淺談降低垃圾發(fā)電廠廠用電率的措施

杜斌，柴方義，張俁

（青島市環(huán)境衛(wèi)生發(fā)展中心，山東 青島 266000）

0 引言

生活垃圾焚燒發(fā)電廠是利用生活垃圾作為燃料生產(chǎn)電能的發(fā)電廠，屬于小型火力發(fā)電廠的一種。圖1為2018年全國發(fā)電企業(yè)綜合廠用電率統(tǒng)計數(shù)據(jù)，垃圾焚燒發(fā)電廠平均廠用電率暫無統(tǒng)計數(shù)據(jù)，根據(jù)多個項目經(jīng)驗，垃圾焚燒發(fā)電廠廠用電率相對于整體的廠用電率來說為13%～23%不等，其平均廠用電率較各類型發(fā)電廠明顯偏高[1]。

圖1 2018年全國發(fā)電企業(yè)綜合廠用電率

究其原因，一是焚燒發(fā)電廠生產(chǎn)工藝流程不同于傳統(tǒng)燃煤發(fā)電廠，不同工藝流程直接影響廠用電率的高低；二是近年垃圾焚燒行業(yè)的快速發(fā)展，焚燒發(fā)電廠的設(shè)計水平、運行管理水平較相對成熟的火電行業(yè)而言，還存在很多不足和待改進(jìn)之處，這也是焚燒電廠廠用電率明顯偏高的一個極為重要的原因；三是電廠建成運行后的管理水平也對廠用電率造成影響[2]。

1 影響廠用電率的因素

1.1 工藝系統(tǒng)的影響

垃圾焚燒發(fā)電廠對生活垃圾的處理流程一般包括焚燒工藝系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和配套設(shè)施三大部分。輔助系統(tǒng)和配套設(shè)施是根據(jù)焚燒工藝系統(tǒng)的選擇來確定的。所以焚燒工藝系統(tǒng)的選型對廠用電率有較大的影響。不同的爐型功能性大不相同，目前世界上典型的垃圾焚燒爐分類如下：

（1）機械爐排焚燒爐。機械爐排爐是在生活垃圾焚燒中經(jīng)常使用的爐型，機械爐并不是單一的存在，它的形式多種多樣，如采用滾動爐排、水平爐排和往復(fù)爐排等。生活垃圾機械爐排燒爐的主要特點是垃圾存儲空間大、燃燒率較高、維護(hù)過程也十分的方便，對不易燃燒的生活垃圾也能準(zhǔn)確的處理，也不需要進(jìn)行預(yù)處理。

（2）流化床焚燒爐。流化床焚燒爐的工藝流程是將垃圾輸送到焚燒爐內(nèi)，通過鼓風(fēng)室向爐內(nèi)吹風(fēng)，加速垃圾與灼熱石英砂的混合，使垃圾在爐內(nèi)進(jìn)行充分的焚燒。就工藝流程來看，流化床焚燒爐的主要作用是使灼熱的砂石與垃圾充分接觸，助力垃圾的燃燒。由于流化床的操作難以對大體積的固體垃圾徹底的焚燒，所以流化床式焚燒系統(tǒng)更注重對垃圾的預(yù)分類處理，也就限制了流化床焚在城市工業(yè)的發(fā)展前景[3]。

（3）回轉(zhuǎn)窯焚燒爐。所謂回轉(zhuǎn)窯焚燒爐就是在內(nèi)部加入旋轉(zhuǎn)筒式焚燒爐，在焚燒的過程中因為回轉(zhuǎn)作用對垃圾進(jìn)行高效的攪拌，對不同類型的垃圾進(jìn)行處理。它的工藝流程是將垃圾連續(xù)投入并緩慢轉(zhuǎn)動的筒體幫助焚燒順利完成，提高危險廢物的處理效率，因此很多西方國家將該類焚燒爐用于有毒、有害工業(yè)垃圾的處理。

通過以上三者比較可知：

使用情況：鑒于機械爐排爐無需預(yù)處理的工藝特點和我國城市生活垃圾的分類回收條件受限，大部分焚燒發(fā)電廠可能更傾向于機械爐排焚燒爐。進(jìn)行處理準(zhǔn)備前對使用的爐型進(jìn)行預(yù)判，看是否需要提升垃圾的熱值就可能傾向于流化床焚燒爐，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐爐體轉(zhuǎn)動緩慢，維修頻率較高，它對垃圾的顆粒度也有一定的要求，故應(yīng)用較少。

用電情況：由于流化床焚燒爐在處理垃圾需要預(yù)處理流程以篩選垃圾，而且需要靠大風(fēng)量高風(fēng)壓的空氣來維持爐內(nèi)的垃圾達(dá)到全部沸騰狀態(tài)，因此其所耗電量較大。

根據(jù)實際工程經(jīng)驗，流化床焚燒發(fā)電廠一般要比機械爐排爐焚燒發(fā)電廠的廠用電率高出約2%左右。

在國內(nèi)外的焚燒爐制造廠家中，機械爐排爐又可分為：順推爐排、逆推爐排、往復(fù)式爐排以及順推階梯爐排等類型。不同的類型在設(shè)計理念和對輔助設(shè)備的用電要求上也不盡相同，廠用電率也會有差別。

1.2 輔機選型及配置的影響

1.2.1 設(shè)計容量的選擇

不同的選型基準(zhǔn)點設(shè)計容量差別很大，在設(shè)計容量是要考慮驅(qū)動電動機1.15倍的儲備系數(shù)，也要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)容量進(jìn)行靈活的選擇，選型不合適，勢必會導(dǎo)致運行過程中的功率出現(xiàn)偏差，這也就是為什么很多垃圾大電廠廠用電率偏高的原因[4]。

1.2.2 高壓電機的選擇

垃圾焚燒發(fā)電廠廠用電主要消耗在鍋爐及汽機系統(tǒng)10kV、380V輔機上，例如一、二次風(fēng)機，引風(fēng)機，給水泵，循環(huán)水泵等風(fēng)機和泵類設(shè)備，其中，高壓設(shè)備用電量占到了廠用電量的20%～30%。深挖高壓設(shè)備節(jié)電潛力，減少高壓設(shè)備的耗電量，是降低廠用電率的關(guān)鍵。

1.2.3 變頻器的選擇

對于變頻器的選擇一般是根據(jù)最大流量選定的，在流量變化的構(gòu)成中要同步進(jìn)行改變，例如：當(dāng)流量需要減少時，要減少擋板的開合度或者是增加流體阻力調(diào)節(jié)，就會使的變頻器受損而發(fā)電機的功率沒有太大的變化。如果電動機配置變頻器調(diào)速調(diào)節(jié)流量，就會消除節(jié)流損失，同時提高變頻器的運行效率，使電動機運行功率大幅度下降，從而達(dá)到降低廠用電率的目的。

1.2.4 負(fù)荷率的影響

我國大多數(shù)垃圾焚燒發(fā)電廠所面臨的嚴(yán)峻問題就是如何降低機組的負(fù)荷率。以20MW機組為例，實際出力達(dá)到50%的效率都很難，但是垃圾焚燒廠電廠是按照額定出力進(jìn)行選型的，額定出力減小，設(shè)備耗電量也會相應(yīng)減少，但是這樣對于大功率輔機來講，就形成了“大馬拉小車”的現(xiàn)象。機組負(fù)荷率越高，廠用電率越低，反之則越高，如圖2所示。根據(jù)圖2機組負(fù)荷率與廠用電率的關(guān)系圖，還可以在機組安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，采取行之有效的管理和技術(shù)措施確保機組可以在高負(fù)荷率上運行，降低垃圾焚燒廠廠用電率。

圖2 某火電廠機組廠用電率與機組負(fù)荷率的測算關(guān)系

2 降低垃圾焚燒發(fā)電廠廠用電率的措施

2.1 優(yōu)化設(shè)備選型

2.1.1 選擇合適的爐型

焚燒爐的選擇是垃圾焚燒焚燒廠降低廠用電率的主要措施，焚燒爐是垃圾焚燒廠的核心設(shè)備，它的工藝流程和焚燒效果直接影響整個廠的經(jīng)濟效益。因此，在焚燒爐型選擇上，務(wù)必十分慎重。其選型的基本原則和要求是：能有效的處理現(xiàn)有垃圾、焚燒設(shè)備的價格優(yōu)勢、運行費用節(jié)省、能源和資源利用和回收價值高等。

2.1.2 合理選擇輔機

目前影響降低廠用電率的主要因素是高壓輔機設(shè)備存在，因此合理選擇設(shè)備參數(shù)對于降低廠用電率是要貫徹落實的。目前，垃圾焚燒發(fā)電廠引風(fēng)機一般有20%～25%的裕量，但是由于機組負(fù)荷率不達(dá)標(biāo)，使得廠用電率降低的效果也不理想。

合理選擇設(shè)備的參數(shù)及容量，使輔機能輔機正常運行時接近額定功率，是降低廠用電率最直接的手段[5]。另外，為滿足國家對節(jié)能減排的要求，降低廠用電率，設(shè)計中可以采取以下節(jié)能措施：

（1）機電設(shè)備均選用國家新公布的節(jié)能型產(chǎn)品，廠用變壓器采用低損耗、低噪音免維護(hù)的樹脂絕緣SCB13型干式變壓器；廠用電動機采用YX型能效級別高的產(chǎn)品。

（2）對生產(chǎn)清水泵、工業(yè)水泵、循環(huán)水泵、冷卻塔風(fēng)機等大功率電機，均采用變頻調(diào)速器以降低設(shè)備的電耗。

（3）廠區(qū)和室內(nèi)的所有照明的燈具、光源均采用LED燈、電磁感應(yīng)燈、節(jié)能燈，廠區(qū)道路照明采用時光控制器自動控制道路照明。

2.2 加強管理工作

（1）重視對職工的培養(yǎng)，提高職工的專業(yè)技術(shù)。讓職工在工作的過程中對運行需要使用到的參數(shù)有精確的了解、確保操作安全。

（2）施行標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化管理，消除跑、冒、滴、漏，特別是減少汽機疏水漏汽，提高汽機效率。

3 結(jié)語

降低垃圾焚燒發(fā)電廠廠用電率的目的是降低企業(yè)運營成本，提高經(jīng)濟效益，采取各種舉措的前提是要保證焚燒工藝流程符合環(huán)保要求，并且能保證機組安全穩(wěn)定的運行。