一种利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统及改造方法

本发明涉及垃圾焚烧，具体涉及一种利用高温蒸汽的生活垃圾焚烧发电系统及改造方法。

背景技术：

1、生活垃圾焚烧发电时，烟气中产生的主要污染物有酸性气体、烟尘、重金属等物质，不同的污染物需要配备不同的处理技术、工艺和设备。例如，针对烟气中产生的酸性气体，其主要成分由sox(硫氧化物)、nox(氮氧化物)、hcl(盐酸)等组成，其中nox的去除原理为化学还原反应(sncr或scr技术)；而sox、hcl的去除原理为酸碱中和反应。生活垃圾焚烧烟气中的sox主要由so2构成，产生于原生垃圾中含硫化合物焚烧氧化所致(主要为有机硫，也有部分源于无机硫)。hcl来源于原生垃圾中的氯化物含量，如塑料、橡胶、皮革、纸张(氯漂白所致)、餐厨垃圾含氯农药残留、厨余中的nacl以及kcl等。与燃煤火力发电厂不同的是：垃圾焚烧烟气中sox的含量很低，一般为200-800mg/nm3，质量百分含量约为0.11％；而hcl的含量又较高，达200-1600mg/nm3(在我国，由于塑料制品的大量应用，致使烟气经处理后截留在飞灰中的氯元素含量甚至高达25％)，一般生活垃圾产生的sox是hcl的1/10以下，所以hcl是垃圾焚烧烟气中主要的污染气体。

2、在垃圾焚烧腐蚀结焦特性方面，国内外研究发现垃圾焚烧产生的烟气中包含hcl、so2、h2s等腐蚀性气体，以及大量的低熔点碱金属(na、k)盐颗粒，容易在受热面上沉积，从而引发高温腐蚀、积灰和结焦等问题。腐蚀程度与受热面管壁温度相关，见图10(高温腐蚀曲线)，当管壁温度超过400℃后腐蚀速度加快，当管壁温度超过480℃后腐蚀速度呈指数上升。随着锅炉参数的不断提高，垃圾焚烧炉锅炉受热面的腐蚀结焦现象越来越严重，经常造成受热面爆管。所以垃圾发电汽轮机主蒸汽温度一直处于中温的水平，大多数在400～450℃，低于常规燃煤火电机组。

3、因此，我国主流的垃圾焚烧电厂基本都采用中温中压(4.0mpa、400℃)的锅炉蒸汽参数，发电效率一般在20％～22％，约为常规燃煤电厂的一半。目前国内生活垃圾焚烧电厂的收益主要来源于垃圾处理补贴费收入和发电上网售电收入，其中发电上网约占垃圾焚烧主要收入的75％。由于近几年随着垃圾焚烧电厂的高速发展，其竞争日渐激烈，以及可再生能源电价补助政策的变化等迫使垃圾焚烧电厂在保证环保效果的前提下，追求进一步提高发电收益。国内的一些大型焚烧发电项目都纷纷提高了锅炉蒸汽参数，如采用中温次高压(6.4mpa、450℃)参数，发电效率能达到25％。在主蒸汽参数提高能力受限的情况下，国内垃圾焚烧发电厂甚至开始采用再热循环方式，尝试设置炉内或炉外再热器，采用中温超高压(13mpa、450℃)参数，发电效率能达到30％。

4、目前再热方式有炉外再热和炉内再热两种，从使用情况来看，无论是设置炉内再热器还是炉外再热器，锅炉蒸汽参数只提高了压力参数，从中压、次高压提升到了超高压，但温度参数仅仅极少数项目从450℃提升到了485℃。而且还采用碳钢+inconel625复合管、热喷涂、堆焊等方法来抑制或延缓腐蚀，提升材质抗腐蚀能力，但仍然存在成本高昂、堆焊稀释率较高等问题，导致换热器高温防腐蚀性能下降；同时，蒸汽温度的提高导致过热器温压降低，过热器面积增加，同时为了提高材料的抗腐蚀性能需要选用耐热耐腐蚀的优质合金钢材料(12cr1movg等)，甚至在部分过热器采用镍基管或合金钢镍基堆焊技术来延长管壁的使用寿命，这些设计均提高了设备投资成本。

5、而且经研究发现，垃圾焚烧系统高温腐蚀主要是高温气相腐蚀和熔融盐腐蚀。可见，生活垃圾焚烧发电系统采用高蒸汽参数的主要风险为酸性气体和碱金属颗粒对水冷壁和过热器等受热面的高温腐蚀，高温腐蚀是选择高蒸汽参数特别是温度时需要主要考虑的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统，以及一种将现有焚烧发电系统改造成为本技术所述生活垃圾焚烧发电系统的方法。通过增加高温区域的酸性气体脱除技术、碱金属颗粒脱除技术，来消除掉垃圾焚烧系统高温腐蚀的两个主要因素，这样可以将锅炉蒸汽参数中的温度参数提升，大幅度提高发电机组的热效率和发电效率，增加垃圾焚烧厂的发电收益。

2、为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：一种利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统，垃圾在焚烧炉内燃烧，燃烧产生的烟气沿着烟道进入到余热锅炉；

3、余热锅炉内沿着烟气的走向依次设置高温过热器、中低温过热器和省煤器；锅炉汽包和省煤器组成热给水系统，汽轮机将锅炉汽包产生的蒸汽传化为机械能，驱动发电机发电；

4、所述焚烧炉和余热锅炉之间设有高温除尘器，所述高温除尘器与焚烧炉和余热锅炉通过烟道相连接，高温除尘器的进烟管道上连接有高温脱酸药剂储罐，将碱性物质喷射到烟道内。

5、进一步的，所述高温除尘器包括：

6、腔体，其包括筒体和漏斗体，所述筒体设置在漏斗体的上方，两者一体成型；

7、所述烟气出口位于筒体的顶部，所述烟气进口位于筒体的侧壁；所述排灰口位于漏斗体的底部；所述筒体侧壁的棱角位置为圆弧平滑过渡结构；

8、进烟管，其设置在烟气进口处，所述进烟管与腔体相切；

9、第一换热管束，其设置在腔体的内部，所述第一换热管束两端的管口穿过腔体，位于腔体的外部；

10、排烟管，其设置在腔体的烟气出口处，所述排烟管的一端与余热锅炉相连接，排烟管的另一端位于到腔体的内部。

11、进一步的，所述第一换热管束为螺旋向下的线圈结构，其螺旋方向与烟气进入到腔体内的气流方向一致。

12、进一步的，所述第一换热管束设置在腔体的内侧壁上；

13、或者所述第一换热管束设置在腔体的内侧壁和排烟管的投影体之间的空间内，腔体的内侧壁和第一换热管束之间形成烟气通道；

14、所述腔体的内侧壁以及第一换热管束和烟气接触的表面，喷涂防磨涂层。进一步的，所述余热锅炉内的烟气沿着烟道依次进入到脱酸反应塔和布袋除尘器。

15、进一步的，所述高温除尘器、余热锅炉、脱酸反应塔和布袋除尘器内产生的灰尘，经过排灰管汇集到飞灰储仓，飞灰储仓的出料口连接飞灰固化装置。

16、进一步的，所述布袋除尘器通过烟道与scr脱硝反应塔相连接，scr脱硝反应塔连接有scr脱硝药剂储罐，将scr脱硝药剂喷射到scr脱硝反应塔内；

17、scr脱硝反应塔的出气口经烟道与烟囱相连接，该部分烟道上设有引风机。

18、进一步的，所述焚烧炉的出口烟道上连接有sncr脱硝药剂储罐，将sncr脱硝药剂喷射到烟道内。

19、进一步的，所述焚烧炉的底部通过风管外接有一次鼓风机，该风管经过空气预热器。

20、进一步的，所述焚烧炉的顶部通过风管外接有二次鼓风机。

21、为解决上述技术问题，本实用新型还进一步提供下述技术方案：一种现有生活垃圾焚烧发电系统的改造方法，

22、垃圾焚烧发电系统，包括焚烧炉，用于燃烧垃圾并产生高温烟气；

23、余热锅炉，通过烟道与焚烧炉相连接，所述余热锅炉内部按照烟气的流向依次设置高温过热器、中低温过热器和省煤器以进行能量转化；

24、锅炉汽包，与所述省煤器的水路通道连接，以产生蒸汽；

25、汽轮机，与锅炉汽包相连通，将锅炉汽包产生的蒸汽传化为机械能，以驱动发电机发电。

26、改造方法，包括以下步骤：

27、1)在余热锅炉的进烟管道上设沿着烟气的走向依次开第一通孔和第二通孔；

28、2)将高温除尘器的进烟管道和出烟管道分别与第一通孔和第二通孔相连接；高温脱酸药剂储罐连接在高温除尘器的进烟管道上，用于将碱性物质喷射到烟道内，将高温除尘器的排灰管连接在该发电系统的排灰管路上；

29、3)余热锅炉的进烟管道，在第一通孔和第二通孔之间增设阀门。

30、本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：该发电系统通过增加高温区域的酸性气体脱除技术、碱金属颗粒脱除技术，来消除掉垃圾焚烧系统高温腐蚀的两个主要因素，这样可以将锅炉蒸汽参数的温度参数提升，大幅度提高发电机组的热效率和发电效率，增加垃圾焚烧厂的发电收益。

31、解决锅炉的受热面防腐蚀问题，延长了锅炉材料的使用寿命，降低了锅炉材料的使用需求，减少了设备的投资成本和运行维护成本。

32、减轻了hcl对发电系统的多种危害。