生活垃圾焚燒發(fā)電廠電氣工程設(shè)計(jì)

岳衍超

摘要：隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，生活中產(chǎn)生的垃圾越來越多，其中垃圾的可燃物含量不斷增多，垃圾可產(chǎn)生的熱值也在逐年遞增，國(guó)內(nèi)大中城市垃圾焚燒發(fā)電方面的應(yīng)用也越來越廣泛。垃圾在高溫焚燒下產(chǎn)生高溫蒸汽，高溫蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生所需要的電能資源。本文對(duì)各電氣系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述和比較分析，根據(jù)不同的情況給出推薦方案和建議，希望對(duì)讀者提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：生活垃圾焚燒;發(fā)電廠;電氣工程設(shè)計(jì)

1工藝流程

垃圾焚燒發(fā)電廠主要由垃圾焚燒系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等組成。市區(qū)內(nèi)的垃圾通過垃圾車將生活垃圾運(yùn)送到發(fā)電廠內(nèi)，第一步準(zhǔn)備垃圾，進(jìn)門前需通過稱重計(jì)量設(shè)備進(jìn)行稱重，然后統(tǒng)一指揮車輛將垃圾卸入垃圾池并充分發(fā)酵;第二步焚燒垃圾，通過垃圾抓抓斗將垃圾放入焚燒爐內(nèi)進(jìn)行焚燒，焚燒后產(chǎn)生的熱量需要經(jīng)過余熱鍋爐將其回收，回收后的熱量轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽用于汽輪機(jī)發(fā)電;第三步處理廢物，通過煙氣凈化系統(tǒng)將廢氣脫硫脫硝、除塵來去除有害物質(zhì)后排入大氣;將垃圾焚燒產(chǎn)生的爐渣經(jīng)過篩檢后，用汽車送到填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋;收集的飛灰通過煙氣系統(tǒng)凈化后進(jìn)行填埋;垃圾滲濾液在場(chǎng)內(nèi)通過處理達(dá)到綜合排放標(biāo)準(zhǔn)后，再排放到市政污水管路內(nèi)。

2電氣工程設(shè)計(jì)

2.1發(fā)電機(jī)母線設(shè)計(jì)

生活垃圾焚燒發(fā)電廠建設(shè)的主要目的是處理生活垃圾，當(dāng)入網(wǎng)線路發(fā)生故障時(shí)需能孤網(wǎng)運(yùn)行以處理生活垃圾，因此生活垃圾焚燒發(fā)電廠一般采用發(fā)電機(jī)電壓母線配電裝置接線。發(fā)電機(jī)電壓母線配電裝置一般采用單母線接線并按機(jī)分段，當(dāng)只有 1 臺(tái)發(fā)電機(jī)時(shí)，采用單母線接線，發(fā)電機(jī)母線與廠用電共母線，當(dāng)負(fù)載較多時(shí)，亦可引出廠用分支分段。

2.2發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式的選擇

發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采用非直接接地的方式。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地點(diǎn)流過的電流是發(fā)電機(jī)本身及其引出回路所連接元件（主母線、廠用分支線、主變壓器低壓繞組等）的對(duì)地電容電流。當(dāng)超過允許值時(shí)，將燒傷定子鐵芯，進(jìn)而損壞定子繞組絕緣，引起匝間或相間短路，故需要在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采取經(jīng)消弧線圈或高阻接地的措施，以保護(hù)發(fā)電機(jī)免遭損壞。

2.3接入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

目前生活垃圾焚燒發(fā)電廠接入系統(tǒng)方式有兩種。一是以10kV 電壓等級(jí)直接接入的方式，這種方式主接線比較簡(jiǎn)單，投資較少，但是 1 回 10kV 線路最大接入容量不宜超過 12MVA，且線路損耗較大。二是升壓后以 35kV 或是 110kV 的電壓等級(jí)接入系統(tǒng)，這種方式主接線較復(fù)雜，且需建設(shè) 1 座升壓站，投資加大，單線路損耗較少。當(dāng)生活垃圾焚燒發(fā)電廠裝機(jī)容量不大于 12MW 時(shí)，建議采用 10kV 的電壓等級(jí)接入;當(dāng)裝機(jī)容量大于 12MW 時(shí)，建議采用高電壓等級(jí)接入系統(tǒng)。

2.4限流裝置的設(shè)計(jì)

電氣主接線設(shè)計(jì)確定之后應(yīng)根據(jù)接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行短路電流計(jì)算，目前常規(guī)10kV開關(guān)最大短路分?jǐn)嗄芰?0kA，當(dāng)短路電流計(jì)算結(jié)果超過 40kA 時(shí)，應(yīng)當(dāng)增加限流裝置。限制短路電流的措施主要有以下 2 種：一是增加主變壓器短路阻抗;二是主回路增加限流電抗器。二者各有利弊，主變短路阻抗增加會(huì)造成損耗增加，長(zhǎng)期運(yùn)行不利;增加限流電抗器正常運(yùn)行時(shí)通過快速開關(guān)將電抗器短路，僅在故障時(shí)投入，正常運(yùn)行時(shí)損耗較小。限流電抗器可以加在發(fā)電機(jī)出口處或是廠用分支處，筆者建議限流電抗器設(shè)置在發(fā)電機(jī)出口處，既可以限制短路電流，亦能限制發(fā)電廠對(duì)電網(wǎng)的影響。發(fā)電機(jī)功率 40MW，發(fā)電機(jī)本身提供的短路電流約18kA，系統(tǒng)提供的短路電流約 21kA，在加個(gè)電動(dòng)反饋電流約 1.8kA，短路電流超過 40Ka，主接線發(fā)電機(jī)出口設(shè)置深度限流裝置（電抗率 25%），限制后發(fā)電機(jī)本身提供的電路電流 7.3kA，同時(shí)短路電流熱效應(yīng)降低，t=0.2s 電力電纜熱穩(wěn)定最小截面從 163mm2降低至 117mm2，也節(jié)省了建設(shè)成本。

3事故照明

發(fā)電廠事故照明又叫應(yīng)急照明或是繼續(xù)工作照明，設(shè)計(jì)規(guī)范要求應(yīng)急照明應(yīng)采用能瞬時(shí)點(diǎn)燃的白熾燈，以往電廠設(shè)計(jì)事故照明采用直流供電，燈具采用白熾燈，有以下 2 個(gè)弊端：一是白熾燈因其能耗較大，為逐漸淘汰的照明光源;二是因絕緣故障點(diǎn)增多而降低了直流系統(tǒng)供電的可靠性。在生活垃圾焚燒發(fā)電廠事故照明設(shè)計(jì)中，筆者采用了不間斷逆變電源系統(tǒng)，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)見圖1。

本系統(tǒng)正常工作時(shí)由 3 路電源供電，分別為常用 AC380電源、旁路 AC220V 電源和備用 DC220V 電源（由直流系統(tǒng)直接供電）。系統(tǒng)正常工作時(shí)由廠用電 AC380V 供電，廠用電故障時(shí)由保安電源 AC220V 供電，當(dāng)應(yīng)急電源來不及投切時(shí)，由直流電源逆變后供電。系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：一是系統(tǒng)輸出電源為 AC220V，無須采用直流型燈具，方便維護(hù);二是直流系統(tǒng)經(jīng)過逆變后輸出，減少了直流系統(tǒng)絕緣故障點(diǎn);三是僅在保安電源來不及切換時(shí)供電，減少了對(duì)直流系統(tǒng)容量的占用。

4防爆電器

與燃煤火力發(fā)電或其他火力發(fā)電不同，生活垃圾焚燒發(fā)電由于燃料的特殊性使其運(yùn)行環(huán)境非常特殊，生活垃圾在儲(chǔ)存過程中會(huì)發(fā)酵產(chǎn)生甲烷等可燃?xì)怏w。生活垃圾焚燒發(fā)電廠的防爆區(qū)域主要有：垃圾池、滲濾液收集池及倒排通廊、氨水罐間、點(diǎn)火油泵房、活性炭間和蓄電池間等。

結(jié)語

綜上所述，由于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后，城市生活質(zhì)量不高，垃圾也比較少，垃圾能燃燒產(chǎn)生熱量的物質(zhì)也少，垃圾都是采用填埋方式進(jìn)行處理。因此，導(dǎo)致生活垃圾焚燒技術(shù)的研究和應(yīng)用相對(duì)較晚，這不僅占用大量土地資源，還導(dǎo)致垃圾里的滲瀝液、重金屬成分污染地下水及土壤。進(jìn)入新時(shí)代后，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)已經(jīng)上升到一個(gè)新的階段。隨著國(guó)家的大力支持，很多城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠已經(jīng)建成并使用，不過，我國(guó)的垃圾焚燒發(fā)電廠控制系統(tǒng)還不夠完善，還需要借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的垃圾焚燒技術(shù)和理論，來完善我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電廠控制系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]李坤.生活垃圾焚燒發(fā)電廠電氣工程設(shè)計(jì)[J].化學(xué)工程與裝備，2021（09）：197-199.DOI：10.19566/j.cnki.cn35-1285/tq.2021.09.090.

[2]馬呈善.電氣自動(dòng)化技術(shù)在生活垃圾發(fā)電中的應(yīng)用[J].電子元器件與信息技術(shù)，2021，5（04）：123-124.DOI：10.19772/j.cnki.2096-4455.2021.4.057.

[3]鄭高煊.淺析生活垃圾焚燒發(fā)電設(shè)備安裝的關(guān)鍵點(diǎn)[J].新型工業(yè)化，2020，10（12）：8-9.DOI：10.19335/j.cnki.2095-6649.2020.12.004.

[4]梁仕杰. 某垃圾焚燒發(fā)電廠電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].華南理工大學(xué)，2019.DOI：10.27151/d.cnki.ghnlu.2019.004630.