生活垃圾焚烧发电厂电气工程设计

岳衍超

摘要：随着城市建设的迅速发展，人民的生活水平不断提高，生活中产生的垃圾越来越多，其中垃圾的可燃物含量不断增多，垃圾可产生的热值也在逐年递增，国内大中城市垃圾焚烧发电方面的应用也越来越广泛。垃圾在高温焚烧下产生高温蒸汽，高温蒸汽推动汽轮机的转动，通过汽轮机的转动产生所需要的电能资源。本文对各电气系统进行了简单的阐述和比较分析，根据不同的情况给出推荐方案和建议，希望对读者提供有价值的参考。

关键词：生活垃圾焚烧;发电厂;电气工程设计

1工艺流程

垃圾焚烧发电厂主要由垃圾焚烧系统、余热利用系统、烟气处理系统、污水处理系统等组成。市区内的垃圾通过垃圾车将生活垃圾运送到发电厂内，第一步准备垃圾，进门前需通过称重计量设备进行称重，然后统一指挥车辆将垃圾卸入垃圾池并充分发酵;第二步焚烧垃圾，通过垃圾抓抓斗将垃圾放入焚烧炉内进行焚烧，焚烧后产生的热量需要经过余热锅炉将其回收，回收后的热量转化为高温蒸汽用于汽轮机发电;第三步处理废物，通过烟气净化系统将废气脱硫脱硝、除尘来去除有害物质后排入大气;将垃圾焚烧产生的爐渣经过筛检后，用汽车送到填埋场进行填埋;收集的飞灰通过烟气系统净化后进行填埋;垃圾渗滤液在场内通过处理达到综合排放标准后，再排放到市政污水管路内。

2电气工程设计

2.1发电机母线设计

生活垃圾焚烧发电厂建设的主要目的是处理生活垃圾，当入网线路发生故障时需能孤网运行以处理生活垃圾，因此生活垃圾焚烧发电厂一般采用发电机电压母线配电装置接线。发电机电压母线配电装置一般采用单母线接线并按机分段，当只有 1 台发电机时，采用单母线接线，发电机母线与厂用电共母线，当负载较多时，亦可引出厂用分支分段。

2.2发电机中性点接地方式的选择

发电机中性点采用非直接接地的方式。当发电机定子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流是发电机本身及其引出回路所连接元件（主母线、厂用分支线、主变压器低压绕组等）的对地电容电流。当超过允许值时，将烧伤定子铁芯，进而损坏定子绕组绝缘，引起匝间或相间短路，故需要在发电机中性点采取经消弧线圈或高阻接地的措施，以保护发电机免遭损坏。

2.3接入系统的设计

目前生活垃圾焚烧发电厂接入系统方式有两种。一是以10kV 电压等级直接接入的方式，这种方式主接线比较简单，投资较少，但是 1 回 10kV 线路最大接入容量不宜超过 12MVA，且线路损耗较大。二是升压后以 35kV 或是 110kV 的电压等级接入系统，这种方式主接线较复杂，且需建设 1 座升压站，投资加大，单线路损耗较少。当生活垃圾焚烧发电厂装机容量不大于 12MW 时，建议采用 10kV 的电压等级接入;当装机容量大于 12MW 时，建议采用高电压等级接入系统。

2.4限流装置的设计

电气主接线设计确定之后应根据接入系统设计进行短路电流计算，目前常规10kV开关最大短路分断能力为40kA，当短路电流计算结果超过 40kA 时，应当增加限流装置。限制短路电流的措施主要有以下 2 种：一是增加主变压器短路阻抗;二是主回路增加限流电抗器。二者各有利弊，主变短路阻抗增加会造成损耗增加，长期运行不利;增加限流电抗器正常运行时通过快速开关将电抗器短路，仅在故障时投入，正常运行时损耗较小。限流电抗器可以加在发电机出口处或是厂用分支处，笔者建议限流电抗器设置在发电机出口处，既可以限制短路电流，亦能限制发电厂对电网的影响。发电机功率 40MW，发电机本身提供的短路电流约18kA，系统提供的短路电流约 21kA，在加个电动反馈电流约 1.8kA，短路电流超过 40Ka，主接线发电机出口设置深度限流装置（电抗率 25%），限制后发电机本身提供的电路电流 7.3kA，同时短路电流热效应降低，t=0.2s 电力电缆热稳定最小截面从 163mm2降低至 117mm2，也节省了建设成本。

3事故照明

发电厂事故照明又叫应急照明或是继续工作照明，设计规范要求应急照明应采用能瞬时点燃的白炽灯，以往电厂设计事故照明采用直流供电，灯具采用白炽灯，有以下 2 个弊端：一是白炽灯因其能耗较大，为逐渐淘汰的照明光源;二是因绝缘故障点增多而降低了直流系统供电的可靠性。在生活垃圾焚烧发电厂事故照明设计中，笔者采用了不间断逆变电源系统，其系统设计见图1。

本系统正常工作时由 3 路电源供电，分别为常用 AC380电源、旁路 AC220V 电源和备用 DC220V 电源（由直流系统直接供电）。系统正常工作时由厂用电 AC380V 供电，厂用电故障时由保安电源 AC220V 供电，当应急电源来不及投切时，由直流电源逆变后供电。系统有以下优点：一是系统输出电源为 AC220V，无须采用直流型灯具，方便维护;二是直流系统经过逆变后输出，减少了直流系统绝缘故障点;三是仅在保安电源来不及切换时供电，减少了对直流系统容量的占用。

4防爆电器

与燃煤火力发电或其他火力发电不同，生活垃圾焚烧发电由于燃料的特殊性使其运行环境非常特殊，生活垃圾在储存过程中会发酵产生甲烷等可燃气体。生活垃圾焚烧发电厂的防爆区域主要有：垃圾池、渗滤液收集池及倒排通廊、氨水罐间、点火油泵房、活性炭间和蓄电池间等。

结语

综上所述，由于我国国民经济相对落后，城市生活质量不高，垃圾也比较少，垃圾能燃烧产生热量的物质也少，垃圾都是采用填埋方式进行处理。因此，导致生活垃圾焚烧技术的研究和应用相对较晚，这不仅占用大量土地资源，还导致垃圾里的渗沥液、重金属成分污染地下水及土壤。进入新时代后，我国社会经济稳步发展，人们对环境保护的意识已经上升到一个新的阶段。随着国家的大力支持，很多城市生活垃圾焚烧发电厂已经建成并使用，不过，我国的垃圾焚烧发电厂控制系统还不够完善，还需要借鉴发达国家的垃圾焚烧技术和理论，来完善我国垃圾焚烧发电厂控制系统。

参考文献

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