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超高压炉内再热技术,能否拯救垃圾焚烧?
13小时前
来源:环卫科技网
作者:ivy
焚烧
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最近,有位群友分享了一份垃圾焚烧方面的证券研究资料,笔者在其中看到这样一段话:

热效率提高8个百分点,吨垃圾发电量增加一倍?!这引起了笔者的极大兴趣。

经查询发现,这段文字的原始出处应是旺能环境2024年年报:“报告期内南太湖五期1,000吨正式投入运营,用于置换停运的一期800吨和二期300吨。作为行业内典型的大型设备以旧换新项目,南太湖五期1,000吨炉排炉项目,是国内首个在大型炉排采用单元制、参数采用超高压炉内再热技术的项目,全厂热效率由22%提高至30%,吨垃圾发电量由原来的350度提高到约700度,在同等垃圾量的情况下可以为项目创造更为可观的经济效益。”

而在2025年8月出刊的《环境卫生工程》第33卷第4期上,亦刊载了一篇论文——《超高压炉内再热技术在垃圾焚烧厂的应用》[1],更详细的对这一项目进行了介绍。

论文提到,某1000t/d超高压炉内再热焚烧线,主蒸汽参数为13MPa、450℃,采用一次中间再热系统。2024年5月投产后,在汽轮机长期28MW稳定运行的工况下,吨垃圾发电量从317kWh/t升高至554kWh/t。按当地标杆电价0.41元计算,相当于直接增收2200多万元。

由于论文唯一作者来自旺能,因此“某1000t/d超高压炉内再热焚烧线”无疑就是指南太湖五期项目。论文估计,未来随着“垃圾热值提升,汽轮发电机组运行趋于稳定可以长期保证发电在30MW以上的情况,吨垃圾发电量可达650kWh/t”,这一数据与旺能环境2024年年报数据已非常接近。

有了上市公司公开信息和专业论文的双重佐证,看来超高压炉内再热技术的确可以有效提升垃圾焚烧发电热效率,大幅增加垃圾发电量,经济效益显著。

环卫科技网进一步了解后发现,目前国内采用这一技术的垃圾焚烧项目,南太湖五期并非唯一。

据南方网2025年7月报道,在广州从化,“全国垃圾焚烧发电行业首条13兆帕、485℃超高压次高温的焚烧线,把1吨垃圾多‘榨’出100度电,热效率跃升约10%”。[2]

新闻提到,广州环投从化环保能源有限公司工作人员向记者介绍,国内“垃圾焚烧行业现在普遍用的都是中温中压、中温次高压的机组,压力大概在6.4兆帕、温度在450℃左右,而我们的高参数则采用的是13兆帕、485℃的超高压次高温,而且还带了一次中间再热,再热温度是420℃。”这一组温度与压力参数相较业内普遍的中温中压机组效率提高了约10%,“同样热值的1吨垃圾在正常中温次高压机组可以发约550度电,在3号汽轮机组中可以发超过600度电,1吨垃圾多发100度电,它的热能利用效率更高。”

不过,虽然南太湖五期和广州从化项目均自称“首个”,但国内真正首个采用超高压炉内再热技术的垃圾焚烧项目,应是光大环境旗下的苏州市生活垃圾焚烧发电厂提标改造项目(光大苏州四期),该项目于2019年6月投产,同年11月实现满负荷并网,堪称垃圾焚烧高参数高效化的里程碑。

光大苏州四期总规模为一阶段3×750t/d机械炉排炉,日处理生活垃圾2250吨;二阶段再增3×750t/d,最终总规模6×750t/d。装机容量一阶段2×50MW一次再热汽轮发电机组,采用两炉一机单元制+母管制灵活运行。

该项目突破垃圾焚烧“中温中压”传统参数瓶颈,解决了高温腐蚀难题,将全厂热效率从22%提升至31.66%,吨垃圾发电量提高了139.5kWh。[3]

表1 光大苏州四期与采用其他参数技术的项目比较

注:年发电多收益测算是按苏州提标改造项目一阶段规模(二阶段与一阶段规模相同,但投入运行时间不足1年)和苏州地区的标杆上网电价0.391元/KWh进行的,年运行时间按8000小时。来源:广东省环境科学学会南方号获奖公示信息[3]

康恒环境三河垃圾焚烧发电项目

另外,康恒环境三河垃圾焚烧发电项目从建设阶段便采用了超高压炉内再热技术。据康恒环境发布的消息,三河项目应用了“全球首台炉外除湿再热(MSR)双缸汽轮发电机组,将发电主蒸汽参数提高到13.5Mpa/450℃,结合了高效整齐空气预热器、高压除氧和多级回热等行业前沿技术,全场发电效率超过31%,减少碳排放约7.3万吨”,首条垃圾焚烧处理线已于2021年6月投产。

众所周知,近年来,国内垃圾焚烧企业饱受垃圾量不足、补贴拖欠和市场“内卷”困扰,若能借当下的“设备更新”潮,对存量垃圾焚烧项目应用超高压炉内再热技术升级改造,用相同的垃圾,发出更多的电力,且更环保、更低碳,还能收获更好的经济效益,何乐而不为呢?

看上去虽美,但真正去实现还需要克服部分困难!

首先是需要增加投入,投资回收周期也相应延长。文献[1]显示,应用超高压再热技术的千吨级垃圾焚烧发电项目较中温次高压多投资5300万元,增加的投资需2.84a才能回收成本。

文献指出:

(1)同等规模2×500t/d的生活垃圾电厂总投资约5.94亿元,需要土地面积约8hm2,本项目总投资为5亿元,主厂房的面积与1台750t的焚烧线尺寸相同;单台中温次高压炉与超高压再热焚烧炉的尺寸基本相同,总投资的主要差别是余热锅炉的价格。

(2)单台余热锅炉及堆焊的价格分别为中温次高压非再热3400万元、中温次高压再热3800万元、中温超高压炉内5000万元、中温超高压炉外3700万元。

(3)超高压再热的余热锅炉成本比中温次高压多1600万元,汽轮机的价格偏差约为700万元,加上高低压旁路等,超高压再热项目较中温次高压多投资5300万元,增加的投资需2.84a回收成本。

不过,考虑到目前垃圾焚烧发电项目特许经营期限已延长至40年,能够保证有充足的时间收回投资。

其次是在更高温度下,过热器、水冷壁等重要部位面临更严重的腐蚀问题,不过这些都可以通过升级材料、严控过热器管壁温度、优化设计等技术手段予以解决,本文就不再展开叙述。

那么,如果回收投资和技术都不是问题,是否就可以大张旗鼓更新改造存量项目了呢?

笔者在微信群里讨论相关话题时,一位不希望具名的专业人士指出,发电量主要看燃料热值,燃料不行,再好的设备也无益。目前国内大多数省会城市和部分经济发达地区吨垃圾发电量普遍已达到500-600度,但发达国家垃圾发电厂却可达800-1000度,根本原因在于国内生活垃圾厨余含量高,导致含水率高、热值偏低。

对于应用超高压炉内再热技术的垃圾发电项目来说,主蒸汽参数达到超高压(13MPa级)不是问题,只要整个系统的管壁加厚,使其符合设计规范即可。核心难题在于主蒸汽温度的提升,它对材料的要求非常高,垃圾发电超过480℃难度很大。

虽然目前国内燃煤发电项目主蒸汽温度最高已可达600℃,但燃煤与燃垃圾不同,煤炭组分单一,单位时间内烧多少煤,产生多少烟气是相对一定的,所以较容易提前预测,在对应的点喷入相关的环保物料即可。但垃圾组分过于复杂,导致烟气成分也复杂,且动态变化快,相对的环保物料消耗不能及时做出针对性反应。

的确,本文统计到的几座采用超高压炉内再热技术的垃圾发电项目,主蒸汽温度基本都是450℃,只有广州从化项目称可达485℃。

关于提升垃圾发电的热效率,这位专业人士指出,“从锅炉系统来说,最大限度的降低排烟热损失才是提升热效率的主要途径。从整个热力朗肯循环来说,降低循环水带走的热量采用背压机组最经济。从全厂发电效率来说,那就各个系统都要考虑,如烟气再循环,过热器再热,高参数背压机组,乏气供热等”。

归根结底,决定吨垃圾发电量的关键因素,依旧还是燃料的品质,即便是采用了超高压炉内再热技术,仍然需要高品质的生活垃圾配合才能发挥最大威力!

因此,一座存量垃圾发电项目是否值得投巨资进行升级改造?还得看当地的生活垃圾是否足够“给力”!只有燃料与设备相互适配,才能实现环保效益和经济效益的“双丰收”!

参考文献:

[1]岳兴月.超高压炉内再热技术在垃圾焚烧厂的应用[J].环境卫生工程,2025,33(4):99-103.

[2]唐巧燕 成广聚.《凭什么广州的垃圾焚烧厂能多“榨”100度电/吨?》,南方网https://www.nfnews.com/content/LozBBdqQon.html,2025-07-19.

[3]《省环保科技奖获奖项目展示丨中间再热中温超高压垃圾焚烧发电运行技术(二等奖)》,广东省环境科学学会南方号,https://static.nfapp.southcn.com/content/202304/13/c7561775.html,2023-04-13.

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好的内容,值得赞赏
我很不爽,因为
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