煙氣治理島電氣系統(tǒng)設計分析

邱瑞湘

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

1 前言

本煙氣治理島電氣系統(tǒng)設計包括煙氣除塵、脫硫系統(tǒng)、濕式除塵器、脫硝系統(tǒng)、氣力輸灰系統(tǒng)、低溫省煤器系統(tǒng)。具體內(nèi)容：低壓供配電系統(tǒng)、電氣控制與保護、直流及UPS系統(tǒng)、照明及檢修系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、電纜、電氣橋架通道規(guī)劃、防火阻燃設施、電氣設備布置等配套部分。

2 供配電系統(tǒng)設計

2.1 10kV系統(tǒng)

煙氣治理島廠用電系統(tǒng)采用10kV和380/220V兩級工作電壓。本工程煙氣治理島不設置10kV配電系統(tǒng)，由主廠負責提供10kV電源給脫硫變、除塵變及引風機變頻器柜供電，分界點在主廠房10kV開關柜的出線端子處。

2.2 400V低壓供電系統(tǒng)

（1）脫硫供電系統(tǒng)。每臺爐設一臺容量為2500kVA低壓脫硫變壓器。4臺爐共設置4臺脫硫變壓器為煙氣治理島的脫硫系統(tǒng)、濕式除塵器、運煤、空壓機、灰?guī)斓鹊蛪贺摵晒╇姟煔庵卫韻u380/220V系統(tǒng)采用集中布置方案。脫硫系統(tǒng)每兩臺爐設置了2臺脫硫變、2段PC母線，兩臺脫硫變互為暗備用。380/220V脫硫 PC A、B（1#，2#爐）和C、D（3#，4#爐）段，分別由對應的脫硫變供電。每臺脫硫變電源分別引自10kV I、II、III段。380/220V脫硫PC A、B段之間設母聯(lián)開關，兩段電源互為備用，當其中一段電源發(fā)生故障時，另外一段可以通過母聯(lián)開關手動切換，從而保證另外一段帶電。380/220V脫硫PC C、D段與PC A、B段類似。具體供電系統(tǒng)圖詳見圖1、圖2。

圖1 1#，2#機組脫硫系統(tǒng)電氣接線圖

圖2 3#，4#機組脫硫系統(tǒng)電氣接線圖

本工程未設事故保安電源，事故保安負荷電源引自脫硫公用MCC段。根據(jù)工藝提資計算，煙氣治理島公用負荷共約為580kW。本脫硫系統(tǒng)設置一段380/220V公用MCC段，由脫硫系統(tǒng)380/220V PC A、B、C、D段各提供一路電源，四路電源相互閉鎖，自動切換。脫水MCC段采用一路電源，引自脫硫公用MCC段。

（2）脫硝供電系統(tǒng)?？紤]到工程運行的經(jīng)濟性和可靠性，每臺爐的脫硝系統(tǒng)不再單獨設置脫硝MCC段，而是由主廠房提供兩路電源供4臺爐的整個脫硝系統(tǒng)使用。兩路電源互相閉鎖，自動切換。

（3）低溫省煤器供電系統(tǒng)。低溫省煤器每臺爐有2個循環(huán)泵（互為備用）,其電源分別引自對應鍋爐系統(tǒng)的380V開關柜。熱控電源引自對應鍋爐系統(tǒng)的熱控電源。

（4）除塵及輸灰供電系統(tǒng)。考慮到工程運行的經(jīng)濟性和現(xiàn)場實際運行情況，每兩臺爐設一臺容量為1600kVA除塵變壓器，4臺爐共設置2臺除塵變?yōu)闊煔庵卫韻u除塵、輸灰等低壓負荷供電。

2.3 直流系統(tǒng)設計

煙氣治理島系統(tǒng)設置一套DC220V直流系統(tǒng)。直流系統(tǒng)包括交流配電單元、監(jiān)控模塊、高頻開關電源模塊、降壓單元、絕緣監(jiān)察、直流配電單元、蓄電池、智能中央信號裝置、饋線回路等。系統(tǒng)額定電壓為DC220V,容量為150Ah。容量能滿足4臺機組因設備交流控制電源故障停電1.0h以上的全部負荷。

2.4 不停電電源系統(tǒng)（UPS）

煙氣治理島系統(tǒng)設置一套交流不停電電源（UPS）系統(tǒng)。UPS系統(tǒng)包括主機柜、旁路柜（旁路變壓器）及饋線柜。主機柜主要含有整流器。UPS裝置的正常輸入電源和旁路輸入電源取自脫硫公用電源MCC段。UPS輸出為單相交流220V，50Hz，容量為25kVA。UPS在脫硫系統(tǒng)停電后還能繼續(xù)保持儀表、控制設備在額定電壓下繼續(xù)運行不小于30min。

3 電氣設備布置

煙氣治理島內(nèi)：脫硫干式變壓器、脫硫PC段、脫硫公用MCC段布置在新建的脫硫車間9.5m層低壓配電室內(nèi)，脫硫車間設電纜夾層，低壓開關柜所有進出線電纜采用下進下出。除塵干式變壓器、除塵器PC段及除塵高低壓控制柜、輸灰控制系統(tǒng)布置在新建的除塵控制樓6m除塵控制室內(nèi)，柜子所有電纜采用下進下出。

脫水MCC段布置在脫水車間0m層低壓配電室，低壓開關柜采用上進上出。脫硝MCC段布置在尿素車間0m層低壓配電室，低壓開關柜采用上進上出。低溫省煤器循環(huán)泵變頻控制柜布置在低省泵房，變頻控制柜采用下進下出線。

4 電氣二次控制與保護

4.1 控制電源

為了保護重要供電設備的穩(wěn)定性，所有低壓萬能斷路器的控制電壓均采用直流220V。其余設備的控制電壓采用交流220V。萬能斷路器的控制、保護及信號系統(tǒng)所需的直流電源由脫硫島直流裝置提供。

4.2 控制方式

（1）脫硫島電氣控制保護系統(tǒng)納入脫硫DCS控制（除脫硫變壓器、380V PC進線及聯(lián)絡開關）。納入脫硫島監(jiān)控的電氣設備包括PT、至MCC的電源饋線、UPS、直流屏、低壓電機。

（2）脫硫、除塵變壓器；380V PC進線及聯(lián)絡開關（含脫硫及除塵）納入主廠房的測控裝置屏監(jiān)控。

（3）脫硝電氣系統(tǒng)、低低溫省煤器電氣系統(tǒng)納入鍋爐DCS控制。納入脫硝系統(tǒng)監(jiān)控的電氣設備包括電機、水泵閥門及相關儀表設備。

（4）靜電除塵器及輸灰電氣系統(tǒng)現(xiàn)場采用PLC控制，再經(jīng)過通訊由上位機IPC統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制。納入靜電除塵器及輸灰上位機系統(tǒng)監(jiān)控的電氣設備包括：除塵器高低壓控制柜，輸灰PLC程控柜。

（5）濕式除塵器電氣系統(tǒng)與脫硫系統(tǒng)比較靠近，因該系統(tǒng)設備較少，在不影響系統(tǒng)性能的條件下，為了節(jié)約成本，該系統(tǒng)直接并入脫硫DCS控制。其主要監(jiān)控的電氣設備包括：水泵、濕式除塵高低壓控制系統(tǒng)及配套儀表設備。

4.3 繼電保護

PC進線開關及聯(lián)絡開關、大容量饋線回路的開關采用萬能式斷路器，75kW及以上電動機回路采用萬能式斷路器+電機保護裝置控制；MCC段的饋線回路的保護電器采用塑殼斷路器；30kW及以上75kW以下以及所有攪拌器電機采用塑殼+接觸器+電機保護裝置控制；30kW以下電機采用塑殼+接觸器+熱繼電器；I類電動機和22kW及以上電動機設有電流變送器。

送入DCS或測控裝置屏監(jiān)控的信號具體如下：萬能式斷路器饋線回路所有開關合閘、跳閘狀態(tài)、控制電源消失及部分回路的電氣連續(xù)量信號（電流、電壓、功率等）；所有電動機的合閘、跳閘狀態(tài)、故障狀態(tài)。

5 照明及檢修系統(tǒng)

5.1 照明系統(tǒng)

（1）正常照明系統(tǒng)：該系統(tǒng)電源根據(jù)設備的歸屬性，從各自的電源取電即可。

（2）應急照明系統(tǒng)：該系統(tǒng)電源從4臺爐的公用段取電，照明燈具帶有蓄電池，蓄電池容量能維持燈具應急照明2h。

（3）煙氣治理島照明范圍含所有的建筑照明、區(qū)域照明、道路照明及設備照明。

5.2 檢修電源系統(tǒng)

檢修電源系統(tǒng)包括檢修箱和插座。在脫硫車間、除塵控制樓、引風機區(qū)域、脫硝區(qū)域、低溫省煤器區(qū)域、靜電除塵器區(qū)域、濕式除塵器區(qū)域、吸收塔區(qū)域、石灰石粉倉等處設置檢修電源箱并有漏電保護。各場所的檢修電源根據(jù)設備的歸屬性由煙氣治理島內(nèi)電源系統(tǒng)供電。檢修箱分別設2個32A/4P，2個16/3P工業(yè)插座。脫硫吸收塔及除塵器的人孔門附近有設電壓為12V的檢修電源，主要是為現(xiàn)場檢修設備時提供可靠、安全的電源。

6 防雷接地系統(tǒng)

本工程中的脫硫泵房、除塵控制樓、脫水樓、尿素車間、低低溫泵房、引風機房、石灰石粉倉等建筑防雷接地按第三類防雷建筑物設計。

煙氣治理島接地網(wǎng)與電廠主接地網(wǎng)可靠連接。接地干線采用60×8熱鍍鋅扁鋼布置成方格網(wǎng)，垂直接地極采用熱鍍鋅鋼管φ50,L=2500mm。室外及地下采用60×8的熱鍍鋅扁鋼，室內(nèi)采用40×4熱鍍鋅扁鋼。

煙氣治理島各區(qū)域內(nèi)設備和設施的接地系統(tǒng)，作為所有電氣設備外殼、開關柜和開關柜接地母線、金屬構架、電纜管道、金屬箱罐，電纜的屏蔽層和其他可能會偶然帶電的金屬物件、油箱、管道等的接地，該接地系統(tǒng)牢固可靠地連接到主接地網(wǎng)上。

煙氣治理島區(qū)域內(nèi)為獨立的閉合接地網(wǎng)，接地電阻不小于4Ω。該閉合接地網(wǎng)與電廠主接地網(wǎng)至少有4處連接。

7 電纜敷設及防火封堵

煙氣治理島內(nèi)電纜構筑物采用綜合管架、電纜溝、豎井、電纜夾層、樓板下吊裝等敷設方式。室內(nèi)外的橋架除最底層橋架及垂直段采用托盤式橋架外，其余各層采用梯級式橋架，并在相同路徑橋架的最上層安裝橋架保護蓋板。橋架及其附件選用經(jīng)防腐及熱浸鋅處理的鋼制電纜橋架。

電纜構筑物需設有防火阻燃措施。為了完善電纜防火阻燃措施，避免因電纜著火引起的惡性事故，采用了目前國內(nèi)生產(chǎn)的部分新型防火材料的設計。

8 結語

本文通過結合工程實例，給出了煙氣治理島的電氣設計方法，實踐證明，本煙氣治理島工程的電氣設計方法具有較高的安全可靠性以及自動化程度，同時，能有效地減少人員的工作量，設計方法可供同類工程參考借鑒。