污泥干化處理廠電氣設(shè)計(jì)探討

楊 奮

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司，上海市 200092）

1 概況

蘇州工業(yè)園區(qū)污泥干化處置項(xiàng)目，主要目標(biāo)即解決蘇州工業(yè)園區(qū)二座污水廠產(chǎn)生的脫水污泥。本次一期工程設(shè)計(jì)規(guī)模為300 t/d脫水污泥（20%含固率）。采用熱干化后送東吳熱電廠混燒的技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)全干化或半干化，完成污泥的處理處置。干化熱源利用東吳熱電廠余熱中壓飽和水蒸汽。

蘇州工業(yè)園區(qū)污泥干化處置項(xiàng)目一期工程位于吳淞江邊，蘇州東吳熱電有限公司地塊內(nèi)，包括一座綜合樓,一座高壓配電間以及一座污泥干化車(chē)間。核心處理設(shè)施位于污泥干化車(chē)間內(nèi)。

工程供電電壓等級(jí)為20 kV，由電業(yè)部門(mén)提供兩路20 kV電源引至廠內(nèi)高壓配電間。

2 電氣關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)

本工程污泥干化處理工程本身均具有鮮明的特征：潮濕、污泥及腐蝕氣體環(huán)境、復(fù)雜惡劣工作條件，這一切對(duì)污泥干化處理電氣設(shè)計(jì)的供配電系統(tǒng)、電氣控制、防腐、電纜線路等方面提出了有別于常規(guī)設(shè)計(jì)的要求。

2.1 負(fù)荷等級(jí)

目前關(guān)于污泥處理的相關(guān)規(guī)范還在編制中，對(duì)其用電負(fù)荷等級(jí)尚未明確要求。因本工程為大城市主要基礎(chǔ)設(shè)施之一，中斷供電將會(huì)造成較大的社會(huì)負(fù)面影響，并使生產(chǎn)秩序發(fā)生紊亂，需長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)生產(chǎn)，所以供電負(fù)荷確定為二級(jí)負(fù)荷。向電業(yè)部門(mén)申請(qǐng)了兩回電源線路供電，兩路電源兩常用。

2.2 變配電設(shè)施布置及電氣控制

污泥干化處置項(xiàng)目一期工程，由三條干化生產(chǎn)線做成。工藝設(shè)備包括大型蒸發(fā)器、通風(fēng)機(jī)、水泵、干燥機(jī)等，用電設(shè)備極多且分散。電氣設(shè)計(jì)從以下方面入手：

（1）變配電設(shè)施布置

本工程干化設(shè)備功能單元均通過(guò)空間內(nèi)的各種縱橫管道連接，從污泥卸料至干污泥最終輸送出去的整條生產(chǎn)線上，工藝管線占位很大，系統(tǒng)復(fù)雜，電纜通道極為狹??；而負(fù)荷卻非常分散，為滿足工藝流程對(duì)空間布局的要求，盡可能合理布局變配電，便于電纜進(jìn)出線縮短電纜長(zhǎng)度，還要盡量縮短變配電設(shè)施至主要用電設(shè)備的距離，采用了與廠房合建的辦法，變配電設(shè)施合建的位置設(shè)置在廠房一側(cè)。既要滿足操作維護(hù)通道、母線與變壓器的聯(lián)結(jié)位置對(duì)齊，又要滿足柜間母線聯(lián)結(jié)，還必須有足夠的通風(fēng)、進(jìn)出電纜通道和設(shè)備進(jìn)出通道，最終在有限的空間內(nèi)合理布置了本工程變配電間和MCC配電間變配電設(shè)施：

一層設(shè)變配電所一座，變配電所內(nèi)設(shè)低壓配電間、變壓器室。變配電所內(nèi)1 600 kVA變壓器設(shè)單獨(dú)的變壓器室，由于該變壓器散熱量較大，單獨(dú)設(shè)置變壓器室較與低壓柜并列布置可減少對(duì)低壓配電柜等電氣設(shè)備的影響。變壓器室通過(guò)設(shè)置百葉窗采用自然通風(fēng)的方式,低壓配電間采用空調(diào)降溫的方式。

二層設(shè)MCC室一間，控制室一間，用于干化車(chē)間工藝設(shè)備的集中保護(hù)和控制。其中控制室用于PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)備布置。滿足了工藝對(duì)空間的要求，同時(shí)也節(jié)省了電氣設(shè)備材料。

高配間單獨(dú)設(shè)置，為獨(dú)立式建筑，內(nèi)設(shè)高配間一間，控制室一間，值班室一間。變配電所布置見(jiàn)圖1～圖3。

圖1 底層車(chē)間變配電所布置圖（單位：mm）

圖2 上層車(chē)間MCC室布置圖（單位：mm）

圖3 高配間布置圖（單位：mm）

（2）干化設(shè)備保護(hù)及控制

干化設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較差，溫度高，腐蝕強(qiáng)，考慮干化生產(chǎn)線采用MCC集中控制的方式，使現(xiàn)場(chǎng)三條線現(xiàn)場(chǎng)僅設(shè)按鈕箱及指示燈設(shè)備，配電控制柜設(shè)置在環(huán)境較好的MCC室內(nèi)。根據(jù)工藝流程，設(shè)置一套MCC（MCC800）用于公用設(shè)備的保護(hù)控制，三條干化生產(chǎn)線各設(shè)一套MCC（MCC801A～C），用于每條生產(chǎn)線設(shè)備的保護(hù)控制。根據(jù)設(shè)備開(kāi)啟順序，只有公用設(shè)備開(kāi)啟后生產(chǎn)線才能開(kāi)啟，為避免因公用設(shè)備停電導(dǎo)致全廠生產(chǎn)線停產(chǎn)，公用設(shè)備MCC采用兩路電源進(jìn)線，一用一備，當(dāng)一路電源故障時(shí)，自動(dòng)切換至另一路電源保證公用設(shè)備運(yùn)行，提高干化廠運(yùn)行可靠性。

2.3 電纜敷設(shè)線路

污泥處理車(chē)間內(nèi)管線通道極為狹??；而且負(fù)荷為低壓電機(jī)，非常分散，既要在滿足工藝流程對(duì)空間布局的要求下，避開(kāi)工藝管線及通風(fēng)管道，又要合理選擇電纜布置通道。本工程車(chē)間內(nèi)主要電纜通道采用電纜橋架敷設(shè)，變電所內(nèi)主要采用電纜溝上支架敷設(shè)。

2.4 電氣設(shè)備防潮、防腐

2.4.1 電氣設(shè)備防潮

本污泥干化廠位于蘇州吳淞江邊，面臨的一個(gè)環(huán)境問(wèn)題是潮濕，尤其在黃梅天氣，空氣中濕度較大。故對(duì)電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造要考慮作特殊的防潮處理以適應(yīng)上述的惡劣工作環(huán)境，柜內(nèi)電器元件都采用為濕熱帶環(huán)境下的產(chǎn)品即TH型或三防型產(chǎn)品（防潮、防霉、防蟲(chóng)），保證電氣設(shè)備耐潮濕耐腐蝕并可靠運(yùn)行。

為防止電氣設(shè)備的結(jié)露，故本工程要求所有高低壓柜、控制柜內(nèi)均設(shè)防凝露裝置，并可通過(guò)柜內(nèi)溫濕度器自動(dòng)控制也可手動(dòng)控制開(kāi)停，并設(shè)指示等指示其運(yùn)行狀態(tài)。另外在特別潮濕時(shí)，變配電所的墻壁上會(huì)有結(jié)露現(xiàn)象產(chǎn)生，變配電所內(nèi)設(shè)空調(diào)系統(tǒng)，即可改善變配電所的溫度，又能改善濕度。

立柱安裝的或掛壁式箱體，外部電纜從箱體底部或上部經(jīng)保護(hù)管引入箱體，保護(hù)管和箱體采用密封連接頭。電纜引入箱體后，電纜與保護(hù)管間的空隙采用柔性材料封堵。通過(guò)門(mén)密封和電纜保護(hù)管的密封措施，使外界腐蝕性氣體和潮氣不能從電纜孔進(jìn)入柜內(nèi)產(chǎn)生冷凝水和腐蝕電氣元件。

2.4.2 電氣設(shè)備防腐

電氣設(shè)計(jì)主要通過(guò)各種外防腐工藝和材料選擇解決。

（1）污泥干化車(chē)間內(nèi)電氣設(shè)備防腐等級(jí)采用F1級(jí)，戶外防腐等級(jí)采用WF1級(jí)。

（2）污泥干化車(chē)間內(nèi)電氣設(shè)備外殼均采用ASTM316拉絲不銹鋼材料。戶內(nèi)按鈕箱、電源檢修箱外殼還可采用聚碳酸酯工程塑料，該材質(zhì)應(yīng)具備結(jié)構(gòu)模數(shù)化、機(jī)械強(qiáng)度高、絕緣性能好、耐腐蝕、抗老化、高阻燃、防塵等特點(diǎn)。

（3）所有安裝在產(chǎn)生腐蝕性氣體（如硫化氫）處的配電箱、控制箱等電氣設(shè)備，無(wú)論其防護(hù)等級(jí)高低，在箱或柜內(nèi)裸露的導(dǎo)電的銅導(dǎo)體（包括觸頭、接頭等）應(yīng)搪錫，必須能承受在2類(lèi)腐蝕環(huán)境下可靠安全地工作。

（4）接線端子板應(yīng)為高品質(zhì)的物理性能組合式端子，需確?，F(xiàn)場(chǎng)持久穩(wěn)定的電氣連接，可惡劣氣候和有腐蝕性氣體環(huán)境中長(zhǎng)期可靠使用。

（5）車(chē)間落地式箱柜的電纜引入柜內(nèi)要求采取相應(yīng)的密封措施，盡可能采用電纜予埋管直接進(jìn)入箱柜內(nèi)。如果與電纜溝相通，則在制造柜體時(shí)，柜體底部要加全焊密的底封板，底部應(yīng)配有電纜密封接頭。落地式箱柜應(yīng)座落在離地高200 mm的基礎(chǔ)上，周?chē)盟嗟鬃舛卵乜?，用硅膠密封。

（6）立柱安裝、支架安裝或護(hù)欄安裝所用的立柱、支架、撐架材料都應(yīng)用316不銹鋼材料。電纜橋架采用的所有連接件，如螺栓、連接片等均應(yīng)等同橋架本體不銹鋼的材質(zhì)和防腐處理。

（7）考慮污泥車(chē)間產(chǎn)生的腐蝕氣體（如H2S）對(duì)變配電設(shè)備及MCC室的腐蝕問(wèn)題，因此變配電所及MCC室的通風(fēng)系統(tǒng)必須是個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，與車(chē)間的通風(fēng)系統(tǒng)完全分開(kāi)，以防止H2S腐蝕氣體竄入變配電所及MCC室。

2.5 變配電所的防水

變配電所的人員進(jìn)出口、電纜的進(jìn)出孔洞等本工程設(shè)計(jì)均采取了相應(yīng)的防水措施。

在變配電所地坪均高于室外地坪0.3 m，以防下雨天室外積水倒灌如變配電所內(nèi)。由于電纜進(jìn)出變電所處的防滲水也是個(gè)重要問(wèn)題，所有電纜進(jìn)出孔均盡量抬高，并采用專(zhuān)用電纜密封模塊進(jìn)行防水封堵。該電纜密封件不僅具有防水阻火作用，而且是變徑模塊，對(duì)不同外徑的電纜適應(yīng)能力較強(qiáng)。在變配電所各電纜進(jìn)出線處還留有預(yù)留模塊，以便日后萬(wàn)一增加電纜時(shí)使用，不會(huì)破壞土建結(jié)構(gòu)。電纜密封件框架采用在土建施工時(shí)混凝土一次澆鑄完成，從土建施工中保證電纜密封件框架與混凝土之間的防滲水。

3 結(jié)語(yǔ)

污泥干化處理工程本身鮮明的特征：潮濕、污泥及腐蝕氣體環(huán)境對(duì)污泥干化處理電氣設(shè)計(jì)提出了有別于常規(guī)設(shè)計(jì)的要求。蘇州污泥干化廠建成后運(yùn)行狀況良好。隨著相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的不斷更新與完善，在今后類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)中，污泥干化廠的電氣設(shè)計(jì)將會(huì)不斷完善。