除灰EPC總承包工程電氣設(shè)計(jì)

曹惠榮

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

1 工程概況

靖遠(yuǎn)第二發(fā)電有限公司位于甘肅省東北方向的白銀市平川區(qū)境內(nèi)，距離蘭州市東北方向約132 km，西南距離靖遠(yuǎn)縣26 km。廠址東側(cè)及北側(cè)為旱平川工礦區(qū)城市規(guī)劃的建筑街坊，南側(cè)為蘭寧公路，西側(cè)為響泉沙河，北側(cè)為起伏的丘陵。靖遠(yuǎn)電廠一期4×200 MW燃煤機(jī)組屬于國(guó)電靖遠(yuǎn)發(fā)電有限公司，靖遠(yuǎn)電廠二期、三期工程共裝設(shè)4×330 MW燃煤機(jī)組，屬于靖遠(yuǎn)第二發(fā)電有限公司。二期工程（5#、6#機(jī)組）于1997年建成投運(yùn)，三期工程（#7、#8機(jī)組）于2006年建成并投運(yùn)。本次改造范圍為電廠二期（5#、6#機(jī)組）工程2×330 MW的除灰系統(tǒng)及其相關(guān)設(shè)施，拆除原水力除灰系統(tǒng)，新增正壓氣力輸送系統(tǒng)。

2 工程設(shè)計(jì)的要求

本期工程將原有5#、6#機(jī)組水力除灰系統(tǒng)改造為正壓氣力輸送系統(tǒng)，將除塵器和省煤器飛灰輸送至灰?guī)靸?chǔ)存，粗細(xì)灰分儲(chǔ)，2臺(tái)爐配一套出力為60 t/h的分選系統(tǒng)?；?guī)煸O(shè)置干灰散裝機(jī)和制漿機(jī)。干灰通過(guò)散裝機(jī)卸入罐車外運(yùn)綜合利用，多余干灰可通過(guò)制漿機(jī)制成灰水比1:2的灰漿，通過(guò)柱塞泵排至灰場(chǎng)?；?guī)煸O(shè)置在濃縮區(qū)，灰?guī)炜側(cè)萘看笥诘扔? 300 m3。撈渣機(jī)溢流水，本期改造過(guò)程中采用自然蒸發(fā)方式；冷卻水采用自循環(huán)方式，不再向灰漿池排水。排入灰漿池化學(xué)廢水及脫硫廢水新增耐腐蝕排水泵排至濃縮池，通過(guò)中和后，由柱塞泵（1臺(tái)柱塞泵改造為變頻調(diào)速）排至廠外。

除灰系統(tǒng)采用正壓濃相輸灰系統(tǒng)。每臺(tái)爐為一個(gè)獨(dú)立的除灰單元，設(shè)1套氣力輸送系統(tǒng)，每套系統(tǒng)出力為80 t/h。對(duì)于設(shè)計(jì)煤種，留有約57%的裕量；對(duì)于校核煤種，留有50%的裕量。輸送空壓機(jī)、灰斗氣化風(fēng)系統(tǒng)及灰?guī)欤?臺(tái)鍋爐設(shè)置。

除塵器和省煤器每個(gè)灰斗下設(shè)置一臺(tái)倉(cāng)泵，將收集的灰經(jīng)由進(jìn)料閥進(jìn)入倉(cāng)泵，由壓縮空氣通過(guò)管道將灰輸送至灰?guī)靸?chǔ)存?；?guī)熘懈苫铱赏ㄟ^(guò)干灰散裝機(jī)直接裝入飛灰罐車。2臺(tái)爐共設(shè)2座Ф12 m鋼筋混泥土灰?guī)欤總€(gè)1 100 m3）、2座脫水倉(cāng)改造灰?guī)欤總€(gè)550 m3）、2座原灰?guī)?，灰?guī)炜側(cè)萘繛? 300 m3。此外，還有1座粗灰?guī)旌?座細(xì)灰?guī)臁?臺(tái)爐設(shè)一套出力為60 t/h的分選系統(tǒng)。同時(shí)，在一、二電場(chǎng)除塵器下，倉(cāng)泵出口的灰管道上設(shè)飛灰取樣裝置。

每臺(tái)爐設(shè)3根灰管，電除塵一電場(chǎng)、省煤器分A/B兩側(cè)各設(shè)1根粗灰管（共2根粗灰管）（備用1根粗灰管），二、三、四電場(chǎng)設(shè)1根細(xì)灰管。當(dāng)一電場(chǎng)故障停運(yùn)時(shí)，二電場(chǎng)A/B兩側(cè)可分別切換至一電場(chǎng)兩根灰管運(yùn)行。粗、細(xì)灰管經(jīng)管道切換閥，能進(jìn)入任何一座灰?guī)臁７诌x系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，除塵器及省煤器灰斗的灰輸送至原灰?guī)熨A存并進(jìn)行分選；在分選系統(tǒng)不運(yùn)行時(shí)，來(lái)自電除塵一電場(chǎng)飛灰可進(jìn)入原灰?guī)旌痛只規(guī)?，除塵器細(xì)灰輸送至細(xì)灰?guī)靸?chǔ)存。4座灰?guī)炜少A存2臺(tái)爐設(shè)計(jì)煤種BMCR時(shí)，約24.3小時(shí)（校核煤種時(shí)約23.3小時(shí)）的灰量。每座灰?guī)斓牡撞吭O(shè)有3個(gè)卸灰口；1個(gè)原灰?guī)煜略O(shè)2臺(tái)制漿系統(tǒng)和1臺(tái)干灰散裝機(jī)。另一個(gè)原灰?guī)煜拢O(shè)1臺(tái)干灰散裝機(jī)和1個(gè)分選系統(tǒng)接口，并預(yù)留1個(gè)干灰卸料口。粗灰?guī)煜略O(shè)2臺(tái)干灰散裝機(jī)。細(xì)灰?guī)煜略O(shè)2臺(tái)干灰散裝機(jī)，預(yù)留1個(gè)干灰卸料口。為防止污染，干灰散裝機(jī)處設(shè)置負(fù)壓吸塵。

2臺(tái)爐輸灰用氣空壓機(jī)及后處理設(shè)備布置在灰渣泵房?jī)?nèi)，設(shè)有5臺(tái)48 m3/min、0.7 MPa的螺桿空壓機(jī)以母管相連，4臺(tái)運(yùn)行1備用；5臺(tái)48 Nm3/min的微熱干燥機(jī)以母管相連，4臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用，為飛灰輸送提供壓縮空氣。輸灰用氣空壓機(jī)及后處理設(shè)備的出力由承包方進(jìn)行復(fù)核，應(yīng)不低于技術(shù)規(guī)范要求。

為保證電除塵器灰斗和灰?guī)靸?nèi)灰的流動(dòng)性，保證卸灰的通暢和均勻，目前三、四電場(chǎng)已配3臺(tái)除塵器灰斗氣化風(fēng)機(jī)，2臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。將原有3臺(tái)灰斗氣化風(fēng)機(jī)增容改造，以滿足兩臺(tái)爐4個(gè)電場(chǎng)所有灰斗氣化風(fēng)量的要求，同時(shí)每爐各增設(shè)1臺(tái)電加熱器，灰斗氣化風(fēng)機(jī)及電加熱器均布置于灰渣泵房零米。3座灰?guī)煸O(shè)3臺(tái)灰?guī)鞖饣L(fēng)機(jī)，2臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。灰?guī)鞖饣L(fēng)機(jī)布置于回水泵房?jī)?nèi)。氣化風(fēng)經(jīng)電加熱器加熱至150 ℃，進(jìn)入氣化板和氣化槽，并在4座灰?guī)祉敳吭O(shè)4臺(tái)布袋除塵器。同時(shí)，增設(shè)2臺(tái)12 Nm3/min、0.7 MPa的螺桿空壓機(jī)，2臺(tái)12 Nm3/min、0.7 MPa的干燥器，均為1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。

灰?guī)煜虏?.8 m層設(shè)裝車操作室，操作室內(nèi)設(shè)操作臺(tái)，并在零米設(shè)有汽車通道。

原灰?guī)煜赂髟O(shè)1套設(shè)制漿設(shè)備。制漿設(shè)備設(shè)2臺(tái)Q=160 m3/h、P=0.65 MPa、N=55 kW 的 380 V 制漿水泵，1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。制漿設(shè)備布置在濃縮池下，將粗灰加水混合成為灰水比約為1:2的灰漿排入回水池。經(jīng)攪拌機(jī)攪拌混合后，用喂料泵輸送至柱塞泵，再由柱塞泵通過(guò)灰漿管道輸送至廠外的膠泥淌灰場(chǎng)。柱塞泵及以后的灰漿輸送可利用原有漿液管道輸送至膠泥淌灰場(chǎng)。脫硫廢水、化學(xué)廢水新增2臺(tái)Q=60 m3/h的耐腐蝕泵，從灰漿水池將脫硫廢水和化學(xué)廢水輸送至濃縮池作為制漿水源。

為了開(kāi)拓干灰綜合利用的市場(chǎng)，提高粉煤灰綜合利用率，滿足不同用戶對(duì)粉煤灰品質(zhì)的要求，灰?guī)煸O(shè)一套出力60 t/h的粉煤灰分選系統(tǒng)，采用閉路循環(huán)分選形式。其中，一座原灰?guī)鞄?kù)底設(shè)一臺(tái)分選系統(tǒng)的氣灰混合器，粗灰?guī)祉斣O(shè)一臺(tái)分選機(jī)，細(xì)灰?guī)祉斣O(shè)一臺(tái)旋風(fēng)收塵器。在細(xì)灰?guī)焱饬忝自O(shè)一臺(tái)高壓離心風(fēng)機(jī)。系統(tǒng)為可連續(xù)運(yùn)行，也可定期運(yùn)行。

刮板撈渣機(jī)排渣，經(jīng)自卸汽車運(yùn)送至一期灰場(chǎng)，撈渣機(jī)冷卻水溢流至灰漿池用作水力除灰。冷渣和排渣過(guò)程水的汽化損失和濕渣帶走的水量，通過(guò)自動(dòng)補(bǔ)水維持正常水位，補(bǔ)水的同時(shí)可用作撈渣機(jī)緊急補(bǔ)水口補(bǔ)水。撈渣機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈條沖洗水用另一路水。為了實(shí)現(xiàn)水位平衡，需要增加高、低液位計(jì)，連續(xù)料位計(jì)及溫度計(jì)，在水位下降時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)緊急補(bǔ)水?；謴?fù)原有水位時(shí)，需自動(dòng)停止補(bǔ)水，以維持水位平衡。每臺(tái)爐設(shè)2臺(tái)立式排污泵，布置在鍋爐房零米的排污水池，流量為30 m3/h，壓力為0.2 MPa，1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用，且定期將排污水打回?fù)圃鼨C(jī)[1]。

改造后，除灰系統(tǒng)圖如圖1所示。

3 設(shè)計(jì)與選型

根據(jù)上述工程的要求，控制對(duì)象有：5號(hào)爐、6號(hào)爐共72個(gè)倉(cāng)泵電動(dòng)閥門；電加熱器4臺(tái)；氣化風(fēng)機(jī)6臺(tái)；出口閥4臺(tái)；螺桿式空壓機(jī)7臺(tái)；微熱再生吸附式干燥機(jī)7臺(tái)；立式排污泵4臺(tái)；脫硫、化學(xué)廢水泵2臺(tái)；制漿水泵2臺(tái)；灰水混合器2臺(tái)；攪拌機(jī)2臺(tái)，喂料泵2臺(tái)；布袋除塵器4臺(tái)；高壓離心風(fēng)機(jī)1臺(tái)；變頻調(diào)速給料機(jī)1臺(tái)；干灰散裝機(jī)6臺(tái)；加濕攪拌機(jī)2臺(tái)；庫(kù)頂切換閥18臺(tái)。根據(jù)工藝要求列出要控制的對(duì)象IO點(diǎn)數(shù)，共有開(kāi)關(guān)量輸入DI 672個(gè)點(diǎn)控制點(diǎn)，輸出DO 484個(gè)控制點(diǎn)，模擬量輸入AI 112個(gè)控制點(diǎn)，模擬量輸入AO 8個(gè)控制點(diǎn)。根據(jù)控制點(diǎn)數(shù)，選擇施耐德QUANTUM PLC[2]。

圖1 除灰系統(tǒng)

4 控制系統(tǒng)的硬件與網(wǎng)絡(luò)選擇

硬件。人機(jī)界面PC采用研華IPC 610工控機(jī)和21寸工業(yè)級(jí)液晶顯示器，監(jiān)控軟件選用Intellution公司的IFIX3.5軟件；主站選用Modicon QUANTUM的熱備冗余PLC，CPU型號(hào)為140CPU67160，相應(yīng)的編程軟件為Unity Pro 2.3；5#爐飛灰輸送控制系統(tǒng)、6#爐飛灰輸送控制系統(tǒng)、灰?guī)炜刂葡到y(tǒng)、氣源控制系統(tǒng)應(yīng)采用遠(yuǎn)程RIO，使整個(gè)氣力輸灰控制系統(tǒng)分散控制、集中管理，加強(qiáng)了控制系統(tǒng)的安全性和可靠性。

網(wǎng)絡(luò)。主站與遠(yuǎn)程RIO分站均采用雙纜冗余結(jié)構(gòu)通信。PLC與PC之間通過(guò)冗余以太網(wǎng)進(jìn)行通信，每臺(tái)PC配置2塊以太網(wǎng)網(wǎng)卡，配置2臺(tái)赫斯曼RS2-5TX/FX交換機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的冗余。一旦A網(wǎng)故障，B網(wǎng)可以零時(shí)間實(shí)現(xiàn)切換，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性[3]。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

5 結(jié) 論

在靖遠(yuǎn)第二發(fā)電有限公司EPC改造項(xiàng)目中，電氣設(shè)計(jì)至關(guān)重要。EPC改造項(xiàng)目的特點(diǎn)是項(xiàng)目大、控制內(nèi)容多、時(shí)間緊等，故設(shè)計(jì)人員要有一定的經(jīng)驗(yàn)，選型要準(zhǔn)確，控制要符合工藝。事實(shí)證明，此項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)采用雙機(jī)熱備、網(wǎng)絡(luò)冗余的控制系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定、可靠，操作更簡(jiǎn)單，且控制靈活、維護(hù)少，大大減少了電廠運(yùn)行人員的工作量，且各階段運(yùn)行參數(shù)在上位機(jī)上方便修改，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定、良好、安全地運(yùn)行。

[1] 原永濤，蔣學(xué)典.火力發(fā)電廠氣力除灰技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：電力工業(yè)出版社，2002.

[2] 魏瀟韓.電氣設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015，（17）：138.

[3] 郭宗仁.可編程序控制器及其通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，1999.