淺談降低垃圾發電廠廠用電率的措施

杜斌，柴方義，張俁

（青島市環境衛生發展中心，山東 青島 266000）

0 引言

生活垃圾焚燒發電廠是利用生活垃圾作為燃料生產電能的發電廠，屬于小型火力發電廠的一種。圖1為2018年全國發電企業綜合廠用電率統計數據，垃圾焚燒發電廠平均廠用電率暫無統計數據，根據多個項目經驗，垃圾焚燒發電廠廠用電率相對于整體的廠用電率來說為13%～23%不等，其平均廠用電率較各類型發電廠明顯偏高[1]。

圖1 2018年全國發電企業綜合廠用電率

究其原因，一是焚燒發電廠生產工藝流程不同于傳統燃煤發電廠，不同工藝流程直接影響廠用電率的高低；二是近年垃圾焚燒行業的快速發展，焚燒發電廠的設計水平、運行管理水平較相對成熟的火電行業而言，還存在很多不足和待改進之處，這也是焚燒電廠廠用電率明顯偏高的一個極為重要的原因；三是電廠建成運行后的管理水平也對廠用電率造成影響[2]。

1 影響廠用電率的因素

1.1 工藝系統的影響

垃圾焚燒發電廠對生活垃圾的處理流程一般包括焚燒工藝系統、輔助系統和配套設施三大部分。輔助系統和配套設施是根據焚燒工藝系統的選擇來確定的。所以焚燒工藝系統的選型對廠用電率有較大的影響。不同的爐型功能性大不相同，目前世界上典型的垃圾焚燒爐分類如下：

（1）機械爐排焚燒爐。機械爐排爐是在生活垃圾焚燒中經常使用的爐型，機械爐并不是單一的存在，它的形式多種多樣，如采用滾動爐排、水平爐排和往復爐排等。生活垃圾機械爐排燒爐的主要特點是垃圾存儲空間大、燃燒率較高、維護過程也十分的方便，對不易燃燒的生活垃圾也能準確的處理，也不需要進行預處理。

（2）流化床焚燒爐。流化床焚燒爐的工藝流程是將垃圾輸送到焚燒爐內，通過鼓風室向爐內吹風，加速垃圾與灼熱石英砂的混合，使垃圾在爐內進行充分的焚燒。就工藝流程來看，流化床焚燒爐的主要作用是使灼熱的砂石與垃圾充分接觸，助力垃圾的燃燒。由于流化床的操作難以對大體積的固體垃圾徹底的焚燒，所以流化床式焚燒系統更注重對垃圾的預分類處理，也就限制了流化床焚在城市工業的發展前景[3]。

（3）回轉窯焚燒爐。所謂回轉窯焚燒爐就是在內部加入旋轉筒式焚燒爐，在焚燒的過程中因為回轉作用對垃圾進行高效的攪拌，對不同類型的垃圾進行處理。它的工藝流程是將垃圾連續投入并緩慢轉動的筒體幫助焚燒順利完成，提高危險廢物的處理效率，因此很多西方國家將該類焚燒爐用于有毒、有害工業垃圾的處理。

通過以上三者比較可知：

使用情況：鑒于機械爐排爐無需預處理的工藝特點和我國城市生活垃圾的分類回收條件受限，大部分焚燒發電廠可能更傾向于機械爐排焚燒爐。進行處理準備前對使用的爐型進行預判，看是否需要提升垃圾的熱值就可能傾向于流化床焚燒爐，回轉窯焚燒爐爐體轉動緩慢，維修頻率較高，它對垃圾的顆粒度也有一定的要求，故應用較少。

用電情況：由于流化床焚燒爐在處理垃圾需要預處理流程以篩選垃圾，而且需要靠大風量高風壓的空氣來維持爐內的垃圾達到全部沸騰狀態，因此其所耗電量較大。

根據實際工程經驗，流化床焚燒發電廠一般要比機械爐排爐焚燒發電廠的廠用電率高出約2%左右。

在國內外的焚燒爐制造廠家中，機械爐排爐又可分為：順推爐排、逆推爐排、往復式爐排以及順推階梯爐排等類型。不同的類型在設計理念和對輔助設備的用電要求上也不盡相同，廠用電率也會有差別。

1.2 輔機選型及配置的影響

1.2.1 設計容量的選擇

不同的選型基準點設計容量差別很大，在設計容量是要考慮驅動電動機1.15倍的儲備系數，也要根據標準容量進行靈活的選擇，選型不合適，勢必會導致運行過程中的功率出現偏差，這也就是為什么很多垃圾大電廠廠用電率偏高的原因[4]。

1.2.2 高壓電機的選擇

垃圾焚燒發電廠廠用電主要消耗在鍋爐及汽機系統10kV、380V輔機上，例如一、二次風機，引風機，給水泵，循環水泵等風機和泵類設備，其中，高壓設備用電量占到了廠用電量的20%～30%。深挖高壓設備節電潛力，減少高壓設備的耗電量，是降低廠用電率的關鍵。

1.2.3 變頻器的選擇

對于變頻器的選擇一般是根據最大流量選定的，在流量變化的構成中要同步進行改變，例如：當流量需要減少時，要減少擋板的開合度或者是增加流體阻力調節，就會使的變頻器受損而發電機的功率沒有太大的變化。如果電動機配置變頻器調速調節流量，就會消除節流損失，同時提高變頻器的運行效率，使電動機運行功率大幅度下降，從而達到降低廠用電率的目的。

1.2.4 負荷率的影響

我國大多數垃圾焚燒發電廠所面臨的嚴峻問題就是如何降低機組的負荷率。以20MW機組為例，實際出力達到50%的效率都很難，但是垃圾焚燒廠電廠是按照額定出力進行選型的，額定出力減小，設備耗電量也會相應減少，但是這樣對于大功率輔機來講，就形成了“大馬拉小車”的現象。機組負荷率越高，廠用電率越低，反之則越高，如圖2所示。根據圖2機組負荷率與廠用電率的關系圖，還可以在機組安全穩定運行的基礎上，采取行之有效的管理和技術措施確保機組可以在高負荷率上運行，降低垃圾焚燒廠廠用電率。

圖2 某火電廠機組廠用電率與機組負荷率的測算關系

2 降低垃圾焚燒發電廠廠用電率的措施

2.1 優化設備選型

2.1.1 選擇合適的爐型

焚燒爐的選擇是垃圾焚燒焚燒廠降低廠用電率的主要措施，焚燒爐是垃圾焚燒廠的核心設備，它的工藝流程和焚燒效果直接影響整個廠的經濟效益。因此，在焚燒爐型選擇上，務必十分慎重。其選型的基本原則和要求是：能有效的處理現有垃圾、焚燒設備的價格優勢、運行費用節省、能源和資源利用和回收價值高等。

2.1.2 合理選擇輔機

目前影響降低廠用電率的主要因素是高壓輔機設備存在，因此合理選擇設備參數對于降低廠用電率是要貫徹落實的。目前，垃圾焚燒發電廠引風機一般有20%～25%的裕量，但是由于機組負荷率不達標，使得廠用電率降低的效果也不理想。

合理選擇設備的參數及容量，使輔機能輔機正常運行時接近額定功率，是降低廠用電率最直接的手段[5]。另外，為滿足國家對節能減排的要求，降低廠用電率，設計中可以采取以下節能措施：

（1）機電設備均選用國家新公布的節能型產品，廠用變壓器采用低損耗、低噪音免維護的樹脂絕緣SCB13型干式變壓器；廠用電動機采用YX型能效級別高的產品。

（2）對生產清水泵、工業水泵、循環水泵、冷卻塔風機等大功率電機，均采用變頻調速器以降低設備的電耗。

（3）廠區和室內的所有照明的燈具、光源均采用LED燈、電磁感應燈、節能燈，廠區道路照明采用時光控制器自動控制道路照明。

2.2 加強管理工作

（1）重視對職工的培養，提高職工的專業技術。讓職工在工作的過程中對運行需要使用到的參數有精確的了解、確保操作安全。

（2）施行標準化、精細化管理，消除跑、冒、滴、漏，特別是減少汽機疏水漏汽，提高汽機效率。

3 結語

降低垃圾焚燒發電廠廠用電率的目的是降低企業運營成本，提高經濟效益，采取各種舉措的前提是要保證焚燒工藝流程符合環保要求，并且能保證機組安全穩定的運行。