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123一、中温中压和中温次高压参数比较41.关于蒸汽参数的选择5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6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,400℃),中温次高压7工况(5.3Mpa、450℃或6.5MPa、450℃);在广州李坑垃圾发电一厂则在国内首次采用中温8次高压工况(6.5MPa、450℃)技术。
9表1 中温中压、中温次高压两种工况比较1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%10111213当蒸汽温度超过400℃时,高温腐蚀加重,特别是过热器的高温防腐问题更为严14重.15表2 蒸汽温度为400℃及450℃时的腐性情况蒸汽温度450℃400℃材质碳钢SUS310 高镍合金碳钢SUS3102腐蚀速度约2.5mm/年约0.9mm/年约0.6mm/年约1.2mm/年约0.3mm/年(推算值)腐蚀余量 3 mm 3 mm 3 mm 3 mm 3 mm推算寿命约1年约3年约5年约2.5年约10年1617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18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19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20建成的垃圾焚烧厂中,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21蚀材料使用于过热器(如高镍合金钢的应用),延长了过热器的寿命,虽然一次性投资较22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。
---------------------------------------------------------------------------2324--------------------251、中温中压和中温次高压锅炉属于同等技术水平26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27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28稳定在400℃”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400℃,美国:由低到高近年来稳定在450℃,日本:293由低到高基本稳定在400℃,并正在尝试500℃。
东南亚:基本为400℃。
3031322、中温次高压并非是提高发电量的唯一途径331)、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345500~5600kj/kg,每吨垃圾发电量为350~360kwh;352)、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365500kj/kg,每吨垃圾发电量为350kwh;373)、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38数据:垃圾热值7700kj/kg,每吨垃圾发电量470 kwh;热值9000kj/kg,每吨垃圾发电量570 39kwh。
404414243443、中温次高压技术存在较大的风险45由于中温次高压技术提高了蒸汽参数,导致:461)、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47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4849约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5051在焚烧炉检修期间完成过热器的更换;52因此应注意中温次高压的运行和维护风险。
53544、社会效应55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56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。
557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58益。
5960616263646566李坑一厂中温次高压锅炉设备简要特性67681 焚烧炉主要设备和设计规范69制造厂家日本三菱70焚烧炉炉排形式三菱-马丁回转炉排71每台焚烧炉额定处理垃圾量 21.67t/h(520t/d)72进炉垃圾低位发热量设计值 5860kJ/kg(1400kcal/kg)73不投油垃圾最低热值 1000kcal/kg74炉膛出口烟气温度 >850℃75锅炉年连续运行时间 >8000h76热灼减率 <3%77燃料种类城市生活垃圾62 余热炉主要设备和设计规范(与杭州锅炉厂合作)7879制造厂家杭州锅炉厂80型号 SLC450-6.5/450 81余热炉形式三菱单筒式,自然循环82每台余热锅炉额定蒸发量约47.46t/h83过热器出口蒸汽压力 6.5MPa84过热器出口蒸汽温度 450℃(-5/+10)85汽包工作温度 262℃86汽包工作压力 6.7MPa87汽包设计压力 6.8 MPa88给水温度 125℃89给水压力 9.0Mpa90一次进风量 54,660 Nm3/h 91一次风进炉温度 250℃92二次进风量 18,220 Nm3/h 93二次进风温度 22℃94排烟温度 200℃~230℃7过热器前烟温 <915℃9596锅炉出口排烟气量 88,630Nm3/h 97省煤器出口烟气含量:水(重量百分比、湿) 12.169899氧(体积百分比、干) 8%~12%100密度(公斤/标准立方米) 1.24101锅炉效率(清洁锅炉) 80%1023 燃料(生活垃圾)分析1031043.1李坑生活垃圾组分(应用基)%水分 45.16105106灰渣 13.98107可燃物 40.863.2李坑垃圾设计特征(%)108109C 21.25110H 2.94111O+其它成分 15.16112N 0.788113S 0.20114CI 0.53115垃圾数量(吨/天) 450116低热值 7,500Kj/kg1174 燃用油料及油质分析118点火及助燃用油采用轻柴油.119点火用液化石油气1205 主要参数1215.1 给料炉排(日本三菱)122给料液压缸数量 4组/台型式液压推杆液压缸123124给料炉排总宽度 9530mm125炉排行程正常运行 200~300mm最大行程 1300mm126127炉排前进速度 40~240秒/循环128液压油缸工作压力 10MPa129材料(主要零件) JIS SS400(普通热轧钢结构) 铬铸130件95.2 燃烧炉排131132数量 4列/台133型式倾斜多级往复炉排134每列炉排、炉条的台梯数 13阶135每列炉条数 19条136每台锅炉炉排数量 988条137炉排宽度 9480mm138炉排长度 7170mm139炉排倾角 26°140炉排面积 67.97 m2141炉排燃烧速率 275kg/ m2.h142最大热负荷 800kw/ m2143平均垃圾停留时间 60min144驱动方式液压驱动145炉排液压缸数量 4组/台146型式液压推杆液压缸147炉排速度 75~400秒/循环10炉排行程约420mm148149液压油缸工作压力 10Mpa150材料(主要零件) JIS SS400(普通热轧钢结构) 铬铸件1515.3灰渣辊152型式三菱平炉型153数量 2个154灰渣辊液压缸数量 2组/台155型式液压推杆炉排156转速 1~10转/分157驱动方式液压式158辊子外径约468mm159辊子长度约9640mm160材料(主要零件) JIS SS400(普通热轧钢结构) 铬铸件1615.4油燃烧器:后燃烧器有二台,左右侧各一台辅助燃烧器 4台套1625.5炉排轴承自动润滑机 2台套1635.6炉排液压站 2台套1646料斗111213165166167关于中温中压和中温次高压的实际运营状况比较168169170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171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172高压技术)2007年全年的生产运营汇总数据进行对比分析:1732007年李坑一厂和深圳平湖一厂运营数据对比1415174175注:1、表中的处理垃圾量为进炉垃圾量;1762、上表中两个厂的投产时间均为2005年下半年,运行周期接近;1773、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178的影响。
179180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;1811822、以李坑二厂为例,设计点的垃圾热值为6800 KJ/kg,这是从整体BOT周期以183及经济发展带动垃圾热值的提升,是估测8—10年后的垃圾热值为基准点,中温中压技术184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185温次高压技术;161863、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187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188圳南山垃圾发电厂采用的是西格斯设备,中温中压,其检修周期为5—6个月),每次检189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190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191750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,192三台炉就要少处理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193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194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195会效益的弊端暂时不会体现。
4、李坑一厂主蒸汽温度的运行点基本在430℃左右,未能达到设计的450℃,按196197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1982%。
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,199200达到与所增加的设备投资相匹配的经济效益。
201202203广州环保投资有限公司(筹):何徐顺204关于李坑二厂两种参数的分析比较171820519206207分析说明:2081、中温中压技术和中温次高压技术本身在我国都是很成熟的技术;2092、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210质,特别是过热器,一般认为蒸汽温度430℃是垃圾焚烧锅炉过热器选用材质的分界线,211且两种材质的价格相差较大;2123、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213腐蚀而缩短运行周期所造成的经济损失;2144、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。