電氣控制技術(shù)在煤泥輸送系統(tǒng)工程的應(yīng)用

明若琰

(山西西山熱電有限責(zé)任公司，山西太原，030022)

0 引言

煤泥是煤炭洗選過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，由于其粒度細、水分高、粘度大，加之價值低、運輸不便，給其綜合利用帶來較大的難度，如果長期堆存，不僅占用大量土地，而且嚴重污染環(huán)境。隨著對環(huán)境要求的不斷提高，煤炭入洗比例日益加大，煤泥處理問題越來越嚴峻，已嚴重制約了煤炭洗選加工企業(yè)的正常生產(chǎn)和發(fā)展。對煤泥進行綜合利用成為煤炭主產(chǎn)區(qū)面臨的重要課題。

為有效地解決煤泥利用率低、污染環(huán)境的問題，我國政府積極鼓勵和扶持對煤泥的綜合利用，將其與煤矸石一起列入《資源綜合利用目錄》（1996年修訂）；在國家經(jīng)貿(mào)委《關(guān)停小火電機組實施意見》（國經(jīng)貿(mào)電力[1999]833號）中也明確規(guī)定：綜合利用煤矸石、煤泥、石煤、垃圾等低熱值燃料的發(fā)電工程，不屬于關(guān)停范圍，而且與煤矸石不同的是，意見并未對煤泥的發(fā)熱值做嚴格的限定；《國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)國家經(jīng)貿(mào)委關(guān)于關(guān)停小火電機組有關(guān)問題意見的通知》（國辦發(fā)[1999]44號）中則明確要求：“確屬熱電聯(lián)產(chǎn)、綜合利用的小火電機組，有關(guān)部門和電網(wǎng)企業(yè)要按國家對熱電聯(lián)產(chǎn)、綜合利用的有關(guān)政策，繼續(xù)給予支持?！?/p>

山西西山熱電有限責(zé)任公司（以下簡稱西山熱電）是綜合利用電廠。為此，本文以西山熱電煤泥輸送系統(tǒng)改造工程為例。

1 系統(tǒng)情況

煤泥輸送系統(tǒng)配置為：每臺鍋爐設(shè)2個給料點，配置2條管路，2臺獨立的泵，不設(shè)備用系統(tǒng)；全廠配置6條管路，3個儲料倉配6臺膏體泵，設(shè)3套煤泥預(yù)處理系統(tǒng)，采用輪式裝載機裝料，刮板輸送機布料方式。該工程項目電氣部分如下

1.1 供配電系統(tǒng)

1.1.1 電源及供電方式

根據(jù)車間負荷及廠用電系統(tǒng)情況，車間電源引自主廠房6kV廠用電母線，采用YJV-6kv（3×70mm2）電纜沿主廠房鍋爐間至本車間埋地敷設(shè)。

1.1.2 電氣設(shè)備容量

全系統(tǒng)安裝設(shè)備總臺數(shù)(含二期預(yù)留)共37臺，安裝的工作設(shè)備總臺數(shù)29臺。安裝的用電設(shè)備總安裝容量974KW；用電設(shè)備工作總?cè)萘?41kW。

1.1.3 負荷計算及變壓器選擇

1）負荷計算：

一期安裝的車間有功計算負荷：641.3 kW ；

一期安裝的車間無功計算負荷：480.98kVar ；

含二期預(yù)留的車間有功計算負荷：830.9kW ；

含二期預(yù)留的車間無功計算負荷：623.1kVar；

2）變壓器選擇：

按照經(jīng)濟、實用、高效的原則，并兼顧二期工程，選擇低能耗干式變壓器SC-1250/6kV變壓器一臺，其容量為1250kVA； 一期安裝的設(shè)備工程負荷率為64%；二期工程負荷率為83.1%。系統(tǒng)年電耗為3492400 KW.h，單位電耗為34.9kW.h/t。

1.1.4 供配電系統(tǒng)

在泵房內(nèi)一層設(shè)配電控制室。配電室內(nèi)設(shè)有低壓干式變壓器、低壓配電柜、變壓器與低壓配電柜之間采用封閉母線橋連接，低壓配電柜負責(zé)向本車間設(shè)備配電。根據(jù)工藝布置及負荷分配情況，在車間相應(yīng)位置設(shè)有動力配電箱，向就近設(shè)備供電。所有設(shè)備均設(shè)有就地按鈕箱，以便檢修調(diào)試時使用。電動葫蘆就近設(shè)有開關(guān)箱。

1.1.5 設(shè)備選型

根據(jù)工藝設(shè)備及總平面的布置，考慮與電廠原有配電系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，低壓配電裝置選用性價比高的MNS抽出式開關(guān)柜。柜內(nèi)元器件選用國內(nèi)生產(chǎn)的經(jīng)過實際運行考核的高可靠性元器件RWM1(斷路器)和B（接觸器）系列；考慮到供電的可靠性及維護的方便性，動力電纜選用交聯(lián)聚氯乙稀銅芯電纜，移動式設(shè)備采用橡套軟電纜。

1.1.6 照明與接地

照明采用動照合一的方式，燈端電源電壓AC 220V。事故照明采用帶蓄電池的應(yīng)急照明燈，事故時維持照明時間不低于30分鐘。配電系統(tǒng)采用變壓器中性點直接接地方式運行。工作接地﹑保護接地采用聯(lián)合接地裝置并與電廠接地網(wǎng)相連,接地電阻小于1歐姆。

1.1.7 通信

車間控制室設(shè)有的調(diào)度電話和行政電話分別引自電廠調(diào)度總機和行政總機，生產(chǎn)調(diào)度由電廠負責(zé)，將煤泥攪拌輸送車間納入全廠統(tǒng)一組織調(diào)度管理系統(tǒng)。

1.2 控制及自動化

綜合利用電廠循環(huán)流化床鍋爐摻燒煤泥控制系統(tǒng)，可靠性要求較高。系統(tǒng)采用設(shè)備廠家所配專用控制柜負責(zé)從刮板輸送機到多功能煤泥給料器的集中遠程控制?？刂葡到y(tǒng)主要元器件采用西門子、ABB等國際知名品牌的電器元件，具有安全、可靠、自動化程度高、操作使用方便等特點。

本系統(tǒng)設(shè)備分為源頭泵送系統(tǒng)與末端分配系統(tǒng)兩部分。刮板輸送機、煤泥預(yù)處理設(shè)備、儲料倉、膏體泵等位于煤泥輸送車間；煤泥給料器等位于主廠房鍋爐間。相應(yīng)的煤泥攪拌輸送車間所有電控設(shè)備均由本地控制柜進行控制?？刂乒窦胁贾糜谲囬g內(nèi)控制室?？刂葡到y(tǒng)采用PLC控制，可以實現(xiàn)工作現(xiàn)場所有相關(guān)設(shè)備的互鎖、聯(lián)動、順序煤泥輸送量控制功能。就地控制柜還可與鍋爐控制主機進行通訊，并根據(jù)燃燒自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)指令無級調(diào)節(jié)煤泥的泵送量和對各設(shè)備進行遠控。

1.2.1 控制圖

1.2.2 控制系統(tǒng)說明

本系統(tǒng)由可編程序控制器、監(jiān)控操作站及現(xiàn)場就地控制設(shè)備構(gòu)成；

1）、可編程序控制器系統(tǒng)上配置了以太網(wǎng)模塊，通過工業(yè)以太網(wǎng)交換與其他設(shè)備通訊；

2）監(jiān)控操作站：監(jiān)控操作站由研華工控機、以太網(wǎng)卡等構(gòu)成，并設(shè)置兩套監(jiān)控操作站，其中一套設(shè)置在煤泥泵房，用于編程和現(xiàn)場調(diào)試，另一套設(shè)置在輸煤系統(tǒng)控制室作為正常監(jiān)控操作設(shè)備，兩套設(shè)備設(shè)置及功能完全相同，互為備用，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置不同的安全等級，每個用戶具有特定的安全級別，用戶登陸到系統(tǒng)后，根據(jù)自己的安全級別能進行不同范圍的操作。

3）、現(xiàn)場就地控制設(shè)備：現(xiàn)場就地控制設(shè)備主要由就地控制箱、保護裝置、安全裝置（限位開關(guān)等）、信號電笛及行程開關(guān)等組成，其主要用于現(xiàn)場設(shè)備的操作保護。

1.2.3 控制系統(tǒng)的主要性能

1）、系統(tǒng)的運行方式

集中控制、監(jiān)控操作站、單臺遠控（有閉鎖），就地控制（解鎖）、集中控制方式為正常工作方式，監(jiān)控操作站單臺遠控為集中控制方式的補充，就地控制方式為檢修方式；

2）、集中控制系統(tǒng)的主要性能指標

a、啟動前，流程選擇（包括輔助設(shè)備如電動三通等）工藝流程中設(shè)備應(yīng)在屏幕上設(shè)置，點選功能，以確定該設(shè)備是否加入比鎖鏈。進行點選操作應(yīng)不影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)；

b、啟動中，發(fā)了告信號后，工藝流程中設(shè)備按逆煤流依次啟動，步序間隔時間可在屏幕上修改，在啟動過程中，集控系統(tǒng)操作員和現(xiàn)場崗位人員均能根據(jù)需要終止啟動；

c、運行中，工藝流程中設(shè)備按逆煤流閉鎖，當設(shè)備未被運行系統(tǒng)選中時，相應(yīng)的閉鎖關(guān)系解除，以確保其他設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，進行點選操作應(yīng)不影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)；

d、停車，發(fā)停車指令后，工藝流程中設(shè)備按順煤流依次停車，步序間隔時間可在屏幕上修改，間隔時間的設(shè)置原則是將設(shè)備上的負荷卸空；

f、故障報警，系統(tǒng)運行過程中，設(shè)備發(fā)生故障停車時，監(jiān)控操作站發(fā)出聲響報警，同時在屏幕上彈出報警窗口，顯示故障原因及時間、故障列表可保存到文件和打印輸出。

1.2.4 網(wǎng)絡(luò)連接，可編程控制器和監(jiān)控操作站之間的連接采用工業(yè)以太網(wǎng)，可編程序控制器與遠程站之間采用PRIEIBUS工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議。

1.2.5 接地，為提高系統(tǒng)的抗干擾性能，系統(tǒng)采用單獨的接地系統(tǒng)。

2 改造效果

2.1 國家政策扶持，稅收優(yōu)惠

煤泥屬于煤炭洗選后的副產(chǎn)品，具有較高熱值，完全可以替代原煤作為電廠燃料。國家鼓勵對煤泥實施綜合利用，就地消化，并在稅收上給予較大的政策扶持。對于綜合利用電廠來講必須借國家這一優(yōu)惠政策，最大限度的利用煤泥代替原煤發(fā)電，這樣既能獲得利用煤泥代替原煤帶來的差價利益，又能得到國家的稅收優(yōu)惠，從而實現(xiàn)西山熱電公司利潤的最大化。

2.2 環(huán)境效益

對電廠而言，采用煤泥輸送系統(tǒng)后，煤泥即可直接進入煤泥預(yù)處理設(shè)備及儲料倉中存儲，通過高壓膏體泵泵出，再經(jīng)復(fù)合管道送入鍋爐燃燒。整個過程全密封，對環(huán)境絕無污染。更不需要在專門的堆場晾干，避免了原來脫水過程中遇水流失、風(fēng)干飛揚的問題，可有效地改善和保護廠區(qū)環(huán)境。

2.3 經(jīng)濟分析

西山熱電煤泥輸送系統(tǒng)改造工程總投資費用為：3991萬元，年稅后平均利潤：1135萬元.投資利潤率：36.59%，稅后內(nèi)部收益率：36.43%，煤泥作為燃料發(fā)熱量不低于3500kcal/kg，煤泥供應(yīng)燃料系統(tǒng)投產(chǎn)運行后，3.6年左右即可收回投資成本。

2.4 設(shè)備運行

煤泥與煤矸石相比，煤泥發(fā)熱量高，灰分低，鍋爐燃燒煤泥時，入爐煤泥的總灰分比只燒中煤加矸石時大為減少，使循環(huán)流化床鍋爐最為突出的磨損問題隨之減輕，提高了鍋爐的運行可靠性和使用壽命。

3 結(jié)束語

利用煤泥燃燒發(fā)電屬于國家產(chǎn)業(yè)政策扶持的綜合利用項目，可享受有關(guān)政策優(yōu)惠。煤泥輸送系統(tǒng)改造工程具有很好的經(jīng)濟效益和良好的社會效益，實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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