浅谈脱硫工程电气设计

引言

设计工作在工程建设中起到关键性作用,做好设计工作,对工程质量、进度、成本投资和工程竣工后投产运行的可靠性和经济性起到决定性作用。

1脱硫工程的电气现状分析

目前,脱硫岛作为火力发电厂的一个重要单元,投资成本大,运行费用高,国产化水平较低。脱硫设备基本采用国外先进设备,价格昂贵。个别火电厂在实际的脱硫中投入了大量资金,增加了电厂投资的整体成本。所以,必须保证设备的安全、高效、平稳运行,这些就成为了设计人员面临的最关键任务。

而我国目前的各种规程规范中,对脱硫岛中电气设计的描述甚少,忽视了对脱硫设计中相关设备的负荷特征、性质等的描述,不同于火力发电厂工程,没有对内部配置例如电机的性质、类型做出明确的区分。

2脱硫工程的电气系统

2.1高压系统接口引接

脱硫工程中,高压电源的接口通常采用两种方案。

2.1.1新建工程

直接将脱硫岛的高压电源接在主厂房的高压工作变。在初步设计阶段,同时设计主厂房与脱硫的电气部分,就可以增加高压厂用变压器容量,提高高压厂用变压器分裂绕组冗余。

方案优势:(1)省一台高压脱硫变压器:(2)节省A排外布置空间。

方案劣势:因受到技术条件限制,当前国内脱硫设备发展有限,而国外相关脱硫厂家设计的吸收塔各不相同,不同制造商的脱硫设备其耗电量也存在巨大差异。这就导致无法及时确定脱硫方案,为高厂变容量的确定带来了困惑,最终造成无法正确选择高厂变,增加了成本投资。

2.1.2改造工程

脱硫改造工程属于技术性、专业性强的一项工作。如果高压厂用变压器无法提供脱硫系统电负荷,只能单独考虑重新设计脱硫高压工作变,最终直接影响到脱硫工程的成本投入。

2.1.3方案比较

(1)技术层面:第一种方案,无论是设计方面、设备安装还是运行,机组都能正常地安全运转,改造工作量也不大;和主厂房设计可以同时展开,而且设计相对简单、便于施工,没有太多制约因素。第二种方案,一方面占用A排外场地的设置,另一方面也带来设备改造与优化任务,例如发电机出口母线、主变压器等。

(2)经济层面:第一种方案增加了一台高压间隔设备的投入费用,且电源点处于计量点的外围,需要考虑到并网费。第二种方案则相反,其系统电源处于计量点以内,无需考虑并网费,控制了运行成本,但需要考虑改造成本费用。

2.2低压系统

2.2.1380/220V低压工作系统

此系统为直接接地系统,分两级供电模式:PC(动力中心)及MCC(电动机控制中心)超过75kw的电动机回路以及各个MCC电源回路等都要由PC段来提供电源,剩下的负荷电源则可以接入附近的MCC,照明和检修回路接入附近的MCC。

脱硫岛设置两台互为备用的干式工作变压器。PC段采用单母线分段接线,即380V脱硫动力中心PCA、PCB段,两段母线设联络开关。

脱硫岛设公用系统MCC,MCC段均采用双回路供电,由脱硫PCA段及PCB段各引一回电源。

2.2.2保安电源

为确保在整个脱硫系统失电后能安全停机,保障设备安全,脱硫岛内设专用的保安MCC段,脱硫岛内保安负荷由脱硫岛内保安MCC段供电。按照《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153一2002)的要求,保安MCC段三路进线,一路引自主厂房保安段,另两路分别引自脱硫PCA段、PCB段,脱硫岛保安负荷分别接于脱硫保安段上,保安段正常时由380V脱硫PCA段或B段供电,当正常电源失电后,由相应的主厂房保安段继续供电。

2.3直流和不停电电源(UPS)

脱硫岛一般设一套交流不停电电源(UPS),为该脱硫岛的DCS或PLC及重要负荷提供不间断电源,确保此类负荷在正常电源断电后,能继续连续工作超过0.5s。

设计UPS时,要考虑UPS正常工作时的负荷不能小于h06,备用的馈线回路大于等于306。

目前UPS设备的设计,已经可以自带蓄电池,因此,根据工程的实际需要,UPS的直流电源可由脱硫系统直流系统提供,也可自带蓄电池。

2.4控制与保护测量

脱硫岛控制室内发出的信号直接被传输给脱硫系统DCS或PLC,测量点按《电力装置电测量仪表装置设计规范》(%B/T500h3一2017)配置。

脱硫电气系统备用电源切换,采用先断再合的方式,防止误操作。电气量传输到DCS后,DCS系统自行收集数据、定时打印数据表等,实现电气信号的动态调控。

2.5继电保护

低压厂用系统及电动机分别配有继电器,实现自我保护功能。继电保护按《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153一2002)配置,基本配置如表1所示。

2.6照明系统

(1)此系统包括两大相互独立的子系统:交流正常照明、交流事故照明。

(2)正常照明选择380/220V电压,三相四线制,TG-C-S系统,根据情况设置事故照明,通常其电源接在保安段,或者选择应急灯,但应急时间要不低于1s。

(3)照明方式、照明设备等都要达到国家规程规范要求。

2.7检修电源系统

(1)结合项目经验,吸收塔设置检修电源箱。检修箱内的

每个回路要求配置漏电保护器,以防漏电,电压通常为380V。(2)可以选择最近的PC供电,也可以选择MCC供电。(3)吸收塔的检修电压通常是12V,吸收塔平台和人孔周

边要安装小于12V的检修箱或照明插座箱。

2.8防雷接地系统

(1)防雷保护。主体工程进行全厂防雷设计时,已充分考虑全厂建构筑物防雷击问题,在火电厂内的最高层建筑烟囱上安装避雷针,可以保护全厂构筑物免于雷击。脱硫系统内的构筑物一般为低层、钢结构或钢混建构筑物,完全在烟囱防雷保护范围内,因此,脱硫系统不需再做独立避雷针。

(2)接地系统的设计也要满足国标、电力及地方法律法规的要求,最终与全厂主接地网两点相连。

2.9安全滑触线

一切电动起吊装置都要选择安全系数较高的滑触线,具体设计一定要按照规定的标准。考虑到电源三相平衡,滑触线选三相。

2.10电缆及电缆构筑物

电缆一般包括动力电缆、测量与控制电缆、仪用电缆。根据计算电流载流量选择不同的电缆截面,要满足《电力工程电缆设计规范》(%B50217一2007)的要求。所有电缆均选择阻燃型,控制电缆还要考虑屏蔽功能。

2.11通信系统

脱硫系统内应设置生产行政通信及调度通信系统,两者应分开设置。脱硫系统内只设置调度及行政分线盒,与主厂房合用调度和行政总机。脱硫系统的话机通过分线盒,用通信电缆接至主厂房通信系统总配线架。

3结语

以上是笔者从事脱硫环保工作总结的电气设计经验,仅供参考。随着脱硫技术行业的不断发展,脱硫的方式也在不断改进,针对不同的脱硫工艺流程,电气设计也在不断满足规范标准的同时结合新脱硫工艺的特点进行优化设计,这样才能真正降低火电厂二氧化硫排放量,实现火电厂脱硫电气设计的重要价值,实现"金山银山,不如我们的绿水青山"。