生活垃圾焚燒發(fā)電廠電氣工程設(shè)計

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，國內(nèi)大中城市垃圾焚燒發(fā)電方面的應用也越來越廣泛。垃圾在高溫焚燒下產(chǎn)生高溫蒸汽，高溫蒸汽推動汽輪機的轉(zhuǎn)動，通過汽輪機的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生所需要的電能資源。本文對各電氣系統(tǒng)進行了簡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，希望對讀者提供有價值的參考。

關(guān)鍵詞：生活垃圾焚燒;發(fā)電廠;電氣工程設(shè)計

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送到發(fā)電廠內(nèi)，第一步準備垃圾，進門前需通過稱重計量設(shè)備進行稱重，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，用汽車送到填埋場進行填埋;收集的飛灰通過煙氣系統(tǒng)凈化后進行填埋;垃圾滲濾液在場內(nèi)通過處理達到綜合排放標準后，再排放到市政污水管路內(nèi)。

2電氣工程設(shè)計

2.1發(fā)電機母線設(shè)計

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，當入網(wǎng)線路發(fā)生故障時需能孤網(wǎng)運行以處理生活垃圾，因此生活垃圾焚燒發(fā)電廠一般采用發(fā)電機電壓母線配電裝置接線。發(fā)電機電壓母線配電裝置一般采用單母線接線并按機分段，當只有 1 臺發(fā)電機時，采用單母線接線，發(fā)電機母線與廠用電共母線，當負載較多時，亦可引出廠用分支分段。

2.2發(fā)電機中性點接地方式的選擇

發(fā)電機中性點采用非直接接地的方式。當發(fā)電機定子繞組發(fā)生單相接地故障時，接地點流過的電流是發(fā)電機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）的對地電容電流。當超過允許值時，將燒傷定子鐵芯，進而損壞定子繞組絕緣，引起匝間或相間短路，故需要在發(fā)電機中性點采取經(jīng)消弧線圈或高阻接地的措施，以保護發(fā)電機免遭損壞。

2.3接入系統(tǒng)的設(shè)計

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 電壓等級直接接入的方式，這種方式主接線比較簡單，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 的電壓等級接入系統(tǒng)，這種方式主接線較復雜，且需建設(shè) 1 座升壓站，投資加大，單線路損耗較少。當生活垃圾焚燒發(fā)電廠裝機容量不大于 12MW 時，建議采用 10kV 的電壓等級接入;當裝機容量大于 12MW 時，建議采用高電壓等級接入系統(tǒng)。

2.4限流裝置的設(shè)計

電氣主接線設(shè)計確定之后應根據(jù)接入系統(tǒng)設(shè)計進行短路電流計算，目前常規(guī)10kV開關(guān)最大短路分斷能力為40kA，當短路電流計算結(jié)果超過 40kA 時，應當增加限流裝置。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造成損耗增加，長期運行不利;增加限流電抗器正常運行時通過快速開關(guān)將電抗器短路，僅在故障時投入，正常運行時損耗較小。限流電抗器可以加在發(fā)電機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)電機出口處，既可以限制短路電流，亦能限制發(fā)電廠對電網(wǎng)的影響。發(fā)電機功率 40MW，發(fā)電機本身提供的短路電流約18kA，系統(tǒng)提供的短路電流約 21kA，在加個電動反饋電流約 1.8kA，短路電流超過 40Ka，主接線發(fā)電機出口設(shè)置深度限流裝置（電抗率 25%），限制后發(fā)電機本身提供的電路電流 7.3kA，同時短路電流熱效應降低，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急照明或是繼續(xù)工作照明，設(shè)計規(guī)范要求應急照明應采用能瞬時點燃的白熾燈，以往電廠設(shè)計事故照明采用直流供電，燈具采用白熾燈，有以下 2 個弊端：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)計中，筆者采用了不間斷逆變電源系統(tǒng)，其系統(tǒng)設(shè)計見圖1。

本系統(tǒng)正常工作時由 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)正常工作時由廠用電 AC380V 供電，廠用電故障時由保安電源 AC220V 供電，當應急電源來不及投切時，由直流電源逆變后供電。系統(tǒng)有以下優(yōu)點：一是系統(tǒng)輸出電源為 AC220V，無須采用直流型燈具，方便維護;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;三是僅在保安電源來不及切換時供電，減少了對直流系統(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行環(huán)境非常特殊，生活垃圾在儲存過程中會發(fā)酵產(chǎn)生甲烷等可燃氣體。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，由于我國國民經(jīng)濟相對落后，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行處理。因此，導致生活垃圾焚燒技術(shù)的研究和應用相對較晚，這不僅占用大量土地資源，還導致垃圾里的滲瀝液、重金屬成分污染地下水及土壤。進入新時代后，我國社會經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展，人們對環(huán)境保護的意識已經(jīng)上升到一個新的階段。隨著國家的大力支持，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)達國家的垃圾焚燒技術(shù)和理論，來完善我國垃圾焚燒發(fā)電廠控制系統(tǒng)。

參考文獻

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