垃圾焚烧电厂吨垃圾发电量的要素分析

垃圾焚烧电厂吨垃圾发电量的要素分析

曾友良

广州环投增城环保能源有限公司，广东  广州  511335

摘要：通过对广州某垃圾焚烧发电厂近年来的运行实际情况以及吨垃圾发电量数据进行分析，总结生活垃圾焚烧电厂吨垃圾发电量的主要影响因素，并找出提高吨垃圾发电量的方法，从而提高发电效率与经济效益。

关键词：垃圾焚烧；吨垃圾发电量；影响因素

Abstract:Through the analysis of the data and practical experience of a wastencineration power plant's ton of garbage power generation capacity, wesummarize the main influencing factors of the ton of garbage powergeneration capacity of domestic waste incineration power plant, and find outthe methods to improve the ton of garbage power generation capacity, so as toimprove the power generation efficiency and economic benefits. The followincis a summary of the main factors affecting the tonnage of power generated bldomestic waste incineration plants

Keywords:Waste incineration; power generation per ton of waste; influencing factors

1引言

随着城市化进程的加速，垃圾处理成为了一个亟待解决的问题。垃圾发电厂作为一种有效的垃圾处理方式，不仅能够减少垃圾对环境的污染，还能将垃圾转化为电能，实现资源的循环利用。垃圾焚烧发电厂的一个重要的经济技术指标是吨垃圾发电量，‌是指‌垃圾发电厂发电量与入厂垃圾量的比值，即每处理焚烧一吨垃圾所发的电量，可以通过以下公式计算：吨垃圾发电量=总发电量 / 总入厂垃圾量，这个指标用于衡量垃圾发电厂的效率。如何通过管理措施和方法提高吨垃圾发电量，这是一个涉及到多个因素的问题，下面逐一分析。以广州某垃圾焚烧发电厂二期项目数据为例，该电厂二期垃圾焚烧系统配置4台处理规模800t/d的垃圾焚烧机械炉排炉，余热锅炉主蒸汽温度485℃，主蒸汽压力6.4MPa，额定蒸发量97t/h，额定给水温度130℃，垃圾焚烧锅炉效率82%；汽轮机型号为N50-6.1/475 中温次高压50MW机组，热耗11229 kJ/(kW·h)；对外供汽压力0.8MPa，温度180℃。

2 要素分析

2.1 生活垃圾热值的影响

生活垃圾在焚烧炉燃烧，并通过余热锅炉将垃圾的热量转化至蒸汽热量，经过汽轮机与发电机，将蒸汽热量转化成电能。垃圾焚烧的热力计算涉及多个方面，包括垃圾的元素分析、热值计算、燃烧计算以及热力系统的具体计算等，其中垃圾的热值是重要的因素之一。垃圾焚烧的热值‌是指单位质量的可燃垃圾完全燃烧时所放出的热量，这个指标对于评估垃圾焚烧过程中的能量产出非常重要。城市生活垃圾的成分复杂，具有动态特征，主要表现为混杂性、波动性，热值不平均，垃圾的热值受多种因素影响，主要包括：

‌‌含水率‌：含水率越高，热值越低，因为水分会吸收热量并降低燃烧效率；

‌‌有机物含量‌：有机物含量越高，热值越高。有机物燃烧时释放的热量更多。

‌成分‌：不同成分的垃圾热值差异较大，例如‌纸张、‌木材等有机物含量高的物质热值较高，而‌玻璃、‌金属等无机物热值较低。

通过对我国部分城市的生活垃圾物理成分的调查研究发现，经济发展迅速的城市生活垃圾热值相对较高，目前我国生活垃圾热值也正处于提高阶段，南方省份垃圾焚烧发电厂吨垃圾发电量高于北方省份垃圾焚烧发电厂数据。广州地区每个城区的垃圾收运情况不尽相同，中心城区的大部分街道配有垃圾压缩站，垃圾含水低，热值高，增城、从化等农村面积相对较大的行政区域，由于大部分镇街的生活垃圾压缩站设施比较简单，压缩效果不佳，生活垃圾含水率较高，导致生活垃圾热值偏低，吨垃圾发电量会略微降低。目前我国的大部分城市垃圾焚烧发电处置方式都采用炉排炉焚烧的技术。垃圾焚烧电厂入炉垃圾的热值计算公式如下：

入炉垃圾热值=［(汽包饱和蒸汽焓值-给水焓值)*锅炉中间抽汽量+(过热蒸汽焓值-给水焓值)*集汽联箱出口主蒸汽流量］/锅炉设计效率/垃圾焚烧量

根据该焚烧电厂的实际运行数据计算得出，广州地区的城市生活垃圾的热值平均在8500 kj/kg左右，按照公式计算，该厂二期的吨垃圾发电量为：

吨垃圾发电量=垃圾热值*1000*锅炉效率/汽机热耗≈8500*1000*0.82/11229

=620.71（kW·h/t）

该垃圾焚烧电厂在2023年04月06日~2023年04月13日做了实际焚烧测试，二期#1垃圾库只进增城区生活垃圾，二期#2垃圾库只进广州市中心城区生活垃圾。通过连续8天的实际焚烧结果推算热值，#1垃圾库垃圾平均热值7398kj/kg，#2 垃圾库垃圾平均热值 8592kj/kg，增城区生活垃圾热值比中心城区生活垃圾热值偏低 1000kj/kg左右。如果生活垃圾热值降低至7500kj/kg，吨垃圾发电量≈7500*1000*0.82/11229=547.69 (kW·h/t)。

可见，生活垃圾热值降低1000 kj/kg，吨垃圾发电量将减少73 kW·h/t左右。

2.2 机组对外供汽的影响

由于该焚烧电厂还给附近工业园区的企业提供集中供热的服务，汽轮机组的第一段抽汽实现对外供热，对外供汽减少了进入发电机的蒸汽，减少了发电量，从而影响了吨垃圾发电量的数据，集中供热每吨对外供汽对吨发数据有一定的影响，分析如下：

供热折算发电量=1000×（供热焓值－凝结水焓值）/汽轮机额定工况设计热耗

=1000×（2792－108）/11229

=230.02 (kW·h/t)

供汽对吨发数据影响=（发电量+供汽折算的电量）/入厂垃圾量，根据根据该焚烧电厂实际运行数据计算得出，该厂全年对外供汽量平均10 t/h，每吨对外供汽折算发电量为230.02 kW·h，对吨垃圾发电量影响20 kW·h/t左右。

2.3 特殊垃圾的影响

目前广州市生活污泥已全部实现市内无害化干化+焚烧协同处置，该焚烧电厂作为生活垃圾终端处置单位，具备污泥干化焚烧处理处置能力，需要应急处置生活污水厂的污泥。污泥热值非常低，发电量接近0，甚至会导致锅炉负荷不稳定，降低吨发，无法用热值公式计算生活污泥对吨发的影响，只能用掺烧量进行折算。

污泥对吨发数据影响=发电量/（入厂垃圾量－污泥进厂量），根据根据该焚烧电厂实际运行数据计算得出，全年总共处置生活污泥8950吨，全年入厂垃圾751630吨，污泥对吨垃圾发电量影响有6 kW·h/t左右。

2.4 其它因素

运行中如果出现机器故障、或者设备缺陷导致机组跳闸、减负荷运行，必然会影响发电量，导致吨发数据降低。此外还有暴雨、汛期等天气原因，导致生活垃圾水份增加，同样影响吨垃圾发电量的数值。

3 提高吨垃圾发电量的方法

3.1 加强垃圾库的管理，根据垃圾库实际情况，合理分区，划分出发酵区、取料区和进料区，依次循环，保证垃圾充分发酵，提高垃圾的热值。

3.2 根据垃圾运输车的高峰、低谷等时间段，采取错峰措施，积极对垃圾库卸料门进行挖沟，保证垃圾库正常滤水、排水，当出现垃圾库排水不畅时，就安排人力疏通渗滤液坑的格栅，尽可能减少垃圾库的渗滤液量，提高垃圾发酵效率，此项工作尤为关键，对吨发数据影响较大。

3.3 加强运行管理，做好机组的经济运行工作，通过垃圾焚烧技术精细化管理促进垃圾焚烧技术的流程化、标准化、数据化和信息化，提高机组效率。

3.4 加强对设备的巡检、维护、保养工作，提高设备的可靠性与经济性，保障机组安全经济运行。

4 结束语

通过计算分析焚烧厂的吨垃圾发电量的主要因素，可以看出，生活垃圾热值对热值的影响占比最大，垃圾焚烧发电技术的关键在于高效的热能回收，已经投运的焚烧电厂，在既定的生活垃圾热值的情况下，可以从加强垃圾库的排水与充分发酵、优化运营策略等管理手段提高吨发，增加电厂的营收，从而实现资源的最大化利用。

参考文献：

[1] 白良成，生活垃圾焚烧处理工程技术，中国建筑工业出版社，2009年

[2]龙吉生，生活垃圾焚烧发电厂发电量变化趋势分析

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