張曉斌 劉浩

一、概述

《十三五全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》指出到2020年底，直轄市、計(jì)劃單列市和省會(huì)城市（建成區(qū)）生活垃圾無害化處理率達(dá)到100%。其他城市生活垃圾無害化處理率達(dá)到95%以上（新疆、西藏除外）?？h城（建成區(qū)）生活垃圾無害化處理率達(dá)到80%以上（新疆、西藏除外）。建制鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理率達(dá)到70%以上。全國城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒處理設(shè)施能力占無害化處理能力50%以上，其中東部地區(qū)達(dá)到60%以上。大部分垃圾焚燒發(fā)電廠采用純凝機(jī)組，利用焚燒余熱發(fā)電。少部分垃圾焚燒廠靠近供熱需求地區(qū)或工業(yè)園區(qū)，采用背壓機(jī)組，焚燒余熱產(chǎn)生的蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做工后，乏汽全部用于供熱。純凝機(jī)組即余熱主蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功后，利用循環(huán)水降乏汽凝結(jié)水，再次送入余熱鍋爐進(jìn)行汽水循環(huán)。背壓機(jī)組即熱主蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功后，乏汽對(duì)外供熱。垃圾焚燒發(fā)電廠采用的純凝機(jī)組，雖然可利用較低的真空度，降低乏汽的排氣溫度。但采用循環(huán)水冷卻乏汽的過程，帶走了蒸汽側(cè)大量的熱量，使得全廠熱效率較低，僅為20-30%左右?！督K省熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目管理暫行辦法》指出熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)劃應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持就近利用可再生能源、充分利用廢棄資源、積極利用清潔能源的原則，優(yōu)先規(guī)劃和建設(shè)以生物質(zhì)等可再生資源和工業(yè)余氣余壓余熱等可利用廢棄資源為初始能源的熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目。全國的垃圾焚燒行業(yè)已具備產(chǎn)業(yè)規(guī)模，垃圾焚燒發(fā)電廠純凝機(jī)組的改造有相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的支持。單座垃圾焚燒發(fā)電廠的規(guī)模一般較小，且機(jī)隨爐的運(yùn)行方式，決定了圾焚燒發(fā)電廠僅作為少量熱源或者尖峰熱源。低真空供熱即降凝汽器真空度提高，提高汽輪機(jī)排汽壓力和排汽溫度，提高循環(huán)水溫度，達(dá)到居民采暖的溫度要求，將原來損失于冷源的排汽凝結(jié)熱回收于供暖。背壓供熱即根據(jù)供熱負(fù)荷來確定發(fā)電負(fù)荷的發(fā)電機(jī)組。本文淺析垃圾焚燒發(fā)電廠純凝機(jī)組改造的兩種方式及低真空供熱及背壓供熱的綜合經(jīng)濟(jì)性。

二、以國外某項(xiàng)目為例進(jìn)行的計(jì)算

國外某項(xiàng)目為垃圾焚燒熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，主蒸汽參數(shù)為5.0MPa（a），420℃，蒸汽量為61.4t/h，汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為4.8MPa（a），410℃。垃圾焚燒電廠產(chǎn)生的熱能用于供給城市熱水，供回水溫度為40/70℃。熱負(fù)荷僅為補(bǔ)充尖峰熱負(fù)荷。全廠的熱平衡計(jì)算基于汽輪機(jī)廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)抽汽和排汽的蒸汽參數(shù)。除氧器工作壓力和溫度分別為0.58MPa（a），420℃。

背壓供熱條件下：

背壓式汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為4.8MPa（a），410℃，排汽參數(shù)為0.16MPa（a），133.3℃。采用換熱器將背壓排汽參數(shù)轉(zhuǎn)換為市政供水的熱能，供回水溫度為40/70℃。通過空預(yù)器熱平衡、除氧器熱平衡，利用汽輪機(jī)進(jìn)出口的焓差，計(jì)算可得，背壓條件下，發(fā)電量為7.54Mw，供熱量約為29.4Mw。

低真空供熱條件下：

低真空改造后的純凝汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為4.8MPa（a），410℃，排汽參數(shù)為0.0723MPa（a），90.8℃。采用凝汽器直接加熱市政供水，供回水溫度為40/70℃。通過空預(yù)器熱平衡、除氧器熱平衡，利用汽輪機(jī)進(jìn)出口的焓差，計(jì)算可得，低真空條件下，發(fā)電量為10.45Mw，供熱量約為28Mw。

三、結(jié)論

經(jīng)過熱平衡計(jì)算，在適宜的供回水溫度條件下，低真空改造的純凝機(jī)組可提供與背壓機(jī)組相當(dāng)?shù)墓崃浚涮峁┑陌l(fā)電量更高，經(jīng)濟(jì)效益更好。在夏季，供熱負(fù)荷較低或者零供熱負(fù)荷時(shí)，低真空供熱機(jī)組具備機(jī)動(dòng)性，可切換為高真空度的凝汽器，減少或取消供熱量，改為常規(guī)的純凝機(jī)組運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行運(yùn)行，進(jìn)一步提高發(fā)電量。

在對(duì)垃圾焚燒汽輪機(jī)組進(jìn)行改造時(shí)，可綜合熱用戶特點(diǎn)，供回水溫度，進(jìn)行規(guī)劃。在低供熱負(fù)荷或者補(bǔ)充熱負(fù)荷的條件下，采用低真空供熱，可明顯提高全廠的綜合熱效率，具備明顯的經(jīng)濟(jì)性。

（作者單位：1建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院有限公司;2光大生態(tài)環(huán)境設(shè)計(jì)研究院有限公司）