談熱源廠增設(shè)脫硝工程的電氣設(shè)計(jì)

解 娜

(太原市熱力公司，山西 太原 030021)

談熱源廠增設(shè)脫硝工程的電氣設(shè)計(jì)

解 娜

(太原市熱力公司，山西 太原 030021)

根據(jù)熱源廠增設(shè)脫硝工程降低NOx類氣體的排放的實(shí)例，從電氣設(shè)計(jì)方面淺談了工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和基本要求，提供了脫硝工程在供熱系統(tǒng)中的電氣設(shè)計(jì)方案。

脫硝，控制，配電

0 引言

隨著城市的快速發(fā)展，環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣與人民大眾息息相關(guān)。熱愛(ài)我們的環(huán)境，降低污染物的排放就顯得十分重要。在集中供熱的行業(yè)中，設(shè)計(jì)人員多年來(lái)一直致力于熱電聯(lián)產(chǎn)、清潔能源等多種供熱方式的探索、研究和應(yīng)用，但仍無(wú)法完全跟上城市供熱面積不斷增加的步伐，以煤炭為主要能源的熱源廠仍然存在。為了應(yīng)對(duì)燃煤型熱源廠排放的有害氣體對(duì)環(huán)境影響的問(wèn)題，這里我們以實(shí)際案例淺談熱源廠進(jìn)行脫硝改造的電氣相關(guān)設(shè)計(jì)方案。

太原市城南熱源廠現(xiàn)有7臺(tái)64 MW燃煤鏈條爐，現(xiàn)設(shè)有脫硫裝置，并運(yùn)行良好，本次增設(shè)脫硝裝置，采用低氮燃燒+SNCR兩級(jí)脫硝工藝，滿足NOx≤200 mg/Nm3超低排放要求。

本工程電氣部分設(shè)計(jì)范圍：煙氣脫硝島范圍內(nèi)增容技改內(nèi)FGD裝置及其輔助系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 電氣系統(tǒng)接線及電纜設(shè)施

本次工程用電設(shè)備電壓等級(jí)為10 kV和380 V兩級(jí)電壓。脫硝島內(nèi)設(shè)一座10 kV變電站。采用10 kV雙路電源進(jìn)線，10 kV為單母線分段接線型式，分段運(yùn)行，兩臺(tái)電力變壓器及10 kV循環(huán)漿液泵和氧化風(fēng)機(jī)分別接在兩段10 kV母線上，中性點(diǎn)不接地。變電站為室內(nèi)布置，靠近負(fù)荷中心，進(jìn)出線方便。低壓系統(tǒng)采用中央盤和車間盤兩級(jí)供電方式。低壓廠用電為單母線分段接線，中性點(diǎn)直接接地。按照《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》的要求，PC供電設(shè)備為容量是75 kW及以上的電動(dòng)機(jī)，MCC供電設(shè)備為容量是75 kW以下的電動(dòng)機(jī)。

電纜敷設(shè)主要采用架空敷設(shè)結(jié)合電纜埋管方式。脫硝場(chǎng)地不宜單獨(dú)采用架空橋架的地方可采用電纜溝與電纜埋管相結(jié)合的敷設(shè)方式。脫硝系統(tǒng)全部采用難燃電纜。

電纜防火將采取以下措施：

1)在各建筑物通向外部的電纜通道出入口處設(shè)置防火隔斷。

2)局部使用難燃槽盒、防火涂料、防火隔板和防火包等。

2 過(guò)電壓保護(hù)及接地

為了防止有害的操作過(guò)電壓對(duì)電氣設(shè)備的危害，將避雷器安裝于真空斷路器出線側(cè)，從而更好的保護(hù)電動(dòng)機(jī)和變壓器。在煙囪避雷針的保護(hù)范圍內(nèi)的脫硝設(shè)施，可以僅將設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)、管道可靠接地，而可不另設(shè)防直擊雷措施。反之，脫硝設(shè)施則應(yīng)考慮防直擊雷措施。接地系統(tǒng)按照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 621—1997交流電氣裝置的接地的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。

為保證人身和電氣設(shè)備的安全，所有電氣設(shè)備的金屬外殼及底座均應(yīng)接地。脫硝場(chǎng)地的接地網(wǎng)與已有廠區(qū)接地網(wǎng)連接成一體。采用以水平接地體為主、水平接地體與垂直接地極組成的復(fù)合接地網(wǎng)，并多點(diǎn)與已有廠區(qū)主接地網(wǎng)相連接。

3 照明和檢修

照明、檢修電源均由脫硝中央盤或車間盤引接。照明采用熒光燈、金屬鹵化物燈等節(jié)能型光源，燈具采用具有防塵功能的熒光燈具和廠礦燈具。自充電式應(yīng)急燈用于事故照明以及設(shè)置疏散指示燈作為應(yīng)急照明。在低壓照明供電網(wǎng)絡(luò)，采用24 V及以下的安全電壓，需設(shè)置相應(yīng)變壓器將380 V/220 V線路經(jīng)變壓器降壓后供電。檢修用電電源也由24 V低壓照明供電網(wǎng)絡(luò)供給。

本工程設(shè)置一套40 kVA交流不停電電源，作為DCS、變送器、火災(zāi)報(bào)警等設(shè)備的交流220 V電源。UPS布置在脫硫控制室內(nèi)。

4 繼電保護(hù)裝置

低壓變壓器和脫硝輔助電動(dòng)機(jī)的繼電保護(hù)采用微機(jī)型保護(hù)。保護(hù)布置在10 kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。

變電站10 kV電源進(jìn)線設(shè)電流速斷和過(guò)電流保護(hù)。

變壓器設(shè)電流速斷、過(guò)電流和溫度保護(hù)。

10 kV循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)設(shè)電流速斷和單相接地保護(hù)。

10 kV母線上裝有絕緣監(jiān)察裝置。

5 計(jì)度和測(cè)量

為了便于設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視，電能積算和經(jīng)濟(jì)核算，在10 kV Ⅰ,Ⅱ段上各設(shè)一面計(jì)量柜，另外在下列各處裝設(shè)：

1)10 kV電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)柜：電流表；

2)10 kV母線上：電壓表；

3)10 kV變壓器開(kāi)關(guān)柜：電流表、有功電度表、無(wú)功電度表；

4)循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)柜：電流表、有功電度表、無(wú)功電度表；

5)變壓器低壓側(cè)進(jìn)線柜：電流表、有功電度表、無(wú)功電度表；

6)變壓器低壓母線上：帶換相開(kāi)關(guān)的電壓表；

7)變壓器低壓饋出線柜：電流表。

6 直流系統(tǒng)

為了保證供熱廠變電站的控制、信號(hào)、保護(hù)等經(jīng)常負(fù)荷用電，本廠設(shè)一組150 Ah鉛酸免維護(hù)電池直流電源裝置。電壓為直流220 V。

7 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

在脫硝工藝系統(tǒng)、脫硝控制室、蓄電池室等設(shè)置火災(zāi)探測(cè)監(jiān)控，區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制屏布置在脫硝控制室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)消防聯(lián)動(dòng)控制，同時(shí)將本區(qū)域火災(zāi)報(bào)警信號(hào)送到集中控制室的集中報(bào)警屏。該火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)還設(shè)置消防電話及廣播系統(tǒng)，在重要的區(qū)域內(nèi)配置有與控制室直接通話的對(duì)講電話插孔。火災(zāi)報(bào)警及自動(dòng)滅火裝置(需與原有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致)。

8 在線運(yùn)行調(diào)節(jié)控制策略

在SNCR的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，不僅還原劑噴射點(diǎn)的選取和噴射器的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵要素，不同負(fù)荷下的運(yùn)行控制策略，也尤為重要，是調(diào)試達(dá)到理想脫硝效果的重要手段。在具體的系統(tǒng)設(shè)置中，通過(guò)模塊化管理，使得系統(tǒng)運(yùn)行更加安全、高效。

對(duì)于中小型鍋爐，SNCR系統(tǒng)原則上采用單元制運(yùn)行方式，避免了集中母管制系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥門線性差，閥門頻繁動(dòng)作故障率高，NOx排放受負(fù)荷變化而波動(dòng)大等缺點(diǎn)。單元制體現(xiàn)出了良好的抗干擾能力，運(yùn)行時(shí)不受系統(tǒng)內(nèi)其他機(jī)組停運(yùn)或啟動(dòng)的影響，鍋爐自身負(fù)荷變化時(shí)，也能夠及時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)，具有調(diào)節(jié)周期短、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。除此之外，單元制控制系統(tǒng)無(wú)需使用復(fù)雜的調(diào)節(jié)閥組，工藝相對(duì)成熟，檢修工作量小，投資最省，系統(tǒng)穩(wěn)定性也最高。

SNCR的DCS控制系統(tǒng)預(yù)留OPC通訊接口與主廠DCS通訊，并配置打印機(jī)、UPS等設(shè)備(如需要)，能自動(dòng)控制還原劑濃度，并檢測(cè)鍋爐尾部煙道的NOx含量，通過(guò)PID調(diào)節(jié)控制噴入爐膛內(nèi)的還原劑流量；并周期記錄系統(tǒng)運(yùn)行工況數(shù)據(jù)，通過(guò)準(zhǔn)確的在線調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化。

9 控制系統(tǒng)組成及功能

儀表及控制系統(tǒng)包括：脫硝控制系統(tǒng)(DCS)、就地檢測(cè)儀表、煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CEMS)、供電系統(tǒng)、脫硝工業(yè)電視系統(tǒng)、脫硝火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等。在SNCR脫硝改造時(shí)，僅需將CEMS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)引至DCS/PLC預(yù)留接口。

1)控制方案。

脫硝控制系統(tǒng)在鍋爐房中控室設(shè)置遠(yuǎn)程控制柜，預(yù)留與全廠控制系統(tǒng)通訊接口，不設(shè)就地操作員站。運(yùn)行人員直接通過(guò)中控室機(jī)組操作完成對(duì)脫硝裝置的啟/?？刂?、正常運(yùn)行的監(jiān)視、調(diào)整以及異?；蚴鹿实奶幚?。

2)設(shè)備布置。

CEMS分析機(jī)柜布置在CEMS分析室內(nèi)，脫硝DCS機(jī)柜、電氣柜布置電控設(shè)備間內(nèi)，同時(shí)電控設(shè)備間預(yù)留脫硝工業(yè)電視機(jī)柜和脫硝火災(zāi)報(bào)警控制盤布置的位置。

3)控制水平及功能。

控制系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)和儲(chǔ)存，并對(duì)關(guān)鍵參數(shù)實(shí)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

10 系統(tǒng)設(shè)備選型原則

根據(jù)火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程與熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)有關(guān)技術(shù)規(guī)定，選用技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、使用成熟、經(jīng)濟(jì)合理的產(chǎn)品。綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素，并結(jié)合國(guó)情，從實(shí)際效果出發(fā)。對(duì)隨工藝設(shè)備配供的設(shè)備，要求與工程設(shè)計(jì)中選擇的控制設(shè)備相協(xié)調(diào)。對(duì)重要的、關(guān)鍵的系統(tǒng)設(shè)備，擬采用進(jìn)口品牌(如需要)。

1)10 kV開(kāi)關(guān)柜選用金屬鎧裝中置式開(kāi)關(guān)柜。

為提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性，減少維護(hù)的工作量，10 kV開(kāi)關(guān)柜的開(kāi)斷設(shè)備采用真空斷路器。380 V PC和MCC選用抽屜式開(kāi)關(guān)柜，其最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省占地，能在不影響其他回路正常工作的情況下檢修故障回路。低壓廠用變壓器全部采用干式變壓器。

2)10 kV電力電纜選用難燃型交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套銅芯電纜，型號(hào)為ZRC-YJV-10 kV。低壓1 kV電力電纜采用難燃型聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電纜，型號(hào)為ZRC-VLV-1 kV。

3)脫硝DCS/PLC分散控制系統(tǒng)。

通常情況下，脫硝控制系統(tǒng)選用PLC系統(tǒng)，I/O統(tǒng)計(jì)按照余量不小于15%的原則進(jìn)行配置，具體以工程實(shí)施時(shí)實(shí)際供貨為準(zhǔn)。

4)控制臺(tái)、箱、柜。

電源柜(包括儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電磁閥等電源分配)、儀表保護(hù)箱、就地柜、接線盒等采用技術(shù)可靠的國(guó)內(nèi)設(shè)備。

5)電纜及電纜敷設(shè)。

電纜主要包括動(dòng)力電纜、控制電纜和計(jì)算機(jī)電纜。

電纜敷設(shè)采用架空橋架、電纜溝敷設(shè)方式。電纜橋架和電纜支、吊架將采用經(jīng)防腐和熱浸鍍鋅處理的鋼質(zhì)材料。螺栓、電纜卡等安裝材料也將進(jìn)行防腐和熱鍍鋅處理。

6)煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CEMS)。

SNCR煙氣出口檢測(cè)參數(shù)為：NOx，O2，NH3。通常情況下，CEMS布置在尾部煙道附近控制室(配空調(diào))房間。除此之外，脫硝CEMS系統(tǒng)預(yù)留通往廠區(qū)的環(huán)保通訊接口。城南調(diào)峰熱源廠現(xiàn)有CEMS系統(tǒng)能夠滿足要求，不需改造。

通過(guò)增設(shè)脫硝裝置，很好的降低了熱源廠NOx類污染物的排放，為城市擁有優(yōu)質(zhì)的環(huán)境作出了努力，值得推廣和應(yīng)用。

Discussionontheelectricaldesignofheatsupplyplantaddingextrastockproject

XieNa

(TaiyuanHeatingCompany,Taiyuan030021,China)

Based on the examples of additional stock to reduce NOxheat plant emissions, from the electrical design of the project design and basic requirements, provides the electrical design engineering stock in heating system.

out of stock, control, distribution

TU855

：A

1009-6825(2017)24-0131-02

2017-06-13

解 娜(1982- )，女，工程師