湿法烟气脱硫电气系统设计分析

王泽坤

中晶环境科技股份有限公司 100176

摘要:

论文以某发电厂五期扩建项目2×350MW燃煤机组石灰石-石膏湿法烟气脱硫工程为例,阐述了脱硫电气主接线方案,提出在无旁路烟道、“烟塔合一”脱硫工程中电气系统设计的注意事项,分析了快切装置在高压厂用电系统中采用的必要性。方案提高了脱硫电气系统安全可靠性及自动化程度,减少了操作人员的工作量,降低了脱硫电气系统的故障率,减少了对锅炉运行的影响。

关键词：湿法烟气脱硫；电气系统；快切装置

前言

目前,我国电厂所采用的烟气脱硫工艺多种多样,其中以石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术的应用最为广泛。经过多年的实践,这套工艺系统被不断的优化和改进,无GGH、无旁路烟道、“烟塔合一”等优化措施由于其投资省、占地少等优点逐渐被推广,这对脱硫系统运行的稳定性要求也就更高。因此,保证脱硫系统供电合理性、可靠性,提高自动化程度,减少人工操作,可以在很大程度上降低脱硫电气系统的故障率,减少对锅炉运行的影响

1. 高压电源的引接

某发电厂五期工程是新建工程,脱硫系统高压电源由电厂高压厂用电母线引接。脱硫岛内设6kV脱硫A、B段,分别供本机组脱硫单元负荷及公用负荷,6kV脱硫A、B段互为备用,段间设联络开关,两路进线由快切装置实现自动切换。这种供电方式,初步设计时就考虑高压厂用工作变预留脱硫电负荷容量,这样高压厂变容量较常规电厂有所增加,但可省去1台高压脱硫变压器,使A列外布置更简单紧凑。经过多年的实践以及脱硫工艺系统日趋简单化,对于预留脱硫工程,脱硫岛电负荷的估计已经较为准确,高压厂用变容量选择也就更容易些。不过在煤的含硫量变化比较大的工程中,脱硫岛电负荷相差也很大,这种变化可能会导致选择结果不合理、不经济,因此设计时应充分考虑这一点。

2. 低压配电系统

本期脱硫岛低压配电系统采用380V脱硫动力中心(PC)、380V电动机控制中心(MCC)两级供电方式。脱硫低压变压器、380V脱硫PC段、380VMCC段采用成对设置,建立双电源通道,以保证脱硫系统正常运行。脱硫岛设380V脱硫PCA、B段,两段母线设联络开关,分别由两台低压干式变低压侧供电,2台变压器间互为备用,由备自投实现自动切换。MCC均采用双电源供电,两路电源由ATS实现自动切换,互相闭锁。

脱硫岛电气系统主接线如图1所示。这种接线方式能满足供电可靠性要求,接线简单、清晰,投资少,运行费用低。进线电源均采用自动切换装置,可以减少大量人工操作,避免设备出现故障而现场运行人员未能及时处理造成长时间断电而影响整个脱硫系统运行。

3. 保安电源

由于工程脱硫工艺要求,在厂用电失电时,为了保证脱硫系统安全停运,脱硫系统一些辅机需要在厂用电失电时继续进行供电。需要在0～30min内供电的设备有除雾器冲洗水泵、工艺水泵、磨机润滑油站、热工阀门配电柜、热工仪表电源、热工DCS电源、火灾报警;需要在30min以后投运的设备有部分吸收塔搅拌器、UPS旁路电源;需要在60min以后投运的设备有直流系统充电电源、磨机浆液箱搅拌器、石灰石浆液箱搅拌器;脱硫岛失电后需要一

直供电的设备有事故照明设备。

由于电厂柴油发电机设计时已考虑脱硫岛保安负荷,因此脱硫岛内不再设置柴油发电机,仅设置专门的380/220V事故保安MCCA、B段,分别为本机组的事故保安负荷供电。脱硫事故保安MCC段设3路进线,2路接自本期脱硫PC段,另外1路接自主厂的保安PC段,正常情况下,由脱硫岛PC段供电,事故情况下,当脱硫岛全部失电后,由主厂保安PC段供电,3路电源由备自投实现自动切换,互相闭锁。

图1　新建2×350MW燃煤机组脱硫电气主接线

4. 直流及UPS

脱硫岛内单独设置直流系统。脱硫岛内设单独的直流系统,直流系统为2台炉脱硫岛公用,供脱硫岛内电气控制、信号、继电保护、6kV及380V断路器合闸、UPS、直流事故照明等负荷。直流电源采用110VDC,设置1段母线,包括1组阀控式铅酸免维护蓄电池,2组高频开关充电器及1面直流馈线屏。蓄电池容量200Ah。直流系统能保证在全厂停电后继续维持其所有负荷在额定电压下继续运行不小于60min。直流装置采用两路交流供电,两路电源分别引自脱保安MCCA、B段。由于直流系统只有一组蓄电池,在蓄电池放电维修时,必须保证交流电的绝对可靠,以使脱硫系统安全运行。

本期工程设置1套30kVA,220VACUPS配电系统。UPS系统主要向脱硫DCS控制系统、脱硫环境连续监测装置(CEMS)、仪控配电柜、火灾报警负荷供电。本套系统包括隔离变、整流器、逆变器、静态切换开关、旁路系统(包括380/220V隔离变、稳压调压滤波装置、手动旁路开关等)、蓄电池柜、交流馈线柜以及所有相关的测量、控制和保护装置。正常情况下,380V电源经UPS主回路供电,交流电源失电后,由蓄电池柜蓄电池经UPS逆变器供电。当逆变器故障时,可经静态开关切换转由旁路交流电源供电,其旁路电源取自本期工程脱硫保安MCC段。UPS在全厂停电后继续维持其所有负荷在额定电压下继续运行不小于30min。

5. 快切装置与备自投装置的对比

由于本工程的特殊性,无GGH,无旁路烟道,“烟塔合一”,这种情况下如果脱硫系统停运势必引起锅炉连锁动作,导致熄火停炉,而保证脱硫岛安全运行的基本条件就是供电系统的连续性、可靠性。目前国内广泛采用的备用电源自投方式,一般都是用工作电源开关辅助接点直接(或经低压继电器、延时继电器)起动备用电源投人,这种方式无相频检测,厂用电切换成功率低或切换时间长;由于大容量电动机在断电后电压衰减较慢,如在残压较大时不同期合上备用电源,备用变和电动机将有可能损坏或缩短寿命,因此,在电厂中多用于低压厂用电系统电源自动切换。快切装置是采用“同期捕捉切换”,即实时跟踪残压的频差和角差变化,尽量做到在反馈电压与备用电源电压相量第一次相位重合时合闸。这种切换方式合闸成功率高、速度快,对备用开关以及电动机的冲击较小,提高了厂用电母线的安全可靠性,在高压厂用电系统中宜优先采用。

本工程在脱硫高压厂用电系统中采用2套快切装置,分别安装在6kV脱硫A、B段母线PT柜内,当进线电源故障时,快切装置自动闭合母联开关,保证设备继续运行。

在低压系统中采用3套备自投装置,分别安装在脱硫PC段母联柜、保安MCCA、B进线柜内,进线电源互相闭锁,避免电源非同期运行。

结束语：

随着烟气脱硫技术的发展,脱硫方式也在不断的改进,更多高效的、节能的新工艺不断涌现。对于不同的脱硫工艺系统,电气系统设计既要满足现有规范标准的要求,又要结合脱硫系统的特点进行设计,电气设计人员需要全面了解新工艺的特点以及各个设备的运行工况,不断改进脱硫电气设计,以满足脱硫岛安全运行的要求。

参考文献:

1. 西北电力设计院.电力工程电气设计手册[M].北京:水利电力出版社

2. 翁海胜.用快切装置替代备自投装置提高厂用电安全可靠性[J].冶金动力,2012,10(2):1～4.

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