垃圾焚烧发电厂电气系统设计及控制方法探讨

垃圾焚烧发电厂电气系统设计及控制方法探讨

杜振

深圳市深能环保东部有限公司 广东省深圳市 518000

摘要：我国人民群众的生活水平日益提高，社会环境也在不断发生着变化，各种由日常生活、工业制造产生的垃圾日益增多。对此，我国实施了多种垃圾处理方案，其中以垃圾焚烧发电为首的垃圾处理方式为我国的垃圾处理提供了极大的帮助。本文就对垃圾焚烧发电厂的电气系统、控制系统等进行讨论研究。

关键词：垃圾焚烧发电厂；电气系统；设计；控制方法

引言：

在人们生活中产生的生活垃圾，一部分可以用于回收再利用，从而达到减少污染和节省资源的目的，但是有一部分不可回收垃圾，例如餐厨垃圾等都是具有高污染的垃圾，这就需要进行填埋、焚烧等方式来处理。在这些处理方式中，焚烧发电方式的效果尤为显著，最大化的实现了生活垃圾的减量，并且在焚烧垃圾的同时吸收这一过程产生的能量用于发电等项目，实现了资源的再利用，不仅保护了环境，还为经济发展做出了贡献。

1生活垃圾焚烧发电的电力设计

1.1简述垃圾焚烧发电的工厂

我国在诸多垃圾处理工厂中，对垃圾焚烧发电厂的投资占比极高，以求最大程度的实现城市垃圾的减量化、资源化，其中以本文提出的这一垃圾焚烧发电厂为例，可以看出国家对这一产业的重视程度。该工厂不仅建设了多条焚烧生产线，而且在每条生产线上都加大了处理力度，设置了大功率的炉排炉，单日的垃圾处理量就可达700吨，而且还在生产线上配置了同步发电机组，利用垃圾焚烧后产生的热量，在经过余热锅炉处理让发电机组发电，平均每年可以达到一亿多度发电量。在这一处理中对余热锅炉的要求极高，所以该厂采用的是规格为额定蒸汽温度400℃，额定蒸汽压力4.1Mpa的余热锅炉。

1.2构建电气系统

1.2.1构建标准

在电气系统的构建中需要选取高效、耐久、节能降耗的电气设备；高压电气设备之间相互连接的电路在实现简化的同时要有安全保障；各类设备的组合构建要做到合理排序，方便检测校准，达到事半功倍的标准；并且为了快速精准解决电力问题需采用微型计算机构成的继电保护^[1]。

1.2.2发电厂接入系统设计

该设计方案需要投入两台日处理城市生活垃圾350t的炉排炉，以及额定功率为15MW的凝汽式汽轮发电机组。并且根据电力平衡原则采用110千伏的高压输电线路，选择就近的110千伏变电站进行并网发电^[2]。

1.2.3高压电气设备连接电路

（1）投入的凝汽式汽轮发电机需要达到10.5千伏的出口电压，利用变压器经过变压后接入该厂的110千伏的光伏母线^[3]。

电厂内配置的变压站需要达到升压110千伏的效果，在设计1回主变进线间隔的基础上新增一个1回出线间隔和电压互感器间隔。并且要在机组上安装发电机出口断路器，保障发电机组在开始运作和结束运作时，不需要切换厂用电，提高厂用电的可靠性。还需设计1回联络线路，用于与厂用电的联系以及备用电源使用。

（2）发电机零点引出的导线选用不接地方案。 110千伏的电力网系统中选用零点接地工作方式；10千伏的电力网系统中选用零点不接地工作方式。其中本文电厂的主变压器的零点经过电路隔离进行接地，设有开关器件，可以随工作方式的不同进行接地与不接地方式的切换。并且为了安全保障需要在变压器零点处设置保护间隙和电压保护器。

1.2.4电厂自身系统接线

电厂自身电能系统有高压电与低压电两种电压，其中只有炉排炉引风机是高压设备，其余设备用电都是低压用电。一些用电达到10千伏的设备可侧接入10千伏的电厂工作母线上，其他的一些低压设备需要连接低压厂的变压器，而低压厂的用电需侧接入外网的10千伏备用母线上。

该方案初步设计四台变压器，两台选用1600 KVA的主变压器；一台选用800KVA的安全变压器；一台选用1600KVA的变压器作为应急使用。其中主变压器需要接入发电机10.5千伏侧段母线上，其电能来源就由此提供。而应急电能来源需要选择就近的其他配电站供能，确保在主线路出现问题时系统可以正常运行。

厂内建设的工作变压器需要与垃圾焚烧生产线用电相对应，每一台的主变压器负荷率可达百分之七十二，而建设的应急变压器可以在主变压器发生故障时投入工作中替换使用，保障工作的正常运行。

1.2.5安置适用的电气设备

1、为了节能减耗，我们的工作主变压器选用容量为18MVA的油浸式自冷三相无载调压变压器，侧额定电压为121kV，可调范围为121±2×2.5%，有5个分接头，中间一个为额定电压，上下都有2个可调位置，短路阻抗为10.5%，接线组别为YNd11。

2、电厂在保证高效的同时也要减少浪费和污染，所以应提高电厂内土地的利用率，实现合理布局，所以在配电装置上选用以SF6气体为绝缘材料的封闭组合电器GIS，并且该装置的安全、抗损性能极佳。

3、根据节能减耗的要求，需采用损耗标准等级为13的干式变压器作为厂内低压变压器使用；高压开关柜需选用型号为KYN28-12型的开关装置；低压开关柜需选用MNS型开关装置；焚烧炉工作所需要的各类风机需要选用变频器调速；为确保电机平稳启动，循环液用泵运用软启动器降压启动。

1.2.6电源的持续输入

由于电厂工作量较大，需要保证电厂机组的正常运行以及电厂工作人员时刻处在安全的工作环境中，所以厂内各类设备需选用稳定的直流电源。

2垃圾焚烧电厂系统操控方法

电厂需要对一些设备的工作数据进行详细分析处理，为此电厂内通常运用DCS系统进行操控。

2.1锅炉主蒸汽母管压力系统

该系统可以实现垃圾焚烧的自动化管理，可根据锅炉母管的压力信号，发出合理准确的指示命令，从而控制锅炉的负载均衡，使锅炉内焚烧的垃圾量和各类风机的风量一直维持在最适量。

2.2测厚仪装置

在炉膛上安装垃圾厚度测量仪表，用于测量垃圾厚度，计算得出垃圾的体积，并根据炉排和推料器的尺寸得出垃圾给料的基准速度，该系统可以通过对这一速度的操控稳定炉内标准的垃圾厚度。

2.3操控垃圾焚烧位置

该操控技术需要在炉排上安装温度测量仪，用于测量垃圾燃烧的产热值，控制炉排的工作速度，因而垃圾焚烧位置会随着产热值的不同而改变，确保可以对垃圾焚烧过程进行操控。

3总结

由上文可以看出垃圾焚烧发电可实现垃圾资源化、减量化处理，实现能量回收利用。对此，我国科研人员需要最大化的实现节能减耗，并不断创新、完善垃圾焚烧发电厂的电气和控制系统。本文所述内容可供参考。

参考文献：

[1]张翼飞. 垃圾焚烧发电厂电气系统设计及控制方法分析[J]. 市场调查信息(综合版), 2019(4):280.

[2]王书明. 某垃圾焚烧发电项目电气系统安全性评价[J]. 电力系统保护与控制, 2017, 45(24):163-168.

[3]侯婕, 焦见杰. LED照明及其控制方式在垃圾焚烧发电厂的应用[J]. 现代建筑电气, 2018, 104(8):35-39.