垃圾焚燒發(fā)電廠電氣系統(tǒng)設計及控制策略研究分析

隨著垃圾問題日益嚴峻，垃圾焚燒發(fā)電作為一種環(huán)保高效的處理方法得到了越來越廣泛的應用。對此，如何設計與優(yōu)化垃圾焚燒發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)并制定合理的控制策略，是提高發(fā)電效率和保證安全穩(wěn)定運行的關鍵。因此，本文旨在對垃圾焚燒發(fā)電廠電氣系統(tǒng)設計及控制策略展開深入的研究和分析，并提出可行的解決方案。

一、工程項目概述

本文以某市垃圾焚燒發(fā)電廠三期項目為例，該項目位于該市的固體廢棄物處理中心，垃圾焚燒發(fā)電廠一、二期工程的東南側，園區(qū)用地和周邊路網已經形成，通過園區(qū)道路與其他城市主干道相連接。場址距離市中心距離約40 km，距最近鎮(zhèn)中心約4 km。設置2*750 t/d爐排式垃圾焚燒余熱鍋爐+1*50 MW抽凝式汽輪發(fā)電機組，主蒸汽溫度為400 ℃、壓力為4 MPa，項目設計年運行時間≥8 000 h。

二、垃圾焚燒發(fā)電廠電氣系統(tǒng)設計

（一）垃圾焚燒發(fā)電的工作原理

垃圾焚燒發(fā)電廠的工作原理通常是將充分發(fā)酵好的垃圾送入焚燒爐內，借助850~1 000 ℃的溫度，將垃圾充分燃燒后，利用DCS自動控制系統(tǒng)的方式，實時監(jiān)控爐內的燃燒情況，同時也便于及時調整爐內垃圾燃燒的情況。焚燒垃圾所產生的高溫煙氣在鍋爐內進行熱交換后產生熱蒸汽，以此推動汽輪機轉動進而產生電能。垃圾焚燒發(fā)電廠因燃燒所產生的蒸氣，則經過自然循環(huán)鍋爐的方式，為汽輪機組提供汽源，燃燒完的鍋爐渣落到系統(tǒng)裝置內，經過冷卻后通過制免燒磚、替代集料等途徑還能實現(xiàn)二次利用。對于焚燒后的垃圾所產生的灰塵，借助布袋除塵裝置進行收集，而垃圾滲濾液和煙氣經過處理后，便可以達到行業(yè)標準排放的要求，不會對環(huán)境造成污染，由此可見，垃圾焚燒發(fā)電廠經過一系列的操作后，可以將城市生活垃圾實現(xiàn)最大程度的減量處理和利用。

（二）電氣主接線的設計

在垃圾焚燒發(fā)電廠三期項目中，電氣主接線以安全可靠的設計為原則，同時也要達到環(huán)保、節(jié)能的目的，以便于后續(xù)的維護、擴建等。本項目在這個過程中安裝繼電保護裝置，并對重要的電氣設備運行情況實施重點監(jiān)測，能夠保證垃圾焚燒發(fā)電廠設備保護的速動性，以此減少設備故障對電氣設備造成的損害。本項目設置了兩臺處理能力為750 t/d的爐排式垃圾焚燒余熱鍋爐，同時配備一臺50 MW抽凝式汽輪發(fā)電機組，垃圾處理能力和處理工藝頗具規(guī)模。電氣設備配置繁多且復雜，采用了110 kV、10 kV、0.4 kV等不同的電壓等級。

本項目汽輪發(fā)電機出口電壓為10.5 kV，容量為50 MW，汽輪發(fā)電機引出線用銅母線引出，經穿墻CT后接至發(fā)電機小間10 kV高壓開關柜，采用全絕緣銅管母線接至110 kV主變壓器。汽輪發(fā)電機出口10 kV母線通過廠用分支電抗器后通過電纜通道用電纜接至廠用電源。汽輪發(fā)電機組采用發(fā)電機-雙繞組變壓器組單元接線方式接入110 kV GIS母線。汽輪發(fā)電機出口設發(fā)電機斷路器，經121±2x2.5%/10.5 kV、Ynd11阻抗電壓為17%、容量為63 MVA的電力變壓器，接入110 kV屋內配電裝置。發(fā)電機組廠用分支設1臺零損耗深度限流電抗器，限流電抗器后接10.5 kV高壓廠用工作段。低壓廠用工作變壓器、鍋爐引風機、循環(huán)水泵、給水泵等高壓電動機的電源分別從10.5 kV廠用工作母線段引接。10.5 kV廠用電系統(tǒng)采用單母線分段接線。從市政引1路10 kV電源，作為保安電源。主廠房內設高低壓配電室，設計4臺低壓廠用工作變壓器，容量均為2 500 kVA，兩兩之間互為暗備用，在建設時經綜合考慮修改為設計3臺工作變壓器，1臺備用變壓器，其中備用變壓器為明備用，以確保檢修或故障時能夠快速切換。當設備發(fā)生故障時，其余變壓器可以承擔所有的負荷，并且能有效維持垃圾焚燒發(fā)電廠內發(fā)電的正常運行。對于垃圾焚燒發(fā)電廠，還必須設有中央集控室、380 V和220 V的配電室、電子信息設備間以及消防控制中心等配套設備，才能最大限度地保證垃圾焚燒發(fā)電廠的高效穩(wěn)定運行。

（三）控制系統(tǒng)的模式

垃圾焚燒發(fā)電廠的控制系統(tǒng)采用的是自動控制系統(tǒng)模式，以最大程度地確保垃圾焚燒發(fā)電廠機組的安全環(huán)保穩(wěn)定運行，以此監(jiān)測不同設備的實際運行情況。通常情況下，垃圾焚燒發(fā)電廠的電氣控制系統(tǒng)被劃分為兩個部分，分別是工藝流程部分和公用工程部分，其中，主工藝流程部分包括控制焚燒爐、余熱鍋爐以及煙氣凈化等，公用工程部分主要為汽輪機、循環(huán)冷卻水和高壓變配電等?？刂葡到y(tǒng)則是將這些系統(tǒng)有效結合在一起，從而完成垃圾焚燒發(fā)電廠的全過程。在垃圾焚燒發(fā)電廠中應用集散控制系統(tǒng)時，可以對垃圾焚燒發(fā)電廠的全過程進行檢測和控制，并借助DCS系統(tǒng)完成對現(xiàn)場信號的采集和監(jiān)控，而相應的火災情況也有自動報警裝置。借助控制系統(tǒng)，可以使垃圾焚燒發(fā)電廠的各項操作實現(xiàn)集成化、自動化和最優(yōu)化。

三、垃圾焚燒發(fā)電廠電氣系統(tǒng)檢修控制策略

（一）制定檢修計劃

在垃圾焚燒發(fā)電廠電氣系統(tǒng)檢修控制中，制定垃圾焚燒發(fā)電廠電氣系統(tǒng)檢修計劃，主要需要采取以下措施。首先，設定檢修周期，根據垃圾焚燒發(fā)電廠電氣設備的使用情況和生產運行實際需求，確定適當?shù)臋z修周期。通常情況下，可以參考《生活垃圾焚燒廠檢修規(guī)程》（CJJ 231-2015）或根據設備的使用壽命、可靠性指標和制造商的建議來確定檢修周期。其次，制定詳細的檢修計劃，根據檢修周期，制定詳細的電氣系統(tǒng)針對性檢修計劃，在制定計劃時，要考慮不同設備的檢修內容和順序，確保整個系統(tǒng)正常運行而不受影響。再次，定期檢查設備狀態(tài)，在檢修計劃實施之前，需要定期對設備狀態(tài)進行檢查，通過檢查設備的運行情況、故障記錄和性能數(shù)據，了解設備的健康狀況，針對性地確定需要檢修的設備和部件。然后，制定安全措施，應當在檢修計劃中明確相應的安全措施，以保障檢修人員和設備的安全，包括但不限于佩戴必要的個人防護裝備、遵守操作規(guī)程、確保工作場所的通風、排水和消防設施等。最后，在檢修工作完成后，進行相應的驗證和測試工作，確保設備正常運行并符合相關標準和規(guī)范，如果有必要，還可以聘請專業(yè)驗收機構對檢修結果進行評估和確認，以確保電氣系統(tǒng)的安全可靠運行。

（二）做好零部件更換

對于垃圾焚燒發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的檢修控制，在進行零部件更換之前，應當制定詳細的更換計劃，該計劃需包括零部件更換的具體時間、操作方法、所需工具和設備等信息，以確保更換過程有序進行。在開始更換之前，對需要更換零部件的設備實施全面檢查，包括外觀、性能及連接等方面，通過檢查，確定是否需要進行更換零部件，并預先估計更換所需的時間和工具。選用適宜的零部件進行更換，確保其質量可靠并符合設備要求，應盡可能選擇原廠零部件或經過認可的供應商提供的替代品，避免使用劣質零部件而引發(fā)潛在的安全風險。根據設備的特點和更換任務的復雜程度，編制相應的操作規(guī)程和流程控制文件，明確操作步驟、注意事項、安全要求和質量控制點，確保更換過程的安全和質量。在零件更換過程中，要進行實時監(jiān)控和記錄，可以使用現(xiàn)代化的監(jiān)控設備或儀器，監(jiān)測設備的狀態(tài)和零部件更換的進度，一旦出現(xiàn)異常情況，及時采取措施并記錄下來，以便于進行事后分析和跟蹤。在零部件更換完成后，開展防錯和質量驗證工作，確認零部件更換的正確性與合規(guī)性，排除任何潛在問題，并進行相關的測試和檢測，確保設備安全、穩(wěn)定和正常運行。對每次零部件更換都要進行詳細的數(shù)據記錄和文件歸檔工作，記錄下更換原因、更換過程、更換結果等內容，并填寫質量驗證報告，這些記錄和文件不僅可以為后續(xù)工作提供參考，也是設備管理和維護的重要依據。

（三）做好清潔和潤滑工作

在多個垃圾焚燒發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)檢修控制中，要做好清潔和潤滑工作。首先，在進行電氣系統(tǒng)的檢修之前，對操作區(qū)域進行清潔工作，確保空間內沒有灰塵、雜物以及其他污染物，營造一個干凈而安全的工作環(huán)境，減少設備故障的風險。其次，定期對電氣設備的表面進行清理，去除積塵和污漬?？梢允褂酶刹蓟蜉p微濕潤的布擦拭，避免使用含有酸堿成分的清潔劑，以免對設備表面造成損壞。再次，根據設備制造商的要求和建議，對需要潤滑的設備部件進行潤滑，使用適宜的潤滑油或潤滑脂，確保潤滑工作的有效性和持久性。注意根據需要及時更換潤滑油或潤滑脂。最后，定期清潔電氣設備的接觸點和插頭，可以使用專門的清潔劑或酒精棉球擦拭，以確保良好的電氣接觸和傳導性，減少因接觸不良而引起的電氣故障。此外，還需確保電氣設備的通風系統(tǒng)正常運行，定期清理通風孔和風扇葉片，保持通風暢通，能夠有效降低設備溫度，延長設備壽命，并減少故障率。通過以上清潔和潤滑措施，可以保持垃圾焚燒發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的清潔和良好運行狀態(tài)，降低設備的故障率，提高系統(tǒng)的可靠性和效率，而定期開展維護工作還有助于延長設備的使用壽命，降低維修成本。

四、結語

通過本文的研究和分析，對垃圾焚燒發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)設計及控制策略有了更加清晰的認識。改進垃圾焚燒發(fā)電廠方案和智能化控制，可以有效提升電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率，并為垃圾焚燒發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運行提供有力的支持。希望本文所進行的探討能夠為相關領域的研究和實踐提供參考，并促進垃圾焚燒發(fā)電技術的可持續(xù)發(fā)展和應用。

文章來源：  《產品可靠性報告》