某垃圾焚烧发电厂改扩建实例
更新时间：2020-05-18 14:08
来源：防护工程
作者: 张文坤 郝玉刚
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通过对垃圾焚烧发电厂改扩建工程设计分析，提出改扩建需要考虑的主要问题和解决方案。介绍了改扩建项目背景，焚烧系统、烟气净化系统、汽机发电系统、公辅系统的改扩建要点和注意事项，在不影响原有系统稳定运行的情况下，完成新增机械炉排炉生产线改扩建项目。
01 引言
进入二十世纪九十年代，我国逐步开始应用先进的垃圾处理技术，主要包括炉排型焚烧炉技术和流化床焚烧炉技术。近些年，城市垃圾处理水平取得了显著的成绩和突破，业内认可度较高的为炉排型焚烧炉技术。
早些年的城市生活垃圾量较低，建设的生活垃圾焚烧发电厂的规模较小，或者规划较大规模分期建设（预留生产线）。随着城市的迅速发展、人民生活水平的不断提高，生活垃圾热值和生活垃圾量逐渐上升，原先建设的垃圾焚烧发电厂生产线显得处理能力不足，将预留的垃圾焚烧生产线进行改扩建成为一种趋势。
本论文研究的生活垃圾焚烧发电改扩建项目原来规划批复为3炉2机，于2008年建设投产了2炉2机，预留了1条焚烧生产线。已建成项目配置2台400t/d的循环流化床锅炉，配套烟气净化系统和抽汽供热汽轮发电机组，本次改扩建拟定在现有规模的基础上增加1条500t/d的炉排型焚烧线，并考虑做好改扩建工程、原有工程和未来改扩建工程的衔接，合理组织全厂整体参观流线、物料输送流线、交通组织流线，校核全厂烟气和污水排放总量在环评批复允许范围内。
02 焚烧系统改建
2.1 炉型选择及匹配
原有工程选择的为2台400t/d的循环流化床锅炉，运行中需要添加20%左右的燃煤作为辅助燃料，运行成本较高，随着运行时间的加长，设备逐渐老化（单台设备处理能力已降到300t/d～350t/d），故障率增加，处理能力下降，且在严格执行GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》的情况下，减排压力巨大。
为了解决环境效益和经济效益，结合原来已批复的规划、国内垃圾发电厂近年运行经验，拟选1台500t/h炉排焚烧炉，为国外引进技术、授权后国内制造。
2.2 垃圾吊与垃圾仓
垃圾仓为密闭的、具有防渗防腐功能并处于负压状态下的钢筋混凝土结构储池，用于垃圾的接收和贮存。垃圾吊布置在垃圾仓上方，用于倒运和抓送垃圾。
为了保证续建工程和原有工程的协调性，垃圾仓左右两壁与原有工程的两壁对齐，垃圾吊轴线、轨道与原有工程对齐，方便两期工程的垃圾吊互为备用。
2.3 卸料平台设计
垃圾卸车大厅采用高位、封闭设计，高位卸车方式不仅增加地表以上垃圾仓有效容积、减少垃圾仓土建投资费用，同时可以在卸车平台下布置值班、机修和仓库、工具间等。
本续建工程增设的垃圾卸料大厅与原厂垃圾卸料大厅相通，垃圾车可以从原有工程卸料大厅进入续建工程的卸料平台；续建工程卸料平台局部三跨与高架桥保持一样的坡度并连接起来，垃圾车可从垃圾运输栈桥直接进入卸料大厅卸料。运输栈桥利用原有，不需增加新的运输栈桥。
03 烟气净化系统改扩建
3.1 系统描述
为了满足改扩建工程的需要，在垃圾焚烧炉余热锅炉出口配置一套烟气净化系统，根据烟气排放指标及余热锅炉出口烟气浓度，本工程确定采用 “SNCR+半干法旋转喷雾化脱酸反应塔+消石灰干粉喷射+活性炭喷射＋袋式除尘器”的烟气净化工艺为工艺。
3.2 烟囱
净化烟气由引风机送入厂房外的烟囱排入大气。烟囱与一期烟囱贴建，外包钢筋混凝土套筒，贴建效果见图2。烟囱高度80m，烟囱直径Φ1800mm，正常出口流速16.1m/s。水平烟道上设置烟气在线连续监测装置，按《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》CJJ90-2009要求，测试项目：烟尘、SO2、HCl、NH3、NOx、O2、CO、CO2，同时装设取样孔和取样平台。
04 汽轮机发电系统改扩建
4.1 除盐水系统匹配性
本改扩建工程完成后，汽水损失及各种用汽情况详见表1。
表1 电厂汽水损失及各种用汽量表
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原项目设置有完备的除盐水制备系统，除盐水制备能力80t/h。本工程尖峰工业热负荷 80t/h，持续时间约10h，稳定工业热负荷50t/h，最小工业热负荷 10t/h。电厂原设置除盐水箱3座，每座有效容积100m3，可满足除供热负荷外23h的除盐水用量。综上所述，尖峰供热时，除盐水箱的容量可满足除外供负荷外除盐水的要求，故本工程化学水设施不考虑扩建。其他系统均可利用原有。
4.2 发电机组匹配性
该生活垃圾发电厂现有2台循环流化床锅炉，配2台12MW凝汽式抽汽供热汽轮发电机组。原锅炉处理能力 400t/d，自2008年投入运行后已经近10年，随着锅炉效率降低，现处理能力约350t/d，蒸发量60t/h。本项目扩建一台500t/d生活垃圾焚烧炉，蒸发量48 t/h。原有两台12MW的凝汽式汽轮发电机组，能满足三台焚烧炉的正常运行。
改扩建工程垃圾焚烧炉余热锅炉蒸汽进入原有汽轮机的运行工况见发电厂房原则性热力系统图。其可能发生的运行工况可见表2，详细叙述如下：
表2 C12机组典型工况主要参数表
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（一）三台炉均按额定工况运行
三台锅炉额定负荷运行，总产汽量168t/h。
额定工业符合50t/h时，一台汽机按照额定抽气最大功率工况运行，另一台按照纯冷凝额定工况运行，见表1中工况1。
尖峰工业负荷80t/h，一台汽机按照最大抽气工况运行，另一台按照冷凝工况运行，见表1中工况2。
最小工业负荷10t/h，一台汽机按照最小抽气工况运行，另一台按照冷凝工况运行，见表1中工况3。
（二）一台原有流化床焚烧炉停运
一台原有流化床焚烧炉和新建焚烧炉运行，总产汽量108吨。
额定工业符合50t/h时，只要一台汽机按照额定抽气最大功率工况运行即可满足要求，见表1中工况4。
尖峰工业负荷80t/h，只要一台汽机按照最大抽气工况运行即可满足要求，见表1中工况5。
最小工业负荷10t/h，一台汽机按照最小抽气工况运行，另一台按照冷凝工况运行，见表1中工况6。
如果新建焚烧炉停运，机组按照原工程工况运行即可。
综上所述，原有两台 12MW 的凝汽式汽轮发电机组，能满足三台焚烧炉的正常运行。
05 公辅系统改扩建
5.1 总图
厂区已建有道路系统，可满足生产需求。主厂房续建后占用了联合生产厂房东侧道路及通道，将该道路东移，形成围绕主厂房的环形道路。厂区围墙和两处出入口不变。
新建道路与垃圾运输坡道高架引桥在卸料间入口东侧形成立交。总体效果图见图1：
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5.2 电力
依据负荷分类及其对电源的不同要求，本工程低压系统采用低压配电柜和动力配电箱的供电方式。所有I类负荷及全厂大于75kW的II, III类电动机原则上由低压配电柜供电，其余负荷由相应的动力配电箱供电。带有II类负荷的动力配电箱采用带自动切换的双电源供电，III类负荷单电源供电。一次风机，二次风机，引风机采用变频调速方式。大容量电机（75kW及以上）采用变频器或软起动器控制。其他电动机均采用直接起动方式。
本期工程设一台1600kVA低压厂用变压器，电源系统引自一期工程厂用电10kV母线，同时由已有备用变压器低压侧引来一路电源作为新增低压变压器的备用电源，切换采用设备自投装置。本期新增厂用变压器由原厂10kV I段新增开关柜供电。新增一面10kV开关柜给本期新增厂用变压器（容量为 1600kVA）供电，在 I 段母线上新增一台高压柜为本次扩建新增引风机供电。
5.3 水道
厂区生产用水水源为市政中水，在入厂处设置计量水表。水源进厂后经中水处理设施净化处理后自流进入生产、消防储水池中，经加压后供厂区生产、消防用水。扩建工程生产用水由一期已建成生产供水泵供给，本期工程不需增设设备。
生活水源为市政自来水，经生活给水机组加压后供各建筑物卫生间、洗浴及餐厅使用。扩建工程卫生间用水由一期已建成生活供水泵供给，本期工程不需增设设备。
06 总结
本文就正在进行改扩建的生活垃圾焚烧发电厂为例，介绍改扩建时应该注意的问题，详细分析了焚烧系统、汽机发电系统、烟气净化系统、公辅系统与原有工程的匹配性和续建工程的特点，为之后续建工程和改扩建工程可起到借鉴作用。
为满足环保要求、响应国家政策号召，生活垃圾焚烧发电厂的建设正处于高速发展阶段，多城市环境发展起到了促进作用。改扩建工程对于城市环境效益、原有垃圾发电厂经济效益都是良好的模式，必将在以后的工程建设中占据更大的份额。
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