作者：屠进 沈又幸

摘　要：结合浙江省电力设计院设计并已建成投产的山东菏泽和杭州乔司垃圾焚烧电厂，对设计中的一些问题，如厂址选择、焚烧炉形式选用、垃圾预处理系统设计、汽轮机系统选用与发电效率分析、各二次污染治理系统的设置等作初步探讨。对垃圾焚烧电厂采用循环流化床焚烧炉与机械炉排焚烧炉进行对比。选用循环流化床焚烧炉的主要优点是可显著降低烟气中二［口恶］英的排放，同时也有利于电厂蒸汽参数的提高。

关键词：垃圾焚烧电厂；循环流化床焚烧炉；电厂设计

1垃圾焚烧电厂的选址

垃圾焚烧电厂工程既属于电力工程，又属于市政工程，工程选址应符合城市总体规划、环境保护规划和垃圾处理政策的取向，具体如下：(1)垃圾焚烧电厂的选址首先是防止二次污染的安全原则，应尽量靠近垃圾集中产生源，以降低垃圾运输成本和减少垃圾运输车辆，大城市可规划分区建垃圾焚烧电厂，中小城市可进行区域化规划和建设。(2)垃圾焚烧电厂的全厂发电效率比普通燃煤电厂低得多，为提高其经济性，厂址最好靠近热负荷需求中心，进行热电联供。如山东菏泽垃圾焚烧电厂位于一小型化工区，杭州乔司垃圾焚烧电厂位于一经济技术开发区，均有一定量的热负荷可供。(3)不仅要考虑电厂的选址，而且还需考虑垃圾焚烧飞灰(危险废弃物)的填埋场址。

2垃圾焚烧炉炉型的选择

目前国内已建成的垃圾焚烧电厂采用的是机械炉排或流化床焚烧炉。山东菏泽垃圾焚烧电厂和杭州乔司垃圾焚烧电厂均采用浙江大学热能工程研究所开发的杭州锅炉厂生产的异重循环流化床焚烧炉。菏泽垃圾焚烧电厂应用单炉日处理垃圾200t／d并产汽35t／h的焚烧炉3台，辅助燃煤与垃圾量重量比为3：7；乔司垃圾焚烧电厂也有焚烧炉3台，其中1台与菏泽厂完全相同，另外2台单炉日处理垃圾300t／d并产汽35t／h，但辅助燃煤与垃圾量重量比为2：8。

2．1垃圾低位热值的影响

从环保角度考虑，要保证焚烧炉稳定燃烧并具有较高的燃烧效率，垃圾平均低位热值要达到5000kJ／kg以上才有可能实现。因此当该地区垃圾热值不高且季节波动较大时，适宜选择流化床焚烧炉，因为流化床焚烧炉在设计时考虑添加一定量辅助燃料(煤)，可实现混合燃料热值达到5000kJ／kg以上，但需注意根据国家经贸委[2000]660号文件规定，原煤掺烧量不超过人炉燃料的20％(质量比)。

2．2焚烧炉设计参数

机械炉排炉在垃圾焚烧过程中HC1、Sox NOx等有害气体对过热器及锅炉管束有极强的腐蚀性，因此蒸汽温度不宜过高。目前国际上新型机械炉排焚烧炉的设计参数一般为：主蒸汽压力4MPa、主蒸汽温度400cC、给水温度约150℃；流化床焚烧炉由于属中温燃烧，可通过炉内加石灰石控制HC1、SOx的生成，即主蒸汽压力4MPa、主蒸汽温度450℃、给水温度约150℃，这种形式的焚烧炉目前已在山东菏泽等处投入运行。因此从全厂发电效率考虑，选取流化床焚烧炉具有一定优势。

2．3　焚烧炉国产化情况

从机械炉排炉看，国内已投运的深圳垃圾焚烧电厂3号炉本体由杭州锅炉厂制造，关键部件如炉排则从日本三菱重工进口，目前杭州锅炉厂已引进日本三菱的马丁炉排生产技术，但垃圾处理容量目前只达到150t／d。机械炉排炉焚烧技术较为成熟，在国外有长期的成功运行经验；而流化床焚烧炉日前在国内已有浙江大学热能工程研究所和中国科学院分别开发的产品投入运行，并已完全实现了国产化，但由于国内垃圾焚烧技术起步较晚，尚缺乏长期运行经验。

2．4　二次污染控制

垃圾焚烧所产生的二次污染主要指重金属和二［口恶］英。焚烧垃圾会产生重金属并吸附在微小粒径的飞灰上已被人们所公认，而流化床焚烧炉焚烧垃圾则有助于控制重金属排放。根据山东菏泽垃圾焚烧电厂对烟气处理系统捕集下来的飞灰所作的重金属分析结果看，单位质量飞灰中Cd、Hg、Pb的含量只略高于国际农用垃圾的排放标准；此外，流化床焚烧炉掺一定比例煤焚烧垃圾能有效控制二［口恶］英的产生，在山东菏泽垃圾焚烧电厂焚烧炉尾部烟气取样检测，二［口恶］英类污染物的体积质量仅0．02ng／m3，远低于国家关于垃圾焚烧排放1ng的标准，当然尚需进一步运行检验和机理上的研究。从燃烧过程中控制二次污染，流化床垃圾焚烧炉要优于机械炉排炉。

2．5　飞灰处理

流化床垃圾焚烧炉烟气中的飞灰含量要远高于机械炉排炉，而且可能会有一些粗颗粒的物料被携带出炉膛，尾部烟气处理系统设计需考虑高含灰量烟气特点。实际运行表明：要十分重视布袋除尘器的布袋质量，清除漏灰，不使环境污染。

从以上分析可看出机械炉排炉有成熟的长期运行经验，烟气飞灰处理负荷较轻，而流化床焚烧炉对燃料适应性好，在燃烧二次污染控制上占优势，蒸汽参数较高，已能国产化制造。目前国产化的流化床焚烧炉在技术上已具备了与国外引进机械炉排炉竞争的条件，但尚需在商业运行中积累经验并不断改进。

3　垃圾预处理系统设计

垃圾焚烧厂预处理系统的选择与采用焚烧炉的形式有关，也与当地垃圾回收利用的实际情况有关。不同经济发展水平的地区生活垃圾特性有较大差异，也是影响预处理系统选择的一个因素。

采用机械炉排炉的垃圾焚烧电厂一般不设置垃圾预处理系统，原因是机械炉排炉对人炉垃圾的尺寸要求不高，只需将大尺寸的垃圾挑出即可。为有利于减少焚烧对环境的影响及资源的循环再利用，当地政府应制定计划控制家庭有害废弃物进入焚烧厂(如电池、清洁剂、杀虫剂等)并回收某些有用的物质。

流化床焚烧炉对入炉垃圾的粒度有一定要求(一般为150-200mm)，因此需设置垃圾前端预处理系统，选用冲击式破碎机，同时为提高人炉燃料的热值，通常通过人工或机械方法去除金属类、玻璃和其它一些不燃物质如砖瓦等。实际运行表明：人工分选是不可缺少的工序。

4汽轮机系统的选用与效率分析

4．1汽轮机选型

浙江省电力设计院设计的垃圾焚烧电厂均采用抽凝式，选用杭州汽轮机股份有限公司C6-3．43／0．98型抽凝式汽轮机。

4．2热力系统

按3炉2机设计热力系统，焚烧炉供汽3x35t／h，汽轮机进汽2×52．25t／h，主蒸汽汽压3．43MPa，主蒸汽温度435℃，排汽压力5．8kPa。汽轮机对外供0．98MPa、312℃蒸汽2×25t／h，机组发电2×5．8MW。各主要汽水系统采用母管制，回热级数