超凈脫硫改造電氣設(shè)計方案的分析

吳小平

（北京清新環(huán)境技術(shù)股份有限公司，北京 100142）

根據(jù)最新《火力發(fā)電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2011》對火電機組污染物排放指標(biāo)的要求，燃煤電廠為滿足“超凈排放”要求，煙氣脫硫改造工程需要技術(shù)改造升級。現(xiàn)以某發(fā)電廠一期2×500MW 燃煤機組石灰石-石膏濕法煙氣脫硫改造項目為例，對項目中的電氣主接線設(shè)計進行了分析，提出幾個FGD電氣系統(tǒng)的設(shè)計改造方案，分析其優(yōu)缺點。

1 電廠電氣原主接線方案

某電廠一期現(xiàn)安裝2×500MW臺發(fā)電機組，1#、2#機組均采用發(fā)電機—變壓器組單元接線，經(jīng)主變壓器升壓至500kV后接入廠內(nèi)500kV母線。

1#、2#機 組 分 別 設(shè) 置1臺 容 量 為63/31．5-31．5MVA高壓廠用有載調(diào)壓分裂變壓器，1臺容量為25MVA高壓脫硫有載調(diào)壓雙卷變壓器。廠用變壓器電源由發(fā)電機出口T接。

高壓廠用分裂變壓器的兩個二次繞組分別接6kV A、B段母線供電。高壓廠用雙卷變壓器接6kV 脫硫段母線供電。

廠用電壓為6kV和380V兩級電壓。低壓廠變成對設(shè)置，互為備用（暗備用）。兩個低壓母線段分別對應(yīng)于6kV A、B段母線。

一期1#、2#機組脫每臺機組分別設(shè)一段6kV脫硫母線，采用單母線接線。單元機組脫硫負(fù)荷及低壓脫硫變壓器接于各自6kV脫硫段母線上，高壓公用脫硫負(fù)荷分接于2個脫硫母線段上。

每臺機組6kV脫硫電源由對應(yīng)的一臺高壓脫硫變供電，同時，每臺機組的6kV脫硫段從另一臺機組的主廠房6kV段各引接一回路電源，作為備用電源。

1#、2#機組分別設(shè)一低壓脫硫PC段，兩段PC段之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)斷路器。對應(yīng)每一脫硫PC段設(shè)置1臺低壓脫硫變供電，2臺低壓脫硫變采用互為備用方式。低壓脫硫變壓器電源由對應(yīng)機組6kV脫硫段引接。

每臺機組設(shè)置一段保安MCC，保安段電源分別引自脫硫PC段和保安變壓器，保安變壓器容量為630kVA，其電源引自由啟動/備用變供電的主廠房6kV公用段。同時兩機組設(shè)有工藝樓MCC。MCC采用雙電源供電，分別由兩機組脫硫PC段各引接一路電源。

2 改造方案

方案設(shè)計的改造原則要保證廠用電系統(tǒng)運行的安全可靠性、靈活性，利于運行維護管理，利于長遠(yuǎn)發(fā)展。在考慮安全可靠基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)和設(shè)備，盡量減小對原有設(shè)施的改動，降低工程造價。脫硫系統(tǒng)改造方案如下。

（1）1#、2#機組主廠房6kV系統(tǒng)。本期#1、#2機組將進行引增合一改造，每臺機組1臺增壓風(fēng)機3100kW拆除，2臺4100kW引風(fēng)機更新為7500kW后，仍利用現(xiàn)回路開關(guān)柜進行改造，共改造4面柜。

（2）脫硫6kV系統(tǒng)。每臺機組新增3臺315kW氧化風(fēng)機和1臺280kW真空泵接在脫硫I段（II段），共需要4面真空接觸器FC柜，可利用現(xiàn)900kW漿液循環(huán)泵FC柜1面，并新增FC柜3面。新增2臺1250kW循環(huán)漿液泵，接在脫硫I段（II段），需要真空斷路器柜2面，可利用現(xiàn)增壓風(fēng)機真空斷路器柜1面，并新增真空斷路器柜1面。另兩機組共新增1臺1250kW球磨機接在脫硫II段，2#機組需新增2面真空斷路器柜。

3 廠用變壓器容量校驗

根據(jù)《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定》采用換算系數(shù)法對廠用電負(fù)荷進行計算。初步核算，改造后主廠房6kV計算負(fù)荷超過現(xiàn)有高廠變分支繞組31．5MVA額定容量，最大分支繞組負(fù)荷為1656．95kVA。為避免變壓器過負(fù)荷，可采取更換變壓器或?qū)⒉糠重?fù)荷遷移到其他電源供電措施，如遷移至公用段或脫硫段?？紤]機組單元制要求，可遷移的公用負(fù)荷容量小，不足以使負(fù)荷降到變壓器額定容量以下。

實際上，雖然1#、2#變壓器所帶負(fù)荷已超出其額定容量，但超出的容量不大，不到分支繞組額定容量5．26%。由于各分裂繞組的負(fù)荷計算容量，是基于分接在A、B兩段上的互為備用的雙套負(fù)荷全部由一個分裂繞組帶時情況，即A或B段退出時的情況下且機組滿負(fù)荷運行，汽動給水泵停運時才會發(fā)生。在實際運行中，這種概率是非常小的，一般不會出現(xiàn)變壓器過負(fù)荷情況。另外，實際運行負(fù)荷容量往往也小于計算負(fù)荷。故在變壓器分支繞組計算負(fù)荷略超出其額定容量情況下，一般不會出現(xiàn)變壓器過負(fù)荷情況，因此，變壓器更換方案不予考慮。為節(jié)省工程成本，也暫不進行負(fù)荷遷移。

4 脫硫廠用電源可靠性分析及電氣設(shè)計方案比較

現(xiàn)1#、2#機組脫硫6kV母線及380V PC 母線為每個機組一段，因所有負(fù)荷均接在同一母線上，當(dāng)母線故障必將引起相應(yīng)機組停運?，F(xiàn)1#（2#）機組6kV脫硫段分別由1#（2#）脫硫變和2#（1#）機組6kV廠用母線段各引接1回電源，共兩回電源供電，互為備用。現(xiàn)有脫硫廠用電系統(tǒng)可靠性較低，因機組所有脫硫負(fù)荷均接在同一母線上，當(dāng)母線故障則將引起機組停運。但機組當(dāng)汽動給水泵停運，電動給水泵運行時，高壓廠用變壓器容量已飽和，則起不到對另一臺機組脫硫備用電源作用。此時，若另一臺機組高壓脫硫變退出，將造成機組停機。

同樣，現(xiàn)1#、2#機組低壓脫硫段為每機一段，因所有負(fù)荷均接在同一母線上，當(dāng)母線故障則將引起機組停運。同時，兩段低壓脫硫母線共設(shè)置2臺低壓脫硫變供電、采用互為備用方式，當(dāng)任一臺低壓脫硫變退出時，另一臺低壓脫硫變可帶兩臺爐脫硫負(fù)荷滿負(fù)荷運行。每臺低壓脫硫變壓器電源由相應(yīng)機組脫硫6kV母線引接，為備用方式，可靠性較低。

為增加脫硫系統(tǒng)運行可靠性和靈活性，可采取如下優(yōu)化方案。

方案一：脫硫6kV母線在現(xiàn)有高壓脫硫變1回電源供電基礎(chǔ)上，再由另一臺高壓脫硫變引接第二回電源（原來由機組6kV廠用電引接的備用電源仍保留，作為緊急備用電源）?，F(xiàn)脫硫6kV母線由單母線改為單母線分段接線，并將雙套輔機調(diào)配在兩個半段上。同時，與之對應(yīng)的低壓脫硫段也相應(yīng)由單母線改為單母線分段接線，并將雙套輔機適當(dāng)調(diào)配在在兩個半段上。現(xiàn)1、2號機低壓脫硫段間母聯(lián)開關(guān)取消，每臺機增設(shè)1臺低壓脫硫變，與現(xiàn)有1臺低壓脫硫變互為備用。由于在此方案下，現(xiàn)兩臺2500kVA的變壓器富裕容量非常大，考慮為后期廢水零排放改造預(yù)留容量，因此，需要將現(xiàn)有兩臺2500kVA變壓器改接為對同一臺機組脫硫段供電。另設(shè)置2臺1250kVA低壓脫硫變對另一臺機組脫硫段供電。

6kV脫硫段需增加母聯(lián)開關(guān)柜、第二回脫硫變電源柜和PT柜。低壓脫硫段需增加母聯(lián)開關(guān)柜、第二回低壓脫硫變電源柜和必要的配電柜。

從電廠現(xiàn)有條件看，現(xiàn)有高壓脫硫配電間布置新增母聯(lián)設(shè)備及電源進線設(shè)備較困難，需要利用配電間上層房間布置。兩層設(shè)備通過共箱母線連接?，F(xiàn)有低壓脫硫配電間沒有布置新增設(shè)備位置，需要利用隔壁間送風(fēng)機變頻器間增設(shè)二層房間布置。根據(jù)布置條件采用共箱母線、或電纜連接。

方案二：兩臺脫硫變改為互為備用運行方式。將主廠房1、2號機高壓脫硫總段通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)進行連接。當(dāng)任一臺脫硫變退出時，另一臺脫硫變可帶兩臺爐脫硫負(fù)荷滿負(fù)荷運行。

兩臺機組脫硫總電源段增加1面母聯(lián)斷路器柜和1面隔離觸頭柜，現(xiàn)有脫硫總電源段間布置可以滿足新增開關(guān)柜布置需要。由于現(xiàn)場條件限制，兩段母線之間的連接采用電纜方式。

方案三：可將雙套輔機的電動機采用交叉供電方式分接在兩臺機組脫硫母線段上。當(dāng)6kV母線故障時，可保證脫硫系統(tǒng)低效率運行，不至引起機組停機。

綜合比較，方案三不利于機組的單元制，不予推薦。方案一單元性強、可靠性較高，持續(xù)性更好，為后期廢水零排放改造預(yù)留有容量。但對現(xiàn)有設(shè)備改動較大、增加土建工程量、費用高。從電廠現(xiàn)有條件看，方案二比較容易，改造工程量不大，滿足本次改造需求，所增加費用不大。但運行靈活性、可靠性較低。從長遠(yuǎn)發(fā)展看，秉持可持續(xù)發(fā)展和安全第一的宗旨，最后，電廠選用了方案一。

5 結(jié)語

通過實際案例對改造項目電氣幾種方案優(yōu)缺點進行比較分析，在以后的改造項目中，可根據(jù)實際情況選擇合適的方案。基于脫硫工藝系統(tǒng)的變化，電氣系統(tǒng)設(shè)計既要滿足現(xiàn)有規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，又要結(jié)合脫硫系統(tǒng)的特點進行改造優(yōu)化，在滿足暫時需要的同時節(jié)約改造成本，在條件允許的情況下再考慮長遠(yuǎn)的發(fā)展，合理規(guī)劃，使電氣系統(tǒng)設(shè)計更趨完善和實用，工程造價也會更適宜。

[1]電力規(guī)劃設(shè)計總院．DL/T 5153-2014，火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定[S]．北京：中國計劃出版社，2014．