浅谈降低垃圾发电厂厂用电率的措施

杜斌，柴方义，张俣

（青岛市环境卫生发展中心，山东 青岛 266000）

0 引言

生活垃圾焚烧发电厂是利用生活垃圾作为燃料生产电能的发电厂，属于小型火力发电厂的一种。图1为2018年全国发电企业综合厂用电率统计数据，垃圾焚烧发电厂平均厂用电率暂无统计数据，根据多个项目经验，垃圾焚烧发电厂厂用电率相对于整体的厂用电率来说为13%～23%不等，其平均厂用电率较各类型发电厂明显偏高[1]。

图1 2018年全国发电企业综合厂用电率

究其原因，一是焚烧发电厂生产工艺流程不同于传统燃煤发电厂，不同工艺流程直接影响厂用电率的高低；二是近年垃圾焚烧行业的快速发展，焚烧发电厂的设计水平、运行管理水平较相对成熟的火电行业而言，还存在很多不足和待改进之处，这也是焚烧电厂厂用电率明显偏高的一个极为重要的原因；三是电厂建成运行后的管理水平也对厂用电率造成影响[2]。

1 影响厂用电率的因素

1.1 工艺系统的影响

垃圾焚烧发电厂对生活垃圾的处理流程一般包括焚烧工艺系统、辅助系统和配套设施三大部分。辅助系统和配套设施是根据焚烧工艺系统的选择来确定的。所以焚烧工艺系统的选型对厂用电率有较大的影响。不同的炉型功能性大不相同，目前世界上典型的垃圾焚烧炉分类如下：

（1）机械炉排焚烧炉。机械炉排炉是在生活垃圾焚烧中经常使用的炉型，机械炉并不是单一的存在，它的形式多种多样，如采用滚动炉排、水平炉排和往复炉排等。生活垃圾机械炉排烧炉的主要特点是垃圾存储空间大、燃烧率较高、维护过程也十分的方便，对不易燃烧的生活垃圾也能准确的处理，也不需要进行预处理。

（2）流化床焚烧炉。流化床焚烧炉的工艺流程是将垃圾输送到焚烧炉内，通过鼓风室向炉内吹风，加速垃圾与灼热石英砂的混合，使垃圾在炉内进行充分的焚烧。就工艺流程来看，流化床焚烧炉的主要作用是使灼热的砂石与垃圾充分接触，助力垃圾的燃烧。由于流化床的操作难以对大体积的固体垃圾彻底的焚烧，所以流化床式焚烧系统更注重对垃圾的预分类处理，也就限制了流化床焚在城市工业的发展前景[3]。

（3）回转窑焚烧炉。所谓回转窑焚烧炉就是在内部加入旋转筒式焚烧炉，在焚烧的过程中因为回转作用对垃圾进行高效的搅拌，对不同类型的垃圾进行处理。它的工艺流程是将垃圾连续投入并缓慢转动的筒体帮助焚烧顺利完成，提高危险废物的处理效率，因此很多西方国家将该类焚烧炉用于有毒、有害工业垃圾的处理。

通过以上三者比较可知：

使用情况：鉴于机械炉排炉无需预处理的工艺特点和我国城市生活垃圾的分类回收条件受限，大部分焚烧发电厂可能更倾向于机械炉排焚烧炉。进行处理准备前对使用的炉型进行预判，看是否需要提升垃圾的热值就可能倾向于流化床焚烧炉，回转窑焚烧炉炉体转动缓慢，维修频率较高，它对垃圾的颗粒度也有一定的要求，故应用较少。

用电情况：由于流化床焚烧炉在处理垃圾需要预处理流程以筛选垃圾，而且需要靠大风量高风压的空气来维持炉内的垃圾达到全部沸腾状态，因此其所耗电量较大。

根据实际工程经验，流化床焚烧发电厂一般要比机械炉排炉焚烧发电厂的厂用电率高出约2%左右。

在国内外的焚烧炉制造厂家中，机械炉排炉又可分为：顺推炉排、逆推炉排、往复式炉排以及顺推阶梯炉排等类型。不同的类型在设计理念和对辅助设备的用电要求上也不尽相同，厂用电率也会有差别。

1.2 辅机选型及配置的影响

1.2.1 设计容量的选择

不同的选型基准点设计容量差别很大，在设计容量是要考虑驱动电动机1.15倍的储备系数，也要根据标准容量进行灵活的选择，选型不合适，势必会导致运行过程中的功率出现偏差，这也就是为什么很多垃圾大电厂厂用电率偏高的原因[4]。

1.2.2 高压电机的选择

垃圾焚烧发电厂厂用电主要消耗在锅炉及汽机系统10kV、380V辅机上，例如一、二次风机，引风机，给水泵，循环水泵等风机和泵类设备，其中，高压设备用电量占到了厂用电量的20%～30%。深挖高压设备节电潜力，减少高压设备的耗电量，是降低厂用电率的关键。

1.2.3 变频器的选择

对于变频器的选择一般是根据最大流量选定的，在流量变化的构成中要同步进行改变，例如：当流量需要减少时，要减少挡板的开合度或者是增加流体阻力调节，就会使的变频器受损而发电机的功率没有太大的变化。如果电动机配置变频器调速调节流量，就会消除节流损失，同时提高变频器的运行效率，使电动机运行功率大幅度下降，从而达到降低厂用电率的目的。

1.2.4 负荷率的影响

我国大多数垃圾焚烧发电厂所面临的严峻问题就是如何降低机组的负荷率。以20MW机组为例，实际出力达到50%的效率都很难，但是垃圾焚烧厂电厂是按照额定出力进行选型的，额定出力减小，设备耗电量也会相应减少，但是这样对于大功率辅机来讲，就形成了“大马拉小车”的现象。机组负荷率越高，厂用电率越低，反之则越高，如图2所示。根据图2机组负荷率与厂用电率的关系图，还可以在机组安全稳定运行的基础上，采取行之有效的管理和技术措施确保机组可以在高负荷率上运行，降低垃圾焚烧厂厂用电率。

图2 某火电厂机组厂用电率与机组负荷率的测算关系

2 降低垃圾焚烧发电厂厂用电率的措施

2.1 优化设备选型

2.1.1 选择合适的炉型

焚烧炉的选择是垃圾焚烧焚烧厂降低厂用电率的主要措施，焚烧炉是垃圾焚烧厂的核心设备，它的工艺流程和焚烧效果直接影响整个厂的经济效益。因此，在焚烧炉型选择上，务必十分慎重。其选型的基本原则和要求是：能有效的处理现有垃圾、焚烧设备的价格优势、运行费用节省、能源和资源利用和回收价值高等。

2.1.2 合理选择辅机

目前影响降低厂用电率的主要因素是高压辅机设备存在，因此合理选择设备参数对于降低厂用电率是要贯彻落实的。目前，垃圾焚烧发电厂引风机一般有20%～25%的裕量，但是由于机组负荷率不达标，使得厂用电率降低的效果也不理想。

合理选择设备的参数及容量，使辅机能辅机正常运行时接近额定功率，是降低厂用电率最直接的手段[5]。另外，为满足国家对节能减排的要求，降低厂用电率，设计中可以采取以下节能措施：

（1）机电设备均选用国家新公布的节能型产品，厂用变压器采用低损耗、低噪音免维护的树脂绝缘SCB13型干式变压器；厂用电动机采用YX型能效级别高的产品。

（2）对生产清水泵、工业水泵、循环水泵、冷却塔风机等大功率电机，均采用变频调速器以降低设备的电耗。

（3）厂区和室内的所有照明的灯具、光源均采用LED灯、电磁感应灯、节能灯，厂区道路照明采用时光控制器自动控制道路照明。

2.2 加强管理工作

（1）重视对职工的培养，提高职工的专业技术。让职工在工作的过程中对运行需要使用到的参数有精确的了解、确保操作安全。

（2）施行标准化、精细化管理，消除跑、冒、滴、漏，特别是减少汽机疏水漏汽，提高汽机效率。

3 结语

降低垃圾焚烧发电厂厂用电率的目的是降低企业运营成本，提高经济效益，采取各种举措的前提是要保证焚烧工艺流程符合环保要求，并且能保证机组安全稳定的运行。