引言

設計工作在工程建設中起到關(guān)鍵性作用,做好設計工作,對工程質(zhì)量、進度、成本投資和工程竣工后投產(chǎn)運行的可靠性和經(jīng)濟性起到?jīng)Q定性作用。

1脫硫工程的電氣現(xiàn)狀分析

目前,脫硫島作為火力發(fā)電廠的一個重要單元,投資成本大,運行費用高,國產(chǎn)化水平較低。脫硫設備基本采用國外先進設備,價格昂貴。個別火電廠在實際的脫硫中投入了大量資金,增加了電廠投資的整體成本。所以,必須保證設備的安全、高效、平穩(wěn)運行,這些就成為了設計人員面臨的最關(guān)鍵任務。

而我國目前的各種規(guī)程規(guī)范中,對脫硫島中電氣設計的描述甚少,忽視了對脫硫設計中相關(guān)設備的負荷特征、性質(zhì)等的描述,不同于火力發(fā)電廠工程,沒有對內(nèi)部配置例如電機的性質(zhì)、類型做出明確的區(qū)分。

2脫硫工程的電氣系統(tǒng)

2.1高壓系統(tǒng)接口引接

脫硫工程中,高壓電源的接口通常采用兩種方案。

2.1.1新建工程

直接將脫硫島的高壓電源接在主廠房的高壓工作變。在初步設計階段,同時設計主廠房與脫硫的電氣部分,就可以增加高壓廠用變壓器容量,提高高壓廠用變壓器分裂繞組冗余。

方案優(yōu)勢:(1)省一臺高壓脫硫變壓器:(2)節(jié)省A排外布置空間。

方案劣勢:因受到技術(shù)條件限制,當前國內(nèi)脫硫設備發(fā)展有限,而國外相關(guān)脫硫廠家設計的吸收塔各不相同,不同制造商的脫硫設備其耗電量也存在巨大差異。這就導致無法及時確定脫硫方案,為高廠變?nèi)萘康拇_定帶來了困惑,最終造成無法正確選擇高廠變,增加了成本投資。

2.1.2改造工程

脫硫改造工程屬于技術(shù)性、專業(yè)性強的一項工作。如果高壓廠用變壓器無法提供脫硫系統(tǒng)電負荷,只能單獨考慮重新設計脫硫高壓工作變,最終直接影響到脫硫工程的成本投入。

2.1.3方案比較

(1)技術(shù)層面:第一種方案,無論是設計方面、設備安裝還是運行,機組都能正常地安全運轉(zhuǎn),改造工作量也不大;和主廠房設計可以同時展開,而且設計相對簡單、便于施工,沒有太多制約因素。第二種方案,一方面占用A排外場地的設置,另一方面也帶來設備改造與優(yōu)化任務,例如發(fā)電機出口母線、主變壓器等。

(2)經(jīng)濟層面:第一種方案增加了一臺高壓間隔設備的投入費用,且電源點處于計量點的外圍,需要考慮到并網(wǎng)費。第二種方案則相反,其系統(tǒng)電源處于計量點以內(nèi),無需考慮并網(wǎng)費,控制了運行成本,但需要考慮改造成本費用。

2.2低壓系統(tǒng)

2.2.1380/220V低壓工作系統(tǒng)

此系統(tǒng)為直接接地系統(tǒng),分兩級供電模式:PC(動力中心)及MCC(電動機控制中心)超過75kw的電動機回路以及各個MCC電源回路等都要由PC段來提供電源,剩下的負荷電源則可以接入附近的MCC,照明和檢修回路接入附近的MCC。

脫硫島設置兩臺互為備用的干式工作變壓器。PC段采用單母線分段接線,即380V脫硫動力中心PCA、PCB段,兩段母線設聯(lián)絡開關(guān)。

脫硫島設公用系統(tǒng)MCC,MCC段均采用雙回路供電,由脫硫PCA段及PCB段各引一回電源。

2.2.2保安電源

為確保在整個脫硫系統(tǒng)失電后能安全停機,保障設備安全,脫硫島內(nèi)設專用的保安MCC段,脫硫島內(nèi)保安負荷由脫硫島內(nèi)保安MCC段供電。按照《火力發(fā)電廠廠用電設計技術(shù)規(guī)定》(DL/T5153一2002)的要求,保安MCC段三路進線,一路引自主廠房保安段,另兩路分別引自脫硫PCA段、PCB段,脫硫島保安負荷分別接于脫硫保安段上,保安段正常時由380V脫硫PCA段或B段供電,當正常電源失電后,由相應的主廠房保安段繼續(xù)供電。

2.3直流和不停電電源(UPS)

脫硫島一般設一套交流不停電電源(UPS),為該脫硫島的DCS或PLC及重要負荷提供不間斷電源,確保此類負荷在正常電源斷電后,能繼續(xù)連續(xù)工作超過0.5s。

設計UPS時,要考慮UPS正常工作時的負荷不能小于h06,備用的饋線回路大于等于306。

目前UPS設備的設計,已經(jīng)可以自帶蓄電池,因此,根據(jù)工程的實際需要,UPS的直流電源可由脫硫系統(tǒng)直流系統(tǒng)提供,也可自帶蓄電池。

2.4控制與保護測量

脫硫島控制室內(nèi)發(fā)出的信號直接被傳輸給脫硫系統(tǒng)DCS或PLC,測量點按《電力裝置電測量儀表裝置設計規(guī)范》(%B/T500h3一2017)配置。

脫硫電氣系統(tǒng)備用電源切換,采用先斷再合的方式,防止誤操作。電氣量傳輸?shù)紻CS后,DCS系統(tǒng)自行收集數(shù)據(jù)、定時打印數(shù)據(jù)表等,實現(xiàn)電氣信號的動態(tài)調(diào)控。

2.5繼電保護

低壓廠用系統(tǒng)及電動機分別配有繼電器,實現(xiàn)自我保護功能。繼電保護按《火力發(fā)電廠廠用電設計技術(shù)規(guī)定》(DL/T5153一2002)配置,基本配置如表1所示。

2.6照明系統(tǒng)

(1)此系統(tǒng)包括兩大相互獨立的子系統(tǒng):交流正常照明、交流事故照明。

(2)正常照明選擇380/220V電壓,三相四線制,TG-C-S系統(tǒng),根據(jù)情況設置事故照明,通常其電源接在保安段,或者選擇應急燈,但應急時間要不低于1s。

(3)照明方式、照明設備等都要達到國家規(guī)程規(guī)范要求。

2.7檢修電源系統(tǒng)

(1)結(jié)合項目經(jīng)驗,吸收塔設置檢修電源箱。檢修箱內(nèi)的

每個回路要求配置漏電保護器,以防漏電,電壓通常為380V。(2)可以選擇最近的PC供電,也可以選擇MCC供電。(3)吸收塔的檢修電壓通常是12V,吸收塔平臺和人孔周

邊要安裝小于12V的檢修箱或照明插座箱。

2.8防雷接地系統(tǒng)

(1)防雷保護。主體工程進行全廠防雷設計時,已充分考慮全廠建構(gòu)筑物防雷擊問題,在火電廠內(nèi)的最高層建筑煙囪上安裝避雷針,可以保護全廠構(gòu)筑物免于雷擊。脫硫系統(tǒng)內(nèi)的構(gòu)筑物一般為低層、鋼結(jié)構(gòu)或鋼混建構(gòu)筑物,完全在煙囪防雷保護范圍內(nèi),因此,脫硫系統(tǒng)不需再做獨立避雷針。

(2)接地系統(tǒng)的設計也要滿足國標、電力及地方法律法規(guī)的要求,最終與全廠主接地網(wǎng)兩點相連。

2.9安全滑觸線

一切電動起吊裝置都要選擇安全系數(shù)較高的滑觸線,具體設計一定要按照規(guī)定的標準?？紤]到電源三相平衡,滑觸線選三相。

2.10電纜及電纜構(gòu)筑物

電纜一般包括動力電纜、測量與控制電纜、儀用電纜。根據(jù)計算電流載流量選擇不同的電纜截面,要滿足《電力工程電纜設計規(guī)范》(%B50217一2007)的要求。所有電纜均選擇阻燃型,控制電纜還要考慮屏蔽功能。

2.11通信系統(tǒng)

脫硫系統(tǒng)內(nèi)應設置生產(chǎn)行政通信及調(diào)度通信系統(tǒng),兩者應分開設置。脫硫系統(tǒng)內(nèi)只設置調(diào)度及行政分線盒,與主廠房合用調(diào)度和行政總機。脫硫系統(tǒng)的話機通過分線盒,用通信電纜接至主廠房通信系統(tǒng)總配線架。

3結(jié)語

以上是筆者從事脫硫環(huán)保工作總結(jié)的電氣設計經(jīng)驗,僅供參考。隨著脫硫技術(shù)行業(yè)的不斷發(fā)展,脫硫的方式也在不斷改進,針對不同的脫硫工藝流程,電氣設計也在不斷滿足規(guī)范標準的同時結(jié)合新脫硫工藝的特點進行優(yōu)化設計,這樣才能真正降低火電廠二氧化硫排放量,實現(xiàn)火電廠脫硫電氣設計的重要價值,實現(xiàn)"金山銀山,不如我們的綠水青山"。