某垃圾焚燒發電廠改擴建實例
更新時間：2020-05-18 14:08
來源：防護工程
作者: 張文坤 郝玉剛
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通過對垃圾焚燒發電廠改擴建工程設計分析，提出改擴建需要考慮的主要問題和解決方案。介紹了改擴建項目背景，焚燒系統、煙氣凈化系統、汽機發電系統、公輔系統的改擴建要點和注意事項，在不影響原有系統穩定運行的情況下，完成新增機械爐排爐生產線改擴建項目。
01 引言
進入二十世紀九十年代，我國逐步開始應用先進的垃圾處理技術，主要包括爐排型焚燒爐技術和流化床焚燒爐技術。近些年，城市垃圾處理水平取得了顯著的成績和突破，業內認可度較高的為爐排型焚燒爐技術。
早些年的城市生活垃圾量較低，建設的生活垃圾焚燒發電廠的規模較小，或者規劃較大規模分期建設（預留生產線）。隨著城市的迅速發展、人民生活水平的不斷提高，生活垃圾熱值和生活垃圾量逐漸上升，原先建設的垃圾焚燒發電廠生產線顯得處理能力不足，將預留的垃圾焚燒生產線進行改擴建成為一種趨勢。
本論文研究的生活垃圾焚燒發電改擴建項目原來規劃批復為3爐2機，于2008年建設投產了2爐2機，預留了1條焚燒生產線。已建成項目配置2臺400t/d的循環流化床鍋爐，配套煙氣凈化系統和抽汽供熱汽輪發電機組，本次改擴建擬定在現有規模的基礎上增加1條500t/d的爐排型焚燒線，并考慮做好改擴建工程、原有工程和未來改擴建工程的銜接，合理組織全廠整體參觀流線、物料輸送流線、交通組織流線，校核全廠煙氣和污水排放總量在環評批復允許范圍內。
02 焚燒系統改建
2.1 爐型選擇及匹配
原有工程選擇的為2臺400t/d的循環流化床鍋爐，運行中需要添加20%左右的燃煤作為輔助燃料，運行成本較高，隨著運行時間的加長，設備逐漸老化（單臺設備處理能力已降到300t/d～350t/d），故障率增加，處理能力下降，且在嚴格執行GB18485-2014《生活垃圾焚燒污染控制標準》的情況下，減排壓力巨大。
為了解決環境效益和經濟效益，結合原來已批復的規劃、國內垃圾發電廠近年運行經驗，擬選1臺500t/h爐排焚燒爐，為國外引進技術、授權后國內制造。
2.2 垃圾吊與垃圾倉
垃圾倉為密閉的、具有防滲防腐功能并處于負壓狀態下的鋼筋混凝土結構儲池，用于垃圾的接收和貯存。垃圾吊布置在垃圾倉上方，用于倒運和抓送垃圾。
為了保證續建工程和原有工程的協調性，垃圾倉左右兩壁與原有工程的兩壁對齊，垃圾吊軸線、軌道與原有工程對齊，方便兩期工程的垃圾吊互為備用。
2.3 卸料平臺設計
垃圾卸車大廳采用高位、封閉設計，高位卸車方式不僅增加地表以上垃圾倉有效容積、減少垃圾倉土建投資費用，同時可以在卸車平臺下布置值班、機修和倉庫、工具間等。
本續建工程增設的垃圾卸料大廳與原廠垃圾卸料大廳相通，垃圾車可以從原有工程卸料大廳進入續建工程的卸料平臺；續建工程卸料平臺局部三跨與高架橋保持一樣的坡度并連接起來，垃圾車可從垃圾運輸棧橋直接進入卸料大廳卸料。運輸棧橋利用原有，不需增加新的運輸棧橋。
03 煙氣凈化系統改擴建
3.1 系統描述
為了滿足改擴建工程的需要，在垃圾焚燒爐余熱鍋爐出口配置一套煙氣凈化系統，根據煙氣排放指標及余熱鍋爐出口煙氣濃度，本工程確定采用 “SNCR+半干法旋轉噴霧化脫酸反應塔+消石灰干粉噴射+活性炭噴射＋袋式除塵器”的煙氣凈化工藝為工藝。
3.2 煙囪
凈化煙氣由引風機送入廠房外的煙囪排入大氣。煙囪與一期煙囪貼建，外包鋼筋混凝土套筒，貼建效果見圖2。煙囪高度80m，煙囪直徑Φ1800mm，正常出口流速16.1m/s。水平煙道上設置煙氣在線連續監測裝置，按《生活垃圾焚燒處理工程技術規范》CJJ90-2009要求，測試項目：煙塵、SO2、HCl、NH3、NOx、O2、CO、CO2，同時裝設取樣孔和取樣平臺。
04 汽輪機發電系統改擴建
4.1 除鹽水系統匹配性
本改擴建工程完成后，汽水損失及各種用汽情況詳見表1。
表1 電廠汽水損失及各種用汽量表
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原項目設置有完備的除鹽水制備系統，除鹽水制備能力80t/h。本工程尖峰工業熱負荷 80t/h，持續時間約10h，穩定工業熱負荷50t/h，最小工業熱負荷 10t/h。電廠原設置除鹽水箱3座，每座有效容積100m3，可滿足除供熱負荷外23h的除鹽水用量。綜上所述，尖峰供熱時，除鹽水箱的容量可滿足除外供負荷外除鹽水的要求，故本工程化學水設施不考慮擴建。其他系統均可利用原有。
4.2 發電機組匹配性
該生活垃圾發電廠現有2臺循環流化床鍋爐，配2臺12MW凝汽式抽汽供熱汽輪發電機組。原鍋爐處理能力 400t/d，自2008年投入運行后已經近10年，隨著鍋爐效率降低，現處理能力約350t/d，蒸發量60t/h。本項目擴建一臺500t/d生活垃圾焚燒爐，蒸發量48 t/h。原有兩臺12MW的凝汽式汽輪發電機組，能滿足三臺焚燒爐的正常運行。
改擴建工程垃圾焚燒爐余熱鍋爐蒸汽進入原有汽輪機的運行工況見發電廠房原則性熱力系統圖。其可能發生的運行工況可見表2，詳細敘述如下：
表2 C12機組典型工況主要參數表
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（一）三臺爐均按額定工況運行
三臺鍋爐額定負荷運行，總產汽量168t/h。
額定工業符合50t/h時，一臺汽機按照額定抽氣最大功率工況運行，另一臺按照純冷凝額定工況運行，見表1中工況1。
尖峰工業負荷80t/h，一臺汽機按照最大抽氣工況運行，另一臺按照冷凝工況運行，見表1中工況2。
最小工業負荷10t/h，一臺汽機按照最小抽氣工況運行，另一臺按照冷凝工況運行，見表1中工況3。
（二）一臺原有流化床焚燒爐停運
一臺原有流化床焚燒爐和新建焚燒爐運行，總產汽量108噸。
額定工業符合50t/h時，只要一臺汽機按照額定抽氣最大功率工況運行即可滿足要求，見表1中工況4。
尖峰工業負荷80t/h，只要一臺汽機按照最大抽氣工況運行即可滿足要求，見表1中工況5。
最小工業負荷10t/h，一臺汽機按照最小抽氣工況運行，另一臺按照冷凝工況運行，見表1中工況6。
如果新建焚燒爐停運，機組按照原工程工況運行即可。
綜上所述，原有兩臺 12MW 的凝汽式汽輪發電機組，能滿足三臺焚燒爐的正常運行。
05 公輔系統改擴建
5.1 總圖
廠區已建有道路系統，可滿足生產需求。主廠房續建后占用了聯合生產廠房東側道路及通道，將該道路東移，形成圍繞主廠房的環形道路。廠區圍墻和兩處出入口不變。
新建道路與垃圾運輸坡道高架引橋在卸料間入口東側形成立交。總體效果圖見圖1：
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5.2 電力
依據負荷分類及其對電源的不同要求，本工程低壓系統采用低壓配電柜和動力配電箱的供電方式。所有I類負荷及全廠大于75kW的II, III類電動機原則上由低壓配電柜供電，其余負荷由相應的動力配電箱供電。帶有II類負荷的動力配電箱采用帶自動切換的雙電源供電，III類負荷單電源供電。一次風機，二次風機，引風機采用變頻調速方式。大容量電機（75kW及以上）采用變頻器或軟起動器控制。其他電動機均采用直接起動方式。
本期工程設一臺1600kVA低壓廠用變壓器，電源系統引自一期工程廠用電10kV母線，同時由已有備用變壓器低壓側引來一路電源作為新增低壓變壓器的備用電源，切換采用設備自投裝置。本期新增廠用變壓器由原廠10kV I段新增開關柜供電。新增一面10kV開關柜給本期新增廠用變壓器（容量為 1600kVA）供電，在 I 段母線上新增一臺高壓柜為本次擴建新增引風機供電。
5.3 水道
廠區生產用水水源為市政中水，在入廠處設置計量水表。水源進廠后經中水處理設施凈化處理后自流進入生產、消防儲水池中，經加壓后供廠區生產、消防用水。擴建工程生產用水由一期已建成生產供水泵供給，本期工程不需增設設備。
生活水源為市政自來水，經生活給水機組加壓后供各建筑物衛生間、洗浴及餐廳使用。擴建工程衛生間用水由一期已建成生活供水泵供給，本期工程不需增設設備。
06 總結
本文就正在進行改擴建的生活垃圾焚燒發電廠為例，介紹改擴建時應該注意的問題，詳細分析了焚燒系統、汽機發電系統、煙氣凈化系統、公輔系統與原有工程的匹配性和續建工程的特點，為之后續建工程和改擴建工程可起到借鑒作用。
為滿足環保要求、響應國家政策號召，生活垃圾焚燒發電廠的建設正處于高速發展階段，多城市環境發展起到了促進作用。改擴建工程對于城市環境效益、原有垃圾發電廠經濟效益都是良好的模式，必將在以后的工程建設中占據更大的份額。
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