垃圾焚燒發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施分析

張 科 朱展翔

（中國聯(lián)合工程有限公司）

0 引言

垃圾焚燒發(fā)電廠主要的目的就是防止生活垃圾給環(huán)境造成較大的影響，改善環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)良好的生態(tài)環(huán)境，為人們的身體健康，給予了基礎(chǔ)性的保障。然而，垃圾焚燒發(fā)電廠工作的時(shí)候，電氣作為一項(xiàng)核心設(shè)備體系，做好節(jié)能措施，可以有效降低對能源的消耗，真正實(shí)現(xiàn)減量化、資源化、無害化等處理目的。另外，垃圾焚燒發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)的時(shí)候，如果具有良好的節(jié)能性效果，可以對焚燒處理進(jìn)行充分的利用，做到變廢為寶，實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒發(fā)電廠存在的意義。

1 垃圾焚燒發(fā)電的節(jié)能措施

垃圾焚燒發(fā)電廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)對于其行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，有著積極作用，主要是因?yàn)榻档湍茉聪?，還可以降低成本［1］。同時(shí)，在垃圾焚燒發(fā)電廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)期間，可以對垃圾焚燒的耗電量進(jìn)行優(yōu)化，從而減少電費(fèi)的開支。電氣部分作為垃圾焚燒發(fā)電的一項(xiàng)重要組成部分，這時(shí)通過合理的設(shè)計(jì)，可以有效提升系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性，得以對垃圾進(jìn)行最大的利用。節(jié)能設(shè)計(jì)可以盡最大可能對能源進(jìn)行利用，強(qiáng)化資源的利用效率，減少廢棄物的排放，降低對自然資源的消耗，營造良好的生態(tài)環(huán)境?；诖?，在垃圾焚燒發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)的時(shí)候，如果選擇合理、有效的節(jié)能措施，這樣才能降低對能源的消耗，實(shí)現(xiàn)良好的環(huán)保效果，展現(xiàn)出垃圾焚燒發(fā)電廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)存在的意義和價(jià)值。那么，在垃圾焚燒發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)節(jié)能優(yōu)化的時(shí)候，需要重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)內(nèi)容。

1.1 設(shè)置變頻器

設(shè)置變頻器作為垃圾焚燒發(fā)電廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容，其中大容量電動(dòng)機(jī)，例如：引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、給水泵、循環(huán)水泵等方面，如果長期處于低負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)，并且如果不采取節(jié)能措施，就很容易導(dǎo)致資源的消耗。就目前情況來說，垃圾焚燒發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)的時(shí)候，依靠電極轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能效果，但是在調(diào)速中，必須合理設(shè)計(jì)變頻器，需要重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)內(nèi)容。

（1）需要對風(fēng)量、風(fēng)壓、軸功率、轉(zhuǎn)速等方面之間的關(guān)系有著一定的了解，在變頻器設(shè)置的時(shí)候，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速如果有n1轉(zhuǎn)換成n2的話，就需要對風(fēng)量、風(fēng)壓、軸功率等方面進(jìn)行計(jì)算，例如：風(fēng)量Q＝n1／n2，風(fēng)壓H＝（n1／n2）2，軸功率P＝（n1／n2）3。換句話說，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量變化與轉(zhuǎn)速之間形成一次方正比，然而風(fēng)壓變化和轉(zhuǎn)速比之間形成二次正正方比，功率變化與轉(zhuǎn)速比之間為三次成正比［2］。

（2）在變頻器設(shè)置的時(shí)候，需要對電動(dòng)容量等方面進(jìn)行計(jì)算，其公式為：

公式中的P為風(fēng)機(jī)馬達(dá)輸出軸功率，其單位為W；Q為風(fēng)機(jī)風(fēng)量，L／s；H為風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，kPa；ηT為風(fēng)機(jī)的效率；ηF為傳動(dòng)裝置的效率。通過計(jì)算可以準(zhǔn)確得出電動(dòng)機(jī)容量，確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，強(qiáng)化變頻器設(shè)置的合理性。

1.2 正確選擇和配置低壓廠用變壓器

低壓廠用變壓器作為垃圾焚燒發(fā)電廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的一項(xiàng)內(nèi)容，在選擇的時(shí)候，需要對根據(jù)負(fù)荷類別以及運(yùn)行方式、位置等方面進(jìn)行綜合性的考慮，并且結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理的計(jì)算，從而確保時(shí)變壓器設(shè)計(jì)的合理性，并且還需要根據(jù)相關(guān)要求，確定是否采用明備還是暗備，并且合理確定變壓器的容量以及數(shù)量。同時(shí)，變壓器自身的損耗主要包括空載損耗、負(fù)載損耗等方面，其中空載損耗基本是不會(huì)有著較大的變化，并且負(fù)載損耗與負(fù)載流量之間成為正比，其公式為：

根據(jù)公式，可以知道如果變壓器運(yùn)行負(fù)載較大的話，功率損耗就會(huì)相對較小，這樣可以很好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，并且長期運(yùn)行成本相對較低。

1.3 開關(guān)站、變配電所接近負(fù)荷中心設(shè)置

結(jié)合實(shí)際情況，如果選用10kV的開關(guān)站，這時(shí)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，就需要對生產(chǎn)區(qū)域和功放設(shè)置電源進(jìn)行綜合性考慮，并且做到就近供電，這樣才能避免出現(xiàn)供電電壓降落，并且適當(dāng)縮短供電半徑，減少能耗［3］。同時(shí)，對于距離較遠(yuǎn)的生產(chǎn)車間，需要結(jié)合實(shí)際情況，設(shè)置配電裝置，合理確定其數(shù)量，如果設(shè)置兩臺(tái)變壓器，并且相互配合，主要是因?yàn)閮膳_(tái)變壓器的工作電流為總電流的二分之一，所以其能源損耗也會(huì)有所降低。

1.4 供配電系統(tǒng)三相平衡

通常情況下，垃圾焚燒發(fā)電廠的電氣和變壓器都是以動(dòng)力和照明共用的，并且單相用電負(fù)荷會(huì)占用一定的比例。同時(shí)，在垃圾焚燒發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要對三項(xiàng)負(fù)荷分配的平衡性進(jìn)行綜合性的考慮，做好節(jié)能優(yōu)化，以此降低線路和配電變壓器的損耗，降低成本。

1.5 合理選擇導(dǎo)體截面

在垃圾焚燒發(fā)電廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的時(shí)候，不僅需要考慮配電裝置中的匯流母線，并且針對全面運(yùn)行負(fù)荷，需要利用長度超過20m的母線，不僅對發(fā)電機(jī)到主變壓器、發(fā)電機(jī)到主配裝置母線等進(jìn)行綜合性考慮，也需要將經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行綜合性的考慮，從而進(jìn)行合理的選擇，以此保證設(shè)計(jì)的可靠性［4］。同時(shí)，針對電流較大的電纜，應(yīng)當(dāng)在經(jīng)濟(jì)電流密度的基礎(chǔ)之上，對截面進(jìn)行校驗(yàn)。根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行合理選擇的時(shí)候，選定電纜截面大于1～2級，這樣盡管線損會(huì)有所降低，但是成本會(huì)有所降低，尤其是初期成本方面。另外，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可以在2～4年之間收回成本，并且如果超過回收年限以后，就會(huì)因?yàn)閾p耗的逐漸減小，降低成本，這樣逐漸下來，其效果是非?？捎^的。

1.6 應(yīng)用高效節(jié)能的電動(dòng)機(jī)

為了實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能效果，交、直流電動(dòng)機(jī)通常以電動(dòng)機(jī)為主，并且電動(dòng)機(jī)需要具備效率、功率因素較高的特點(diǎn)。同時(shí)，就目前情況來說，垃圾焚燒發(fā)電廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的時(shí)候，通常以10kV電壓為主，主要是因?yàn)槠涔に囅鄬^為成熟，其成本也會(huì)有所降低。然而，10kV和6kV相比，不僅送電功率相對較高，而且供電質(zhì)量也相對較高，所選用的電纜截面較小。在高效節(jié)能電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要結(jié)合實(shí)際情況，對電動(dòng)機(jī)的電壓等級進(jìn)行合理的選擇，并且對線路電壓進(jìn)行嚴(yán)格的控制，這樣也可以減少電纜截面［5］。另外，針對單機(jī)容量較大但的電動(dòng)機(jī)的話，可以采用雙速電動(dòng)機(jī)，并且根據(jù)季節(jié)變化的實(shí)際情況，采取低速或者高速的運(yùn)行狀態(tài)，避免產(chǎn)生運(yùn)行異常問題，也可以很好地降低對能源的消耗，相關(guān)統(tǒng)計(jì)可以降低能耗的40% ～50%，從而提升垃圾焚燒發(fā)電廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)方案的可靠性。

1.7 照明的節(jié)能設(shè)計(jì)

照明系統(tǒng)對于能源的消耗量相對較大，所以在垃圾焚燒發(fā)電廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)期間，必須重視該方面，采取合理有效的節(jié)能設(shè)計(jì)措施，從而保證良好的設(shè)計(jì)效果，降低對能源的消耗。

（1）照明作為一項(xiàng)核心內(nèi)容，應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求，對照明設(shè)施進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，可選用單燈功率較高、光效較高的照明設(shè)備，例如：LED燈、高效熒光燈、高效金鹵燈、電磁感應(yīng)燈等，這樣不僅綠色環(huán)保，其安全性也相對較高。同時(shí)，結(jié)合實(shí)際，可以選用風(fēng)光互補(bǔ)的照明設(shè)備，并且在垃圾焚燒發(fā)電廠內(nèi)部，可以利用LED三防燈，做到既能達(dá)到良好的照明效果，也能降低對能源的消耗。

（2）照明設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)采取單一的手段，這樣有利于節(jié)能效果的提升。同時(shí)，在建筑內(nèi)燈具控制的時(shí)候，需要根據(jù)相關(guān)的生產(chǎn)要求，以及自然采光情況，合理進(jìn)行分組控制，以此保證照明的效果。同時(shí)，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要結(jié)合情況，適當(dāng)對照明控制開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)，便于根據(jù)自然光的情況，對燈光進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，確保良好的照明效果。針對一些公共區(qū)域，可以采用聲控和微波感應(yīng)的方式，對照明進(jìn)行有效的控制，以此降低對能源的消耗［6］。另外，在生產(chǎn)車間內(nèi)，可以利用控制器，結(jié)合白天和黑天時(shí)間的變化進(jìn)行照明開關(guān)的控制，以此保證照明設(shè)計(jì)的可靠性，也實(shí)現(xiàn)良好的照明效果。

（3）在照明節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的時(shí)候，還應(yīng)當(dāng)以來宣傳和結(jié)構(gòu)為主，并且需要將電節(jié)制度作基礎(chǔ)，要求人們時(shí)養(yǎng)成隨手關(guān)燈的習(xí)慣，并且做針對集體宿舍，需要安裝電度表，限制用電，這樣都可以降低對電能的消耗。同時(shí)，如果燈泡表面存在較厚的污漬，這樣光亮程度就會(huì)降低，并且反射率和透光率也會(huì)下降。對此，如果氣體燈電燈在啟動(dòng)的時(shí)候，如果能耗相對較高，這時(shí)就需要結(jié)合設(shè)計(jì)情況，設(shè)置鎮(zhèn)流器，以此提升氣體放電燈的功率因數(shù)。

1.8 諧波治理

如果注入電網(wǎng)的諧波從超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)允許數(shù)值的時(shí)候，諧波電流就會(huì)導(dǎo)致變壓器的銅耗有所增加，并且也會(huì)產(chǎn)生諧波污染，增加電線的損耗，降低供電質(zhì)量。同時(shí)，在諧波被污染以后，電纜介質(zhì)就會(huì)產(chǎn)生較大的損耗，并且如果情況較為嚴(yán)重的話，電流還會(huì)泄露，增加故障產(chǎn)生的可能性［7］。對此，在垃圾焚燒發(fā)電廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要注重諧波治理，并且采用濾波措施，例如：配備有源.濾波器等方面，以此減少對能源的消耗，降低成本。

1.9 加強(qiáng)計(jì)量管理

在垃圾焚燒發(fā)電廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的時(shí)候，還需要注重對計(jì)量的管理，并且需要結(jié)合實(shí)際情況，對電能計(jì)量裝置合理防治，這樣可以加強(qiáng)對用電的管理。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，制定合理、有效的節(jié)能方案，其目的就是降低對能源的消耗［8］。

1.10 太陽能光伏發(fā)電

通常情況下，垃圾焚燒發(fā)電廠設(shè)置在偏遠(yuǎn)地區(qū)時(shí)，陽光相對較為充足，這時(shí)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以在屋面和外墻安裝太陽能板，這樣可以形成小型光伏發(fā)電。同時(shí)，光伏發(fā)電作為一種新型的能源綜合利用方式，并且具有良好的發(fā)展前景，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要秉持就近發(fā)電、就近并網(wǎng)、就近轉(zhuǎn)換、就近使用等原則，將電能用于電廠的照明、空調(diào)、通風(fēng)等方面，以此降低對能源的消耗［9］。

2 結(jié)束語

綜上所述，為了保證垃圾焚燒發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)方案的可靠性，實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能效果，必須嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)節(jié)能措施，例如：設(shè)置變頻器、正確選擇和配置低壓廠用變壓器、開關(guān)站和變配電所接近負(fù)荷中心設(shè)置、供配電系統(tǒng)三相平衡、合理選擇導(dǎo)體截面、應(yīng)用高效節(jié)能的電動(dòng)機(jī)、照明的節(jié)能設(shè)計(jì)、諧波治理、計(jì)量管理、太陽能光伏發(fā)電等方面，以此實(shí)現(xiàn)降低能源消耗的目的，同時(shí)促進(jìn)其行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。