污泥干化处理厂电气设计探讨

杨 奋

（上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市 200092）

1 概况

苏州工业园区污泥干化处置项目，主要目标即解决苏州工业园区二座污水厂产生的脱水污泥。本次一期工程设计规模为300 t/d脱水污泥（20%含固率）。采用热干化后送东吴热电厂混烧的技术路线，实现全干化或半干化，完成污泥的处理处置。干化热源利用东吴热电厂余热中压饱和水蒸汽。

苏州工业园区污泥干化处置项目一期工程位于吴淞江边，苏州东吴热电有限公司地块内，包括一座综合楼,一座高压配电间以及一座污泥干化车间。核心处理设施位于污泥干化车间内。

工程供电电压等级为20 kV，由电业部门提供两路20 kV电源引至厂内高压配电间。

2 电气关键技术设计

本工程污泥干化处理工程本身均具有鲜明的特征：潮湿、污泥及腐蚀气体环境、复杂恶劣工作条件，这一切对污泥干化处理电气设计的供配电系统、电气控制、防腐、电缆线路等方面提出了有别于常规设计的要求。

2.1 负荷等级

目前关于污泥处理的相关规范还在编制中，对其用电负荷等级尚未明确要求。因本工程为大城市主要基础设施之一，中断供电将会造成较大的社会负面影响，并使生产秩序发生紊乱，需长时间才能恢复生产，所以供电负荷确定为二级负荷。向电业部门申请了两回电源线路供电，两路电源两常用。

2.2 变配电设施布置及电气控制

污泥干化处置项目一期工程，由三条干化生产线做成。工艺设备包括大型蒸发器、通风机、水泵、干燥机等，用电设备极多且分散。电气设计从以下方面入手：

（1）变配电设施布置

本工程干化设备功能单元均通过空间内的各种纵横管道连接，从污泥卸料至干污泥最终输送出去的整条生产线上，工艺管线占位很大，系统复杂，电缆通道极为狭小；而负荷却非常分散，为满足工艺流程对空间布局的要求，尽可能合理布局变配电，便于电缆进出线缩短电缆长度，还要尽量缩短变配电设施至主要用电设备的距离，采用了与厂房合建的办法，变配电设施合建的位置设置在厂房一侧。既要满足操作维护通道、母线与变压器的联结位置对齐，又要满足柜间母线联结，还必须有足够的通风、进出电缆通道和设备进出通道，最终在有限的空间内合理布置了本工程变配电间和MCC配电间变配电设施：

一层设变配电所一座，变配电所内设低压配电间、变压器室。变配电所内1 600 kVA变压器设单独的变压器室，由于该变压器散热量较大，单独设置变压器室较与低压柜并列布置可减少对低压配电柜等电气设备的影响。变压器室通过设置百叶窗采用自然通风的方式,低压配电间采用空调降温的方式。

二层设MCC室一间，控制室一间，用于干化车间工艺设备的集中保护和控制。其中控制室用于PLC自动控制系统设备布置。满足了工艺对空间的要求，同时也节省了电气设备材料。

高配间单独设置，为独立式建筑，内设高配间一间，控制室一间，值班室一间。变配电所布置见图1～图3。

图1 底层车间变配电所布置图（单位：mm）

图2 上层车间MCC室布置图（单位：mm）

图3 高配间布置图（单位：mm）

（2）干化设备保护及控制

干化设施现场环境较差，温度高，腐蚀强，考虑干化生产线采用MCC集中控制的方式，使现场三条线现场仅设按钮箱及指示灯设备，配电控制柜设置在环境较好的MCC室内。根据工艺流程，设置一套MCC（MCC800）用于公用设备的保护控制，三条干化生产线各设一套MCC（MCC801A～C），用于每条生产线设备的保护控制。根据设备开启顺序，只有公用设备开启后生产线才能开启，为避免因公用设备停电导致全厂生产线停产，公用设备MCC采用两路电源进线，一用一备，当一路电源故障时，自动切换至另一路电源保证公用设备运行，提高干化厂运行可靠性。

2.3 电缆敷设线路

污泥处理车间内管线通道极为狭小；而且负荷为低压电机，非常分散，既要在满足工艺流程对空间布局的要求下，避开工艺管线及通风管道，又要合理选择电缆布置通道。本工程车间内主要电缆通道采用电缆桥架敷设，变电所内主要采用电缆沟上支架敷设。

2.4 电气设备防潮、防腐

2.4.1 电气设备防潮

本污泥干化厂位于苏州吴淞江边，面临的一个环境问题是潮湿，尤其在黄梅天气，空气中湿度较大。故对电气设备的设计和制造要考虑作特殊的防潮处理以适应上述的恶劣工作环境，柜内电器元件都采用为湿热带环境下的产品即TH型或三防型产品（防潮、防霉、防虫），保证电气设备耐潮湿耐腐蚀并可靠运行。

为防止电气设备的结露，故本工程要求所有高低压柜、控制柜内均设防凝露装置，并可通过柜内温湿度器自动控制也可手动控制开停，并设指示等指示其运行状态。另外在特别潮湿时，变配电所的墙壁上会有结露现象产生，变配电所内设空调系统，即可改善变配电所的温度，又能改善湿度。

立柱安装的或挂壁式箱体，外部电缆从箱体底部或上部经保护管引入箱体，保护管和箱体采用密封连接头。电缆引入箱体后，电缆与保护管间的空隙采用柔性材料封堵。通过门密封和电缆保护管的密封措施，使外界腐蚀性气体和潮气不能从电缆孔进入柜内产生冷凝水和腐蚀电气元件。

2.4.2 电气设备防腐

电气设计主要通过各种外防腐工艺和材料选择解决。

（1）污泥干化车间内电气设备防腐等级采用F1级，户外防腐等级采用WF1级。

（2）污泥干化车间内电气设备外壳均采用ASTM316拉丝不锈钢材料。户内按钮箱、电源检修箱外壳还可采用聚碳酸酯工程塑料，该材质应具备结构模数化、机械强度高、绝缘性能好、耐腐蚀、抗老化、高阻燃、防尘等特点。

（3）所有安装在产生腐蚀性气体（如硫化氢）处的配电箱、控制箱等电气设备，无论其防护等级高低，在箱或柜内裸露的导电的铜导体（包括触头、接头等）应搪锡，必须能承受在2类腐蚀环境下可靠安全地工作。

（4）接线端子板应为高品质的物理性能组合式端子，需确保现场持久稳定的电气连接，可恶劣气候和有腐蚀性气体环境中长期可靠使用。

（5）车间落地式箱柜的电缆引入柜内要求采取相应的密封措施，尽可能采用电缆予埋管直接进入箱柜内。如果与电缆沟相通，则在制造柜体时，柜体底部要加全焊密的底封板，底部应配有电缆密封接头。落地式箱柜应座落在离地高200 mm的基础上，周围用水泥底座封堵沿口，用硅胶密封。

（6）立柱安装、支架安装或护栏安装所用的立柱、支架、撑架材料都应用316不锈钢材料。电缆桥架采用的所有连接件，如螺栓、连接片等均应等同桥架本体不锈钢的材质和防腐处理。

（7）考虑污泥车间产生的腐蚀气体（如H2S）对变配电设备及MCC室的腐蚀问题，因此变配电所及MCC室的通风系统必须是个独立的系统，与车间的通风系统完全分开，以防止H2S腐蚀气体窜入变配电所及MCC室。

2.5 变配电所的防水

变配电所的人员进出口、电缆的进出孔洞等本工程设计均采取了相应的防水措施。

在变配电所地坪均高于室外地坪0.3 m，以防下雨天室外积水倒灌如变配电所内。由于电缆进出变电所处的防渗水也是个重要问题，所有电缆进出孔均尽量抬高，并采用专用电缆密封模块进行防水封堵。该电缆密封件不仅具有防水阻火作用，而且是变径模块，对不同外径的电缆适应能力较强。在变配电所各电缆进出线处还留有预留模块，以便日后万一增加电缆时使用，不会破坏土建结构。电缆密封件框架采用在土建施工时混凝土一次浇铸完成，从土建施工中保证电缆密封件框架与混凝土之间的防渗水。

3 结语

污泥干化处理工程本身鲜明的特征：潮湿、污泥及腐蚀气体环境对污泥干化处理电气设计提出了有别于常规设计的要求。苏州污泥干化厂建成后运行状况良好。随着相关技术和设备的不断更新与完善，在今后类似工程的设计中，污泥干化厂的电气设计将会不断完善。