王斌

(寧波楓林綠色能源開發(fā)有限公司，浙江 寧波 315822)

1 概述

寧波楓林綠色能源開發(fā)有限公司設(shè)計(jì)日處理量1950噸，配套三臺(tái)德國進(jìn)口順推階梯式焚燒爐、2臺(tái)6000kW汽輪發(fā)電機(jī)組及配套系統(tǒng)。項(xiàng)目于2002年元月正式投產(chǎn)，是全國第一個(gè)千噸規(guī)模、運(yùn)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(diǎn)及特殊運(yùn)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(yīng)的運(yùn)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(diǎn)。

2 汽水旁路系統(tǒng)典型構(gòu)成及特點(diǎn)

針對(duì)垃圾焚燒發(fā)電廠停機(jī)不停爐的工藝特點(diǎn)，汽輪機(jī)系統(tǒng)一般都考慮設(shè)置旁路系統(tǒng)。通常采用的汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)一般有兩種典型構(gòu)成，一種是“旁路減溫減壓器+汽輪機(jī)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(jī)及旁路公共凝汽器”的系統(tǒng)特點(diǎn)

這種系統(tǒng)一般應(yīng)用在設(shè)置在2臺(tái)以上汽輪機(jī)的垃圾電廠中，當(dāng)任何一臺(tái)汽輪機(jī)停機(jī)時(shí)，鍋爐均可在額定負(fù)荷下運(yùn)行，另一臺(tái)運(yùn)行著的汽輪機(jī)應(yīng)盡可能增加進(jìn)汽量以多發(fā)電，同時(shí)多余的新蒸汽通過汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)排入運(yùn)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(fù)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(shí)凝汽器背壓會(huì)相應(yīng)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(yùn)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(shè)計(jì)和制造。另外需設(shè)置低負(fù)荷減溫減壓器系統(tǒng)，當(dāng)汽輪機(jī)停機(jī)時(shí)，新蒸汽經(jīng)過減溫減壓裝置后一路進(jìn)入空氣預(yù)熱器加熱空氣，另一路作為加熱蒸汽進(jìn)入除氧器。此方案系統(tǒng)簡單，配套輔助設(shè)備少，占地面積小，相應(yīng)循環(huán)冷卻水和凝結(jié)水系統(tǒng)也比較簡單，可節(jié)省運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。但凝汽器及凝結(jié)水系統(tǒng)均屬于非標(biāo)設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)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(diǎn)

與上一方案相比，本方案系統(tǒng)較為復(fù)雜，除了設(shè)置旁路減溫減壓器系統(tǒng)+低負(fù)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(jié)水系統(tǒng)+旁路射水抽氣系統(tǒng)。當(dāng)汽輪機(jī)停機(jī)時(shí)，焚燒爐同樣在額定負(fù)荷下運(yùn)行，所產(chǎn)生的新蒸汽直接經(jīng)過減溫減壓后進(jìn)入旁路高壓凝汽器冷凝為旁路凝結(jié)水。旁路凝結(jié)水通過旁路凝結(jié)水系統(tǒng)進(jìn)入汽水系統(tǒng)凝結(jié)水母管，再進(jìn)入除氧器。汽機(jī)停機(jī)同時(shí)開啟低負(fù)荷減溫減壓器系統(tǒng)，新蒸汽經(jīng)過減溫減壓后進(jìn)入除氧加熱蒸汽管和空氣預(yù)熱器，分別用于鍋爐給水除氧加熱和焚燒爐 級(jí)空氣預(yù)熱器，以保證焚燒爐、余熱鍋爐和除氧器的正常運(yùn)行。此方案旁路系統(tǒng)處于熱態(tài)備用狀態(tài)，事故時(shí)切換投入運(yùn)行時(shí)間短，切換所需時(shí)間和汽輪機(jī)降負(fù)荷從100%至零負(fù)荷所需時(shí)間基本一致，汽機(jī)負(fù)荷可以滿足從零負(fù)荷到滿負(fù)荷的調(diào)節(jié)范圍，系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性是相當(dāng)有保障的。但是本系統(tǒng)需要設(shè)置汽輪機(jī)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(duì)于前一種方案系統(tǒng)較為復(fù)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(jìn)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(gòu)成各有特點(diǎn)?！芭月窚p溫減壓閥+汽輪機(jī)及旁路系統(tǒng)公共凝汽器”方案設(shè)備數(shù)量較少，占地面積較小，但汽輪機(jī)排汽接管上必須設(shè)置密封性能很高的矩形排汽逆止閥，以保證汽輪機(jī)停機(jī)檢修時(shí)，嚴(yán)密關(guān)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(shí)承受來自不同方向、不同溫度、不同壓力的汽輪機(jī)排汽和旁路減溫減壓閥二次蒸汽的沖擊；由此，這對(duì)公共凝汽器和矩形逆止閥的制造要求相當(dāng)高，國內(nèi)技術(shù)難以完成，設(shè)備均需依賴進(jìn)口，導(dǎo)致工程投資費(fèi)用激增。而“旁路減溫減壓閥+旁路凝汽器”方案對(duì)汽輪機(jī)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(jié)水系統(tǒng)各一套，而且占地面積較大，但整套系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性是相當(dāng)有保障的，并已在運(yùn)行中得到證實(shí)，而且工程投資費(fèi)用相對(duì)較低。

3 汽水系統(tǒng)運(yùn)行方式

3.1 二臺(tái)焚燒爐+余熱鍋爐在額定或負(fù)荷正常波動(dòng)范圍內(nèi)運(yùn)行，余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽全部用于發(fā)電而送入汽輪機(jī)，電網(wǎng)接受機(jī)組滿負(fù)荷或負(fù)荷略有波動(dòng)地運(yùn)行，汽輪機(jī)的電動(dòng)主汽閥和自動(dòng)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(jī)調(diào)節(jié)汽閥控制，汽輪機(jī)在額定負(fù)荷或正常波動(dòng)范圍內(nèi)運(yùn)行，使得機(jī)組盡可能地多發(fā)電獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 汽水旁路系統(tǒng)運(yùn)行，汽輪機(jī)停機(jī)。二臺(tái)焚燒爐+余熱鍋爐可在額定或負(fù)荷正常波動(dòng)范圍內(nèi)運(yùn)行，汽輪發(fā)電機(jī)組解列，關(guān)閉汽輪機(jī)的電動(dòng)主汽閥和自動(dòng)主汽閥，調(diào)節(jié)汽閥全關(guān)，關(guān)閉汽輪機(jī)抽汽逆止閥，汽水旁路系統(tǒng)減溫減壓閥系統(tǒng)和低負(fù)荷減溫減壓系統(tǒng)投入運(yùn)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(jìn)入旁路凝汽器，凝結(jié)水由旁路凝結(jié)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(yùn)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(fù)荷減溫減壓系統(tǒng)的減溫減壓，一部分進(jìn)入焚燒鍋爐空氣預(yù)熱器，把經(jīng)過空氣預(yù)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(jìn)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(yùn)行，汽輪機(jī)降負(fù)荷孤網(wǎng)運(yùn)行，僅帶廠用電孤島運(yùn)行。二臺(tái)焚燒爐+余熱鍋爐可在額定或負(fù)荷正常波動(dòng)范圍內(nèi)運(yùn)行，汽輪機(jī)電動(dòng)主汽閥和自動(dòng)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(jìn)入旁路凝汽器，凝結(jié)水由旁路凝結(jié)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(jī)負(fù)荷很低，汽輪機(jī)的第一級(jí)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(yù)熱器和除氧加熱的蒸汽需求，此時(shí)需聯(lián)鎖開啟旁路的低負(fù)荷減溫減壓系統(tǒng)，提供除氧加熱蒸和空氣預(yù)熱器用蒸汽。

結(jié)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(guān)重要的作用，是生活垃圾處理的連續(xù)、安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，從而更好的解決焚燒生產(chǎn)運(yùn)行中特殊情況下的垃圾處理矛盾。在蒸汽系統(tǒng)的技術(shù)改造方案的選擇上，選用可靠經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方案，從而提高生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性、可靠性。

[1]李登平.用于處理垃圾焚燒廢氣的燃燒裝置[J].2010（11）.

[2]李春建.垃圾焚燒鍋爐多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行評(píng)價(jià)研究[D].華南理工大學(xué)，2010（05）.