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03熱力系統(tǒng)-垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)分享
垃圾電廠熱力系統(tǒng)
一、熱力學(xué)基礎(chǔ)知識
一、熱力學(xué)定律
實現(xiàn)熱能變電能的理論基礎(chǔ)是熱力學(xué)的兩個定律，它們揭示了熱力過程所要遵循的基本規(guī)律。
（一）熱力學(xué)第一定律
熱力學(xué)第一定律簡單地表述為熱能與其他形式的能量可以互相轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時能的總量保持守恒。熱變功的唯一途徑是通過工質(zhì)體積的膨脹，這是熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的基本特征。
熱力學(xué)第一定律定量地揭示了各種形式的能量在傳遞和轉(zhuǎn)換過程中，必須遵守的能量守恒的規(guī)律。現(xiàn)實中需要一定的條件，才能實現(xiàn)熱力學(xué)第一定律的熱力循環(huán)，這就是熱力學(xué)第二定律。
（二）熱力學(xué)第二定律
熱力學(xué)第二定律指出，任何熱機(jī)都不能循環(huán)不息地將吸取的熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Α榱颂岣哐h(huán)效率，法國人卡諾提出了卡諾循環(huán)，用卡諾定義進(jìn)一步闡述了熱力學(xué)第二定律。卡諾循環(huán)的熱效率為
式中 T1高溫?zé)嵩吹臏囟龋?/span>
T2低溫?zé)嵩吹臏囟取?/span>
卡諾循環(huán)提出了提高循環(huán)熱效率的途徑，得出以下結(jié)論：
（1）當(dāng)T1=T2時，循環(huán)的熱效率為零。要利用熱能來產(chǎn)生電力，就一定要有溫度差。提高循環(huán)效率的根本途徑是提高高溫?zé)嵩吹臏囟群徒档偷蜏責(zé)嵩吹臏囟取?/span>
（2）因：T1=∞或T2=0都是不可能的，故熱效率只能小于1，在熱機(jī)中不可能將從高溫?zé)嵩吹玫降臒崃咳哭D(zhuǎn)變?yōu)楣Γ嬖诶湓磽p失。
二、垃圾電廠蒸汽的產(chǎn)生過程
垃圾電廠使用的蒸汽是在余熱鍋爐中對給水進(jìn)行定壓加熱產(chǎn)生的。給水經(jīng)省煤器進(jìn)入余熱鍋爐后，依次流過余熱鍋爐的水冷壁、汽包、蒸發(fā)器、過熱器等受熱面，生成滿足生產(chǎn)工藝要求的蒸汽。在此過程中，給水經(jīng)歷了五種狀態(tài)變化、三個加熱階段。
（一）水的五種狀態(tài)
物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠麘B(tài)的現(xiàn)象稱為汽化。物質(zhì)山汽態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的現(xiàn)象稱為液化（也稱凝結(jié)）。汽化有蒸發(fā)和沸騰兩種方式，一般都是靠液體的沸騰來產(chǎn)生蒸汽。水的五種狀態(tài)是未飽和水、飽和水、濕飽和蒸汽、飽和蒸汽、過熱蒸汽。
1、飽和狀態(tài)
將一定量的水置于密閉容器中，當(dāng)汽化速度等于液化速度時，若沒有外界作用，則汽液兩相將處于動態(tài)平衡，此兩相平衡的狀態(tài)即為飽和狀態(tài)。飽和狀態(tài)下的蒸汽稱為飽和蒸汽，飽和狀態(tài)下的液體稱為飽和水，飽和蒸汽和飽和水的混合物稱為濕飽和蒸汽。
飽和狀態(tài)時蒸汽（或飽和水）的壓力和溫度分別稱為飽和壓力ps和飽和溫度ts。飽和溫度與飽和壓力是一一對應(yīng)的，即：ps=f（ts）。如1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的飽和溫度為99℃。
2、未飽和狀態(tài)
當(dāng)t<ts，水尚未達(dá)到飽和狀態(tài)，稱為未飽和水，其溫度低于飽和溫度的數(shù)值稱為過冷度。
3、過熱蒸汽
若t>ts，此時蒸汽溫度高于飽和溫度，稱為過熱蒸汽，其溫度超過飽和溫度的數(shù)值稱為過熱度。
（二）水的三個加熱階段
1、未飽和水的定壓預(yù)熱過程
對水進(jìn)行加熱，其溫度升高，比體積增大，但因為水膨脹性很小，所以比體積變化不明顯。
2、飽和水的定壓汽化過程
飽和水在定壓下繼續(xù)加熱，水沸騰產(chǎn)生蒸汽，此時溫度保持不變，這個過程既是定壓過程，也是定溫過程。此過程稱為飽和水的定壓汽化過程。
3、飽和蒸汽的定壓過熱過程
飽和蒸汽繼續(xù)定壓加熱，得到過熱蒸汽，此過程稱為飽和蒸汽的定壓過熱過程。
綜上所述，水的相變過程可歸納為一點（臨界點）、兩線（飽和水線、飽和蒸汽線）、三區(qū)（液相區(qū)、濕飽和蒸汽區(qū)、過熱蒸汽區(qū)）、五態(tài)（未飽和水、飽和水、濕飽和蒸汽、飽和蒸汽、過熱蒸汽）。
給水在鍋爐內(nèi)吸收的總熱量由液體熱、汽化熱和過熱熱組成，各階段水的特性決定了鍋爐受熱面的形式和布置方式，如省煤器（預(yù)熱給水）、水冷壁、蒸發(fā)器（飽和水汽化）、過熱器（蒸汽過熱）等。
二、蒸汽動力循環(huán)
熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是通過工質(zhì)的動力循環(huán)實現(xiàn)的，根據(jù)工質(zhì)的不同，動力循環(huán)可以分為蒸汽動力循環(huán)（汽輪機(jī)的工作循環(huán)）和氣體動力循環(huán)（燃?xì)廨啓C(jī)的工作循環(huán)）兩大類。垃圾電廠主要是采用水蒸氣為工質(zhì)的蒸汽動力循環(huán)實現(xiàn)熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。垃圾電廠蒸汽利用過程如圖1所示。
水是垃圾電廠中實現(xiàn)熱能向機(jī)械能轉(zhuǎn)換的工質(zhì)，水需要流過不同的熱力設(shè)備，并在各設(shè)備中發(fā)生狀態(tài)的變化完成能量轉(zhuǎn)化過程。如給水在鍋爐中吸熱后變化為過熱蒸汽。過熱蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹做功，蒸汽的壓力和溫度降低，比體積增加，熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。
熱力系統(tǒng)從某一初始狀態(tài)，經(jīng)歷一系列中間狀態(tài)變化到某一最終狀態(tài)，稱其經(jīng)歷了一個熱力過程。垃圾電廠熱力過程流程如圖2所示。
一、簡單蒸汽動力循環(huán)
（一）朗肯循環(huán)
朗肯循環(huán)是最簡單的蒸汽動力循環(huán)，垃圾電廠各種復(fù)雜的蒸汽動力循環(huán)都是在朗肯循環(huán)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。
朗肯循環(huán)包括4個可逆過程，即定壓吸熱過程、絕熱膨脹過程、定壓放熱過程和絕熱壓縮過程。簡單的朗肯循環(huán)T-S（溫-熵）圖如圖3所示。4-5-6-1是工質(zhì)在鍋爐中定壓加熱、汽化、過熱過程，1-2是過熱蒸汽在汽輪機(jī)中絕熱膨脹做功過程，2-3是乏汽在凝汽器中的定壓凝結(jié)過程，3-4是凝結(jié)水的絕熱壓縮過程。
朗肯循環(huán)的蒸汽動力裝置由給水泵、鍋爐、汽輪機(jī)和凝汽器4個主要設(shè)備組成。簡單熱力系統(tǒng)如圖4所示。
簡單熱力系統(tǒng)循環(huán)經(jīng)過個步驟，完成1個循環(huán)：
（1）垃圾在焚燒爐中燃燒，放出熱量。
（2）水在鍋爐中定壓吸熱汽化直至成為過熱蒸汽。
（3）過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)絕熱膨脹做功。
（4）汽輪機(jī)排出的乏汽在凝汽器中定壓放熱，冷凝成水。
朗肯循環(huán)吸熱過程全部在定壓下進(jìn)行，這使得朗肯循環(huán)平均吸熱溫度低于同溫限范圍內(nèi)卡諾循環(huán)的吸熱溫度，雖然放熱溫度相同，但朗肯循環(huán)的熱效率低于同溫度界限間卡諾循環(huán)的熱效率。然而由于朗肯循環(huán)存在諸多優(yōu)點，使朗肯循環(huán)成為現(xiàn)代蒸汽動力裝置的基本循環(huán)方式。
（二）提高朗肯循環(huán)熱效率的途徑
1、提高蒸汽溫度
在保持初壓及背壓不變的情況下，提高新蒸汽的溫度，循環(huán)的熱效率提高。蒸汽溫度的提高，增加了設(shè)備的尺寸和設(shè)備的投資。
2、提高蒸汽壓力
在相同的初溫和背壓下，提高蒸汽壓力，循環(huán)的平均吸熱溫度提高，放熱溫度不變，循環(huán)熱效率提高。在提高蒸汽壓力的同時也要提高蒸汽的溫度，才能保證蒸汽必要的過熱度，以保證汽輪機(jī)的安全運行。
3、降低背壓
保持初溫、初壓不變，降低背壓，放熱溫度降低，循環(huán)效率提高。
二、給水回?zé)嵫h(huán)
（一）給水回?zé)嵫h(huán)的定義
給水回?zé)峒訜崾侵笍钠啓C(jī)中間級抽出部分蒸汽，利用蒸汽回?zé)釋o水進(jìn)行加熱，與之相對應(yīng)的循環(huán)稱為回?zé)嵫h(huán)。給水回?zé)峋褪前驯緛硪尫沤o冷源的部分熱量用來加熱工質(zhì)，以提高進(jìn)入鍋爐的給水溫度，減少從鍋爐的吸熱量。
垃圾電廠通常采用的單級回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)如圖5所示。
蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，絕熱膨脹到某一壓力時，從汽輪機(jī)中抽出部分蒸汽，進(jìn)入低壓加熱器。剩下的蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)繼續(xù)膨脹做功，然后進(jìn)入凝汽器，被冷卻凝結(jié)成水，凝結(jié)水進(jìn)入低壓加熱器，被抽汽加熱成飽和水，然后被給水泵加壓送入鍋爐，經(jīng)加熱、汽化、過熱成過熱蒸汽，再送回汽輪機(jī)，完成單級回?zé)嵫h(huán)。
（二）給水回?zé)嵫h(huán)的作用
（1）由于工質(zhì)吸熱量減少，鍋爐熱負(fù)荷減低，所以可減少鍋爐受熱面，節(jié)省金屬材料。
（2）由于抽汽率增大，使汽輪機(jī)高壓端的蒸汽流量增加，所以抽汽低壓端流量小。這樣有利于汽輪機(jī)設(shè)計中解決第一級葉片太短和最末級葉片太長的矛盾，提高單機(jī)效率。
（3）由于進(jìn)入凝汽器的乏汽量減少，所以可減少凝汽器的換熱面積，節(jié)省銅材。采用給水回?zé)幔瑫黾拥蛪杭訜崞鳌⒐艿馈㈤y門等設(shè)備，增加了投資的同時也使系統(tǒng)復(fù)雜、操作復(fù)雜了。但采用回?zé)嵊行У靥岣吡藷崃ρh(huán)效率，故大中型汽輪機(jī)均采用回?zé)嵫h(huán)。參數(shù)越高、容量越大的機(jī)組，回?zé)峒墧?shù)越多。垃圾電廠由于系統(tǒng)容量小，僅用單級回?zé)嵫h(huán)。
三、蒸汽再熱循環(huán)
（一）蒸汽中間再熱的定義
為了提高垃圾電廠的熱循環(huán)效率，蒸汽的參數(shù)不斷提高。但是隨著初壓的提高，汽輪機(jī)的排汽濕度增大，為了使排汽濕度不超過允許的限度，故采用了蒸汽中間再熱。
所謂蒸汽中間再熱，就是將在汽輪機(jī)高壓缸內(nèi)己經(jīng)做了部分功的蒸汽全部抽出來，送到鍋爐的再熱器中繼續(xù)加熱，溫度提高后再送回汽輪機(jī)的中、低壓缸繼續(xù)做功，乏汽排入凝汽器。
再熱部分實際上相當(dāng)于在原來朗肯循環(huán)的基礎(chǔ)上增加了一個新的循環(huán)。只要再熱過程的平均吸熱溫度高于原來朗肯循環(huán)的平均吸熱溫度，再熱循環(huán)的熱效率就高于原來循環(huán)的熱效率。
再熱循環(huán)流程圖如圖6所示。
（二）蒸汽再熱循環(huán)的作用
采用再熱的目的不僅解決膨脹終態(tài)濕度太大的問題，也可以提高循環(huán)熱效率。采用一次再熱循環(huán)，循環(huán)熱效率可提高2％左右。近年來，為了提高垃圾電廠的熱力循環(huán)效率，采用再熱循環(huán)的機(jī)組逐漸增多。
四、熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)
（一）熱電聯(lián)產(chǎn)的作用
垃圾電廠蒸汽動力裝置即使采用了各種提高效率的措施，熱效率依然不高，一般小于26％。大部分的熱量被排放到環(huán)境中。熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)的目的是在發(fā)電的同時把一部分熱量用來供熱，從而大大提高能源利用率，提高機(jī)組的熱效率。
（二）熱電聯(lián)產(chǎn)的形式
1、背壓式汽輪機(jī)
背壓式汽輪機(jī)的排汽壓力通常高于0.1MPa，其乏汽的熱量直接供給熱用戶。采用背壓式汽輪機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)的機(jī)組，其電負(fù)荷隨著熱負(fù)荷的變化而變化。因此，僅用在熱負(fù)荷較均勻、任何時候都能保證機(jī)組運行的熱電廠。背壓汽輪機(jī)的熱力系統(tǒng)如圖7所示。
2、調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)
調(diào)整抽汽輪機(jī)是利用抽汽來供熱。用戶熱負(fù)荷的變動對電能生產(chǎn)量的變動影響較小熱電廠中得到了較廣泛的使用。調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)的熱力系統(tǒng)如圖8所示。
三、垃圾電廠熱力系統(tǒng)組成及流程
一、熱力系統(tǒng)概述
垃圾電廠熱力設(shè)備用管道和附件連接成的有機(jī)整體稱為垃圾電廠的熱力系統(tǒng)。按其用途和編制方法的不同，垃圾電廠的熱力系統(tǒng)分為原則性熱力系統(tǒng)和全面性熱力系統(tǒng)。
（一）原則性熱力系統(tǒng)
垃圾電廠原則性熱力系統(tǒng)圖是以規(guī)定的符號表明工質(zhì)在完成熱力循環(huán)時流經(jīng)的不同熱力設(shè)備的流程圖。同類型、同參數(shù)的設(shè)備在圖中只標(biāo)示一個，備用的設(shè)備及系統(tǒng)在圖中不標(biāo)示。
垃圾電廠的原則性熱力系統(tǒng)不僅表明了熱力過程，同時也反映了垃圾電廠的技術(shù)先進(jìn)程度和熱力循環(huán)效率的高低。
垃圾電廠的原則性熱力系統(tǒng)包括鍋爐、汽輪機(jī)、主蒸汽及再熱蒸汽和凝汽設(shè)備的連接系統(tǒng)、給水回?zé)嵯到y(tǒng)、除氧系統(tǒng)、補水系統(tǒng)及汽水回收利用系統(tǒng)，以及供熱電廠的供熱系統(tǒng)。
鍋爐產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)電動主隔離門到主汽閥，主汽閥內(nèi)裝有蒸汽濾網(wǎng)，以分離蒸汽中的水滴和防止雜物進(jìn)入汽輪機(jī)。蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)蒸汽室，在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功后由汽缸排汽口排入凝汽器，汽輪機(jī)排汽在凝汽器中凝結(jié)成水，凝結(jié)水經(jīng)軸封加熱器、低壓加熱器加熱后進(jìn)入除氧器。熱力系統(tǒng)補水為除鹽水，直接補入除氧器或凝汽器。給水經(jīng)除氧器除氧后，由給水泵送入鍋爐，重新被加熱成過熱蒸汽。汽輪機(jī)乏汽采用循環(huán)冷卻水冷卻。
國產(chǎn)某30MW汽輪機(jī)在雙列復(fù)速級后有第一級不調(diào)整抽氣（供空氣預(yù)熱器、SCR煙氣加熱器使用），第二級動葉后有第二級不調(diào)整抽氣（供除氧器和采暖使用），第九級動葉后有第級不調(diào)整抽氣（供低壓加熱器使用）。
德國某垃圾電廠原則性熱力系統(tǒng)如圖9所示。熱力系統(tǒng)設(shè)有汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)，汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)由旁路減溫減壓裝置、旁路凝汽器及旁路凝結(jié)水泵組成，旁路減溫減壓裝置按汽輪機(jī)額定進(jìn)汽量設(shè)置。
當(dāng)汽輪機(jī)抽汽參數(shù)不能滿足空氣預(yù)熱器和SCR煙氣加熱器的用汽要求或汽輪機(jī)停機(jī)時，通過減溫減壓裝置將主蒸汽參數(shù)降低至1.0MPa/250℃，供空氣預(yù)熱器和SCR煙氣加熱器使用。
（二）全面性熱力系統(tǒng)
全面性熱力系統(tǒng)圖是用規(guī)定的符號表明垃圾電廠所有的熱力設(shè)備及其汽水管道的總系統(tǒng)圖。
垃圾電廠全面性熱力系統(tǒng)圖明確地反映電廠的各種工況時的運行方式。它按設(shè)備的實際數(shù)量（包括運行的和備用的）來繪制，并標(biāo)明一切連接管路和系統(tǒng)。
一般垃圾電廠全面性熱力系統(tǒng)由以下系統(tǒng)組成：鍋爐、汽輪機(jī)、主蒸汽系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、給水管道系統(tǒng)、回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)、主凝結(jié)水系統(tǒng)等。
二、部分熱力系統(tǒng)功能
（一）補水系統(tǒng)
由于熱力系統(tǒng)中的管道、設(shè)備存在的缺陷或工藝需要，不可避免地存在各種汽水損失。
補水補入熱力系統(tǒng)不僅要保證補水量，還要選擇合適的補水制取工藝及補水補回?zé)嵯到y(tǒng)的位置。
1、補水除鹽
對于中參數(shù)及以下圾電廠，補水必須是軟化水（除去水中的鈣、鎂等鹽分）；對于高參數(shù)垃圾電廠，補水必須是除鹽水（除去水中鈣、鎂等鹽外，還要除去水中硅酸鹽）。
2、補水除氧
為了防止熱力設(shè)備的腐蝕，補水應(yīng)進(jìn)行除氧。
3、補水加熱
為了提高電廠的熱循環(huán)效率，補水在進(jìn)入鍋爐前應(yīng)被力日熱，利用電廠的廢熱（如鍋爐連續(xù)排污）、疏水和汽輪機(jī)的回?zé)岢槠M(jìn)行加熱的經(jīng)濟(jì)性最好。
4、補水位置
補水補入點混合溫差小帶來的不可逆損失就小，熱循環(huán)效率就高。在熱力系統(tǒng)適宜進(jìn)行水量調(diào)節(jié)的地方有凝汽器和給水除氧器。
補水補入凝汽器，補水會充分利用低壓回?zé)岢槠訜幔責(zé)岢槠龉Ρ容^大，熱循環(huán)效率優(yōu)于補入除氧器。
5、補水水量調(diào)節(jié)
補水補入熱力系統(tǒng)，應(yīng)隨系統(tǒng)工質(zhì)損失的大小進(jìn)行水量調(diào)節(jié)，水量調(diào)節(jié)要考慮熱井水位和除氧水箱水位的雙重影響。補水補入除氧器，水量調(diào)節(jié)較簡單，但熱效率稍低。補水補入凝汽器，采用除氧器水位和凝汽器水位聯(lián)合調(diào)解方式運行。通常大、中型凝汽機(jī)組補水補入凝汽器，小型機(jī)組補入除氧器。
（二）鍋爐連續(xù)排污系統(tǒng)
1、排污系統(tǒng)的作用。
在鍋爐運行中，隨著汽水循環(huán)的進(jìn)行，在汽包、水冷壁中會聚集一些含鹽濃度大的鍋水，常見成分為磷酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鎂、硅酸鎂、各種形態(tài)的氧化鐵和二氧化硅。其沉淀物會使得鍋爐管道熱效率降低和發(fā)生爆管。因此，鍋爐需要進(jìn)行排污以排除這些成分，保證鍋水水質(zhì)合格，從而保證汽水品質(zhì)合格。
2、鍋爐排污的類別。
鍋爐排污分為連續(xù)排污和定期排污。連續(xù)排污水由汽包下部排出，連續(xù)排污可以排出鍋水中溶解的部分鹽分，使鍋水的含鹽量和堿度保持在規(guī)定值范圍內(nèi)，所以連續(xù)排污應(yīng)從鍋水含鹽量最大的汽包排出。因為連續(xù)排污量較大，所以必須對其進(jìn)行工質(zhì)和熱量的回收。鍋爐的連續(xù)排污率為鍋爐MCR蒸發(fā)量的0.3％~1％。
定期排污是為了排出加藥后由鍋水中的鹽生成的沉淀物，以補充連續(xù)排污的不足，水冷壁下集箱沉淀物積聚最多，定期排污點設(shè)在水冷壁下集箱上。
排污量和額定蒸發(fā)量的比值稱為排污率，通常情況下，中溫中壓凝汽式垃圾電廠的排污率為1％~2％，熱電廠為2％~5％。
3、排污系統(tǒng)組成。鍋爐排污系統(tǒng)包括如下設(shè)備。
（1）連續(xù)排污電動門。
（2）連續(xù)排污擴(kuò)容器。
（3）定期排污擴(kuò)容器。
4、排污系統(tǒng)的布置方式。
汽包連續(xù)排污管自汽包下部引出，經(jīng)手動截止閥和調(diào)節(jié)閥后被排入連續(xù)排污擴(kuò)容器，在擴(kuò)容器里飽和水?dāng)U容降壓，產(chǎn)生蒸汽，并使蒸汽與污水分離，排污水溫度約為261℃，排污水閃蒸壓力為除氧器的壓力。
鍋爐定期排污管道設(shè)置在下降管底部和水冷壁下集箱。因為壓力很高，管道上采用雙重手動截斷閥。定期排污水進(jìn)入定期排污擴(kuò)容器。其最大排污量按3％的鍋爐MCR蒸發(fā)量考慮，手動截斷閥也可作疏水用，排污和疏水時閥門全開。
進(jìn)入定期排污/連續(xù)排污擴(kuò)容器的污水和疏放水經(jīng)擴(kuò)容降壓后，蒸汽從上部排入除氧器或大氣，污水進(jìn)入降溫池，降溫池將鍋爐排污水冷卻到40℃。
5、鍋爐排污的控制方式。正常運行時，汽包連續(xù)排污投入自動。調(diào)節(jié)閥接受鍋水硅酸根含量的信號，自動調(diào)節(jié)連續(xù)排污的水量。如果鍋水水質(zhì)合格，可不進(jìn)行定期排污，根據(jù)鍋水的化驗，當(dāng)給水和鍋水中固形物含量超過允許極限值時，進(jìn)行定期排污，每次排污時間在30~60s，排污時必須注意汽包水位的變化，每個水冷壁下集箱輪流進(jìn)行排污，電動閥快開快關(guān)，不允許破壞鍋水循環(huán)。定期排污要在鍋爐負(fù)荷較低時進(jìn)行，以防止鍋水循環(huán)惡化。鍋爐排污系統(tǒng)如圖10所示。
（三）旁路系統(tǒng)
旁路系統(tǒng)是指將高參數(shù)蒸汽繞過汽缸的通流部分'經(jīng)減溫減壓器降溫、降壓后排至汽輪機(jī)凝汽器或旁路凝汽器的連接系統(tǒng)。
旁路系統(tǒng)的形式較多，垃圾電廠的旁路系統(tǒng)使從旁路減溫減壓裝置出來的低參數(shù)蒸汽進(jìn)入凝汽器放熱凝結(jié)成水，再由旁路凝結(jié)水泵送至除氧器。旁路凝汽器采用循環(huán)冷卻水冷卻，循環(huán)冷卻水來自循環(huán)水冷卻塔。
1、旁路系統(tǒng)的作用
（1）實現(xiàn)停機(jī)不停爐運行。電網(wǎng)故障或機(jī)組甩負(fù)荷時，鍋爐能維持帶廠用電運行，實現(xiàn)停機(jī)不停爐運行，停機(jī)時不影響焚燒垃圾。
（2）回收汽水和熱量。機(jī)組在啟、停過程中，鍋爐的蒸發(fā)量大于汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，多余的蒸汽若直接排入大氣，不僅損失了工質(zhì)，而且對環(huán)境產(chǎn)生很大的噪聲污染。設(shè)置旁路就可以達(dá)到回收汽水和消除噪聲的目的。
（3）協(xié)調(diào)啟動參數(shù)和流量，縮短啟動時間。單元機(jī)組普遍采用了滑參數(shù)啟動方式，為適應(yīng)汽輪機(jī)啟動過程中，在不同階段（暖管、沖轉(zhuǎn)、暖機(jī)、升速、帶負(fù)荷）對蒸汽參數(shù)的要求，鍋爐要不斷地調(diào)整蒸汽壓力、蒸汽溫度和蒸汽流量，只靠調(diào)整鍋爐燃燒的方式運行經(jīng)濟(jì)性較差。采用旁路系統(tǒng)后，使調(diào)節(jié)方式更加靈活和經(jīng)濟(jì)，縮短啟動時間。
（4）防止鍋爐超壓。在機(jī)組負(fù)荷突降或甩負(fù)荷時，利用旁路系統(tǒng)的快開功能，可以防止鍋爐安全閥的動作，減少蒸汽浪費，提高運行經(jīng)濟(jì)性。
（5）保護(hù)再熱器。對于設(shè)置再熱器的垃圾焚燒鍋爐，機(jī)組正常運行時，汽輪機(jī)排汽進(jìn)入再熱器，再熱器可以得到充分冷卻。但在啟動過程中，汽缸無排汽時，再熱器因無蒸汽流過或流量不夠，有超溫的危險。蒸汽通過旁路進(jìn)入再熱器，可以冷卻再熱器，達(dá)到保護(hù)再熱器安全的目的。
總之，旁路系統(tǒng)是機(jī)組在啟、停或事故工況下的一種調(diào)節(jié)和保護(hù)系統(tǒng)。
2、旁路系統(tǒng)的形式
垃圾電廠多采用單級旁路系統(tǒng)，其容量為鍋爐額定蒸發(fā)量的100％。這種旁路系統(tǒng)較為簡單，操作方便。
旁路系統(tǒng)的特點是采用了兼有啟動調(diào)節(jié)閥、減溫減壓旁路閥和安全閥三種作用的高壓旁路控制閥，這種控制閥又稱三通閥。三通閥是可控的，能迅速自動跟蹤超壓保護(hù)。液壓控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)控制蒸汽壓力以適應(yīng)機(jī)組滑參數(shù)啟、停和事故工況的運行。汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷后鍋爐可不立即熄火，帶廠用電運行，事故排除后即可投入運行。減溫水的調(diào)節(jié)與單級旁路快速聯(lián)動，能大幅度地降溫、降壓，三用閥的結(jié)構(gòu)尺寸小，便于布置和檢修。
3、垃圾電廠旁路系統(tǒng)的組成
汽輪機(jī)的旁路系統(tǒng)由旁路減溫減壓器、旁路凝汽器和旁路凝結(jié)水泵組成，旁路減溫減壓器按100％的汽輪機(jī)額定進(jìn)汽量設(shè)置，旁路凝汽器進(jìn)氣口設(shè)有二級減溫減壓器，旁路凝汽器應(yīng)處于熱備用狀態(tài)，以便發(fā)生故障時能夠快速啟動。垃圾電廠單級旁路系統(tǒng)如圖11所示。為了簡化系統(tǒng)布置，也可將旁路凝汽器和汽輪機(jī)凝汽器合二為一。
從除氧器給水箱經(jīng)給水泵、加熱器到鍋爐給水操作臺前的全部管道系統(tǒng)稱為鍋爐給水系統(tǒng)。給水系統(tǒng)是垃圾電廠熱力系統(tǒng)的重要組成部分，它輸送的水量大、壓力高，對垃圾電廠的安全、經(jīng)濟(jì)、靈活運行至關(guān)重要。給水系統(tǒng)事故會使鍋爐給水中斷，造成緊急停爐或降負(fù)荷運行，嚴(yán)重時會威脅鍋爐的安全運行。因此，對給水系統(tǒng)的要求是在垃圾電廠任何運行方式和發(fā)生任何事故的情況下，都能保證不間斷地向鍋爐供水。
垃圾電廠給水系統(tǒng)管道的主要布置方式有集中母管制和單元制。
（1）集中母管制系統(tǒng)安全可靠性高，具有一定的靈活性，但閥門較多、系統(tǒng)復(fù)雜、投資大。
（2）單元制給水系統(tǒng)簡單、管路短、閥門少、投資小，當(dāng)采用無節(jié)流損失的變速調(diào)節(jié)時，其優(yōu)越性更為突出；但其運行的靈活性差。
（五）凝結(jié)水管道系統(tǒng)
1、凝結(jié)水管道系統(tǒng)的定義
凝結(jié)水管道系統(tǒng)是指從凝汽器熱井出口至除氧器入口的管道系統(tǒng)。
2、凝結(jié)水系統(tǒng)的作用
凝結(jié)水系統(tǒng)的主要作用是把凝結(jié)水從凝汽器熱井輸送到除氧器。同時為有關(guān)設(shè)備提供減溫水、密封水、冷卻水等，另外，還補充熱力循環(huán)過程中的汽水損失。對垃圾電廠的凝結(jié)水系統(tǒng)的要求如下：
（1）設(shè)兩臺容量為100％的凝結(jié)水泵，一臺正常運行，臺備用。
（2）低壓加熱器和軸封加熱器設(shè)置凝結(jié)水旁路。當(dāng)加熱器故障解列或停運時，凝結(jié)水通過旁路進(jìn)入除氧器，不因加熱器事故而影響整個機(jī)組正常運行。
（3）為使凝結(jié)水泵在啟動或低負(fù)荷時不發(fā)生汽蝕，設(shè)置凝結(jié)水最小流量再循環(huán)。
（4）在凝汽器熱井底部、低壓加熱器的出口凝結(jié)水管道上、除氧器水箱底部都接有排地溝的支管，以便在機(jī)組投運前，將不合格的凝結(jié)水排入地溝。
（5）除鹽水補水通過補水調(diào)節(jié)閥進(jìn)入凝汽器或除氧器，以補充熱力循環(huán)過程中的汽水損失。
（六）抽汽系統(tǒng)
垃圾電廠汽輪機(jī)設(shè)有三級不調(diào)整抽汽。
（1）第一級抽汽供空氣預(yù)熱器、SCR煙氣加熱器，加熱垃圾焚燒爐一、二次風(fēng)和SCR系統(tǒng)的煙氣。
（2）第二級抽汽供采暖及除氧器，當(dāng)?shù)诙壋槠荒軡M足除氧器使用時，可通過減壓閥由主蒸汽補充供汽。
（3）第三級抽汽供低壓加熱器。抽汽管路上裝有抽汽速關(guān)閥，當(dāng)主汽門關(guān)閉后，壓力油泄掉，使之自動關(guān)閉。第三級抽汽因壓力較低，因此采用了普通止回閥。
（七）疏水系統(tǒng)
為保證機(jī)組安全、可靠運行，在受壓件必要位置設(shè)有疏水閥和排氣閥。在過熱器、省煤器、蒸發(fā)器和水冷壁的下集箱上設(shè)有疏水管，作停爐疏水用。給水管道、主蒸汽管道、凝結(jié)水管道、汽輪機(jī)本體上也設(shè)有疏水管。各受熱面的上集箱、汽包、主蒸汽管道上、給水管道的最高點上設(shè)置排氣管。在機(jī)組啟動前，疏水閥和排氣閥必須打開，當(dāng)管道內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，并且蒸汽壓力到0.2MPa時，關(guān)閉管道上的放氣閥。
疏水系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)能排盡所有汽輪機(jī)本體和鍋爐汽水系統(tǒng)、設(shè)備、管道及閥門內(nèi)的水，疏水按壓力等級分別進(jìn)入疏水膨脹箱。疏水在膨脹箱內(nèi)擴(kuò)容后，回收利用。
垃圾電廠汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)通常設(shè)一級軸封加熱器、一級低壓加熱器和一級除氧器。軸封加熱器和低壓加熱器疏水排入凝汽器。
1、給水回?zé)嵯到y(tǒng)的作用
在朗肯循環(huán)中，新蒸汽的熱量在汽輪機(jī)
中轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ牟糠种徽?0%左右，而其余70%左右的熱量隨乏汽進(jìn)入凝汽器，在凝結(jié)過程中被循環(huán)水帶走了，致使朗肯循環(huán)熱效率較低。為了減少凝汽器中被冷卻水帶走的熱量，采用了利用抽汽加熱給水的熱力循環(huán)——給水回?zé)嵫h(huán)，以便提高機(jī)組的熱效率。給水回?zé)崃鞒倘鐖D12所示。
2、給水回?zé)釗Q熱器的類型
回?zé)峒訜崞靼雌⑺橘|(zhì)傳熱方式分混合式和表面式兩種，除氧器為混合式加熱器，其余加熱器均為表面式加熱器。在表面式加熱器中，汽、水兩種介質(zhì)通過金屬受熱面實現(xiàn)熱量傳遞，凝結(jié)水泵輸送的凝結(jié)水在管內(nèi)流動，汽輪機(jī)的抽汽從管外通過。蒸汽進(jìn)入汽側(cè)后，在導(dǎo)流板的引導(dǎo)下成S形均勻流經(jīng)全部管束外表面進(jìn)行放熱，最后冷凝成凝結(jié)水由加熱器底部排出。汽側(cè)不能凝結(jié)的空氣由加熱器排出，以免增大傳熱熱阻、降低熱循環(huán)效率。
3、表面式加熱器的特性
（1）表面式加熱器的優(yōu)點。由表面式加熱器組成的回?zé)嵯到y(tǒng)簡單，運行安全可靠，布置方便。
（2）表面式加熱器的缺點。
1）由于金屬壁面存在傳熱的熱阻，所以給水不能被加熱到加熱器壓力下的飽和溫度，加熱器壓力下飽和水溫度與出口水溫度之差稱為表面式加熱器的端差。由于端差的存在，所以未能最大程度地利用加熱蒸汽的熱能，熱循環(huán)效率較混合式差。
2）由于有金屬傳熱面，金屬耗量大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以制造較困難，造價高。
3）不能除去水中的氧和其他氣體，未能有效地保護(hù)高溫金屬部件的安全。
4、表面式加熱器的形式
垃圾電廠低壓加熱器多采用表面式換熱方式，表面式加熱器按其布置的方式分為臥式和立式，臥式加熱器的傳熱效果較好，在結(jié)構(gòu)上便于布置蒸汽冷卻段和疏水冷卻段，有利于提高熱循環(huán)效率，并且安裝、檢修方便。立式加熱器的傳熱效果不如臥式加熱器好，但它占地面積小，便于布置，小容量機(jī)組普遍采用立式加熱器。低壓加熱器殼體汽側(cè)應(yīng)設(shè)安全閥。
5、表面式加熱器的水側(cè)旁路
（1）水側(cè)旁路的作用。表面式加熱器管束內(nèi)的水壓比筒體內(nèi)的汽壓高得多，在運行中若管束破裂、泄漏，壓力水會沿著抽汽管道倒流入汽輪機(jī)，造成嚴(yán)重事故。為了避免汽輪機(jī)進(jìn)水、加熱器筒體超壓和供水中斷，在設(shè)計回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)時，必須考慮設(shè)置水側(cè)旁路系統(tǒng)。
（2）水側(cè)旁路的形式。表面式加熱器水側(cè)旁路通常分為小旁路和大旁路兩種。每臺加熱器均設(shè)一個旁路，稱為小旁路，兩臺及以上加熱器共設(shè)一個旁路，稱為大旁路。大旁路具有系統(tǒng)簡單、閥門少、節(jié)省投資等優(yōu)點，但當(dāng)一臺加熱器故障時，該旁路中的其余加熱器也隨之解列停運，凝結(jié)水溫度大幅度降低，這不僅降低機(jī)組運行的熱循環(huán)效率，而且使除氧器進(jìn)水溫度降低，工作不穩(wěn)定，除氧效果變差；小旁路與大旁路恰恰相反。低壓加熱器的主凝結(jié)水系統(tǒng)多采用大、小旁路聯(lián)合應(yīng)用的方式。
6、加熱器的疏水系統(tǒng)
垃圾電廠加熱器的疏水收集方式一般都采用疏水自流方式，疏水匯集到凝汽器。疏水逐級自流系統(tǒng)簡單、可靠、投資小、不需附加運行費用、維護(hù)工作量小。但是，疏水逐級自流方式的熱循環(huán)效率差。垃圾電廠低壓加熱器疏水流程如圖13所示。
低壓加熱器設(shè)兩個疏水口，一個為常用疏水口，另一個為緊急疏水口，常用疏水口配疏水調(diào)節(jié)閥。
（九）除氧系統(tǒng)
1、除氧系統(tǒng)的作用
除氧系統(tǒng)的作用是除去水中的氧氣和其他不凝結(jié)氣體，防止熱力設(shè)備發(fā)生氧腐蝕和傳熱惡化，保證熱力設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運行。防止鍋爐氧腐蝕最有效的方法是加強(qiáng)鍋爐給水的除氧，使給水中的含氧量達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。每臺汽輪機(jī)設(shè)置一臺除氧器，用于余熱鍋爐給水的除氧和給水加熱。
（1）給水系統(tǒng)中的溶解氧的來源。
1）補水帶入。
2）系統(tǒng)中處于真空狀態(tài)下的熱力設(shè)備（凝汽器、低壓加熱器等）及管道附件的不嚴(yán)密處漏入了空氣。
（2）給水中溶解有氣體的危害。
1）造成熱力設(shè)備及管道的氧腐蝕，降低其工作可靠性和使用壽命。
2）水中所有的不凝結(jié)氣體，增加了熱阻，使換熱設(shè)備的傳熱惡化，降低熱力設(shè)備的運行經(jīng)濟(jì)性。
2、給水除氧原理
根據(jù)氣體溶解定律，任何氣體在水中的溶解度與此氣體在氣水分界面上的分壓力和水溫關(guān)。根據(jù)氧的特性，水中除氧可從以下幾個方面著手：
（1）水加熱，減小氧的溶解度，水中氧氣就可以逸出。
（2）使水面上空的氧分子都排除或轉(zhuǎn)變成其他氣體。既然水面上沒有氧分子存在，氧的分壓力就為零，水中氧的溶解度為零，水中氧氣不斷逸出。
（3）使水中的溶解氧在進(jìn)入鍋爐之前就轉(zhuǎn)變?yōu)榕c金屬或其他藥劑的化合物而消耗干凈。
3、給水除氧的方式
鍋爐給水除氧的方式很多，垃圾電廠常用的除氧方法有化學(xué)除氧、熱力除氧兩種方式。
（1）化學(xué)除氧法。其是利用某些易與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)藥劑，使之與溶解在水中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，實現(xiàn)除氧的目的。常用的除氧反應(yīng)劑有亞硫酸鈉、聯(lián)氨等。垃圾電廠常用聯(lián)氨除氧。聯(lián)氨在常溫下是無色液體，易溶于水和乙醇。聯(lián)氨是極為有效的除氧劑，與水中氧氣反應(yīng)生成水和氮氣，不增加水中的含鹽量。
化學(xué)除氧法是熱力除氧后的輔助措施，以徹底消除水中殘留的氧。
（2）熱力除氧。其是利用蒸汽加熱方式除氧，既可以除去水中溶解的氧氣，也能除去水中溶解的其他氣體，且沒有殘留物質(zhì)，具有價格便宜的優(yōu)勢，是鍋爐給水的主要除氧方式。
1）熱力除氧原理。熱力除氧原理是將水加熱至相應(yīng)壓力下的飽和溫度（一般達(dá)到沸點），蒸汽分壓力接近水面上的全壓力，溶解于水中氧的分壓力接近于零，使氧析出，再將水面上產(chǎn)生的氧氣排除，從而保證給水含氧量達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2）熱力除氧的特點。
a.不僅能除O2,還能除CO2及其他氣體。
b.除氧水中不增加含鹽量，也不增加其他氣體的溶解量。
3）熱力除氧的分類。熱力除氧按壓力大小可分為壓力式和大氣式兩種。大氣式熱力除氧工藝，除氧器內(nèi)保持比大氣壓力稍高的壓力，以便于排出逸出的氣體。
4）熱力除氧對運行工況的要求。要實現(xiàn)較好的除氧效果必須實現(xiàn)以下運行工況：
a.要把水加熱到除氧器工作壓力下的飽和溫度，以保證水面上水蒸氣的壓力接近于水面上的全壓力。
b.及時排走水中逸出的氣體，維持液面上氧氣及其他氣體分壓力為零或最小。
c.水與加熱蒸汽應(yīng)有足夠的接觸面積。
4．除氧器的類型及運行方式
（1）除氧器的類型。
1)除氧器按工作壓力可分為3種類型，即真空式除氧器、大氣式除氧器和壓力式除氧器。真空式除氧器只作為輔助除氧器，對補水進(jìn)行初步除氧，大氣式除氧器適用于中、低壓機(jī)組，壓力式除氧器適用于高壓及以上機(jī)組。
2）按除氧頭的布置方式可分為立式除氧器和臥式除氧器兩種。
3）根據(jù)水在除氧器內(nèi)流動形式可分為淋水盤式、水膜式、噴霧式除氧器等。
（2）除氧器的運行方式。除氧器采用定壓和滑壓兩種運行方式，定壓運行是指除氧器在運行過程中保持其工作壓力不變，汽輪機(jī)的抽汽壓力一般要高出除氧器工作壓力0.2MPa，在抽汽管道上安裝壓力調(diào)節(jié)閥，保證機(jī)組負(fù)荷變化時除氧器的工作壓力恒定不變。除氧器在對給水進(jìn)行加熱的過程也是除氧過程，在除去氧氣的同時也除去了其他氣體。除氧器熱力系統(tǒng)如圖14所示。
5．給水泵
（1）給水泵的作用。給水泵是鍋爐的主要輔助設(shè)備，鍋爐運行中，給水泵不斷地向鍋爐補水，以保證工質(zhì)的平衡和汽包水位的穩(wěn)定。給水泵也為過熱器提供減溫水。
（2）給水泵的工作原理。鍋爐給水泵的形式很多，按工作原理不同可分為離心式、軸流式等。垃圾電廠由于設(shè)備容量小，鍋爐給水泵大都采用離心式。它由葉輪、外殼等部件組成。
電動機(jī)帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，葉輪中心區(qū)形成負(fù)壓，低壓水從吸入口流入泵內(nèi)，然后進(jìn)入葉輪流道。在離心力作用下水甩向泵殼的內(nèi)壁，然后流經(jīng)斷面逐漸擴(kuò)大的蝸形外殼，流速降低，壓力提高，從出口排出。
垃圾電廠鍋爐的給水泵，幾乎都使用多級離心泵。它是由數(shù)個單級葉輪串聯(lián)而成的，水的壓力在各級泵體中逐級升高，克服省煤器和管道的阻力，給水進(jìn)入汽包。
（3）給水泵的調(diào)節(jié)方式。給水泵的運行轉(zhuǎn)速有定速和變速之分。定速給水泵由電動機(jī)直接驅(qū)動，變速給水泵由變頻調(diào)節(jié)器電動機(jī)驅(qū)動。目前，垃圾電廠的給水泵趨向于用無級變速的電動機(jī)來驅(qū)動。利用轉(zhuǎn)速變化來調(diào)節(jié)給水泵的流量和壓頭，比用節(jié)流調(diào)節(jié)所消耗的功率小，從而降低了廠用電，提高了運行經(jīng)濟(jì)性。
為了保證給水的可靠性，給水泵都設(shè)有備用泵。一旦運行水泵發(fā)生故障，可立即啟動備用泵，以免造成給水中斷。
四、余熱鍋爐