了旁路凝汽器、旁路抽真空系統(tǒng)、旁路循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和旁路凝結水系統(tǒng)各一套，而且占地面積較大，但整套系統(tǒng)運行的可靠性和經(jīng)濟性是相當有保障的，并已在運行中得到證實，而且工程投資費用相對較低。

3汽水系統(tǒng)運行方式

3.1二臺焚燒爐+余熱鍋爐在額定或負荷正常波動范圍內(nèi)運行，余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽全部用于發(fā)電而送入汽輪機，電網(wǎng)接受機組滿負荷或負荷略有波動地運行，汽輪機的電動主汽閥和自動主汽閥全開，調(diào)節(jié)汽閥在壓力控制模式下，即主蒸汽母管壓力由汽輪機調(diào)節(jié)汽閥控制，汽輪機在額定負荷或正常波動范圍內(nèi)運行，使得機組盡可能地多發(fā)電獲得更好的經(jīng)濟效益。

3.2汽水旁路系統(tǒng)運行，汽輪機停機。二臺焚燒爐+余熱鍋爐可在額定或負荷正常波動范圍內(nèi)運行，汽輪發(fā)電機組解列，關閉汽輪機的電動主汽閥和自動主汽閥，調(diào)節(jié)汽閥全關，關閉汽輪機抽汽逆止閥，汽水旁路系統(tǒng)減溫減壓閥系統(tǒng)和低負荷減溫減壓系統(tǒng)投入運行。來自余熱鍋爐的過熱蒸汽經(jīng)旁路減溫減壓閥系統(tǒng)的減溫減壓后，進入旁路凝汽器，凝結水由旁路凝結水泵送入除氧器，除氧后給水經(jīng)給水泵升壓后送回余熱鍋爐。此運行方式下，主蒸汽母管壓力由旁路減溫減壓閥控制。少量過熱蒸汽經(jīng)過低負荷減溫減壓系統(tǒng)的減溫減壓，一部分進入焚燒鍋爐空氣預熱器，把經(jīng)過空氣預熱器的空氣加熱，之后排人全廠疏水系統(tǒng);另一部分蒸汽進人除氧器，用于余熱鍋爐給水的除氧加熱。

3.3汽水旁路系統(tǒng)運行，汽輪機降負荷孤網(wǎng)運行，僅帶廠用電孤島運行。二臺焚燒爐+余熱鍋爐可在額定或負荷正常波動范圍內(nèi)運行，汽輪機電動主汽閥和自動主汽閥全開，調(diào)節(jié)汽閥在速度控制模式下，保持恒定的廠內(nèi)用電系統(tǒng)頻率，控制全廠發(fā)電量恰好等于廠內(nèi)總耗電量。多余的過熱蒸汽經(jīng)旁路減溫減壓閥系統(tǒng)的減溫減壓后，進入旁路凝汽器，凝結水由旁路凝結水泵送人除氧器，除氧后給水經(jīng)給水泵升壓后送回余熱鍋爐。由于汽輪機負荷很低，汽輪機的第一級非調(diào)整抽汽壓力過低，汽量及其壓力不能滿足鍋爐空氣預熱器和除氧加熱的蒸汽需求，此時需聯(lián)鎖開啟旁路的低負荷減溫減壓系統(tǒng)，提供除氧加熱蒸和空氣預熱器用蒸汽。

結語

綜述分析，垃圾發(fā)電蒸汽旁路系統(tǒng)在垃圾處理的全過程中起到了至關重要的作用，是生活垃圾處理的連續(xù)、安全、穩(wěn)定運行的重要保障，從而更好的解決焚燒生產(chǎn)運行中特殊情況下的垃圾處理矛盾。在蒸汽系統(tǒng)的技術改造方案的選擇上，選用可靠經(jīng)濟的技術方案，從而提高生產(chǎn)系統(tǒng)運行的連續(xù)性、可靠性。