烟气治理岛电气系统设计分析

邱瑞湘

（福建龙净环保股份有限公司，福建 龙岩 364000）

1 前言

本烟气治理岛电气系统设计包括烟气除尘、脱硫系统、湿式除尘器、脱硝系统、气力输灰系统、低温省煤器系统。具体内容：低压供配电系统、电气控制与保护、直流及UPS系统、照明及检修系统、防雷接地系统、电缆、电气桥架通道规划、防火阻燃设施、电气设备布置等配套部分。

2 供配电系统设计

2.1 10kV系统

烟气治理岛厂用电系统采用10kV和380/220V两级工作电压。本工程烟气治理岛不设置10kV配电系统，由主厂负责提供10kV电源给脱硫变、除尘变及引风机变频器柜供电，分界点在主厂房10kV开关柜的出线端子处。

2.2 400V低压供电系统

（1）脱硫供电系统。每台炉设一台容量为2500kVA低压脱硫变压器。4台炉共设置4台脱硫变压器为烟气治理岛的脱硫系统、湿式除尘器、运煤、空压机、灰库等低压负荷供电。烟气治理岛380/220V系统采用集中布置方案。脱硫系统每两台炉设置了2台脱硫变、2段PC母线，两台脱硫变互为暗备用。380/220V脱硫 PC A、B（1#，2#炉）和C、D（3#，4#炉）段，分别由对应的脱硫变供电。每台脱硫变电源分别引自10kV I、II、III段。380/220V脱硫PC A、B段之间设母联开关，两段电源互为备用，当其中一段电源发生故障时，另外一段可以通过母联开关手动切换，从而保证另外一段带电。380/220V脱硫PC C、D段与PC A、B段类似。具体供电系统图详见图1、图2。

图1 1#，2#机组脱硫系统电气接线图

图2 3#，4#机组脱硫系统电气接线图

本工程未设事故保安电源，事故保安负荷电源引自脱硫公用MCC段。根据工艺提资计算，烟气治理岛公用负荷共约为580kW。本脱硫系统设置一段380/220V公用MCC段，由脱硫系统380/220V PC A、B、C、D段各提供一路电源，四路电源相互闭锁，自动切换。脱水MCC段采用一路电源，引自脱硫公用MCC段。

（2）脱硝供电系统。考虑到工程运行的经济性和可靠性，每台炉的脱硝系统不再单独设置脱硝MCC段，而是由主厂房提供两路电源供4台炉的整个脱硝系统使用。两路电源互相闭锁，自动切换。

（3）低温省煤器供电系统。低温省煤器每台炉有2个循环泵（互为备用）,其电源分别引自对应锅炉系统的380V开关柜。热控电源引自对应锅炉系统的热控电源。

（4）除尘及输灰供电系统。考虑到工程运行的经济性和现场实际运行情况，每两台炉设一台容量为1600kVA除尘变压器，4台炉共设置2台除尘变为烟气治理岛除尘、输灰等低压负荷供电。

2.3 直流系统设计

烟气治理岛系统设置一套DC220V直流系统。直流系统包括交流配电单元、监控模块、高频开关电源模块、降压单元、绝缘监察、直流配电单元、蓄电池、智能中央信号装置、馈线回路等。系统额定电压为DC220V,容量为150Ah。容量能满足4台机组因设备交流控制电源故障停电1.0h以上的全部负荷。

2.4 不停电电源系统（UPS）

烟气治理岛系统设置一套交流不停电电源（UPS）系统。UPS系统包括主机柜、旁路柜（旁路变压器）及馈线柜。主机柜主要含有整流器。UPS装置的正常输入电源和旁路输入电源取自脱硫公用电源MCC段。UPS输出为单相交流220V，50Hz，容量为25kVA。UPS在脱硫系统停电后还能继续保持仪表、控制设备在额定电压下继续运行不小于30min。

3 电气设备布置

烟气治理岛内：脱硫干式变压器、脱硫PC段、脱硫公用MCC段布置在新建的脱硫车间9.5m层低压配电室内，脱硫车间设电缆夹层，低压开关柜所有进出线电缆采用下进下出。除尘干式变压器、除尘器PC段及除尘高低压控制柜、输灰控制系统布置在新建的除尘控制楼6m除尘控制室内，柜子所有电缆采用下进下出。

脱水MCC段布置在脱水车间0m层低压配电室，低压开关柜采用上进上出。脱硝MCC段布置在尿素车间0m层低压配电室，低压开关柜采用上进上出。低温省煤器循环泵变频控制柜布置在低省泵房，变频控制柜采用下进下出线。

4 电气二次控制与保护

4.1 控制电源

为了保护重要供电设备的稳定性，所有低压万能断路器的控制电压均采用直流220V。其余设备的控制电压采用交流220V。万能断路器的控制、保护及信号系统所需的直流电源由脱硫岛直流装置提供。

4.2 控制方式

（1）脱硫岛电气控制保护系统纳入脱硫DCS控制（除脱硫变压器、380V PC进线及联络开关）。纳入脱硫岛监控的电气设备包括PT、至MCC的电源馈线、UPS、直流屏、低压电机。

（2）脱硫、除尘变压器；380V PC进线及联络开关（含脱硫及除尘）纳入主厂房的测控装置屏监控。

（3）脱硝电气系统、低低温省煤器电气系统纳入锅炉DCS控制。纳入脱硝系统监控的电气设备包括电机、水泵阀门及相关仪表设备。

（4）静电除尘器及输灰电气系统现场采用PLC控制，再经过通讯由上位机IPC统一协调控制。纳入静电除尘器及输灰上位机系统监控的电气设备包括：除尘器高低压控制柜，输灰PLC程控柜。

（5）湿式除尘器电气系统与脱硫系统比较靠近，因该系统设备较少，在不影响系统性能的条件下，为了节约成本，该系统直接并入脱硫DCS控制。其主要监控的电气设备包括：水泵、湿式除尘高低压控制系统及配套仪表设备。

4.3 继电保护

PC进线开关及联络开关、大容量馈线回路的开关采用万能式断路器，75kW及以上电动机回路采用万能式断路器+电机保护装置控制；MCC段的馈线回路的保护电器采用塑壳断路器；30kW及以上75kW以下以及所有搅拌器电机采用塑壳+接触器+电机保护装置控制；30kW以下电机采用塑壳+接触器+热继电器；I类电动机和22kW及以上电动机设有电流变送器。

送入DCS或测控装置屏监控的信号具体如下：万能式断路器馈线回路所有开关合闸、跳闸状态、控制电源消失及部分回路的电气连续量信号（电流、电压、功率等）；所有电动机的合闸、跳闸状态、故障状态。

5 照明及检修系统

5.1 照明系统

（1）正常照明系统：该系统电源根据设备的归属性，从各自的电源取电即可。

（2）应急照明系统：该系统电源从4台炉的公用段取电，照明灯具带有蓄电池，蓄电池容量能维持灯具应急照明2h。

（3）烟气治理岛照明范围含所有的建筑照明、区域照明、道路照明及设备照明。

5.2 检修电源系统

检修电源系统包括检修箱和插座。在脱硫车间、除尘控制楼、引风机区域、脱硝区域、低温省煤器区域、静电除尘器区域、湿式除尘器区域、吸收塔区域、石灰石粉仓等处设置检修电源箱并有漏电保护。各场所的检修电源根据设备的归属性由烟气治理岛内电源系统供电。检修箱分别设2个32A/4P，2个16/3P工业插座。脱硫吸收塔及除尘器的人孔门附近有设电压为12V的检修电源，主要是为现场检修设备时提供可靠、安全的电源。

6 防雷接地系统

本工程中的脱硫泵房、除尘控制楼、脱水楼、尿素车间、低低温泵房、引风机房、石灰石粉仓等建筑防雷接地按第三类防雷建筑物设计。

烟气治理岛接地网与电厂主接地网可靠连接。接地干线采用60×8热镀锌扁钢布置成方格网，垂直接地极采用热镀锌钢管φ50,L=2500mm。室外及地下采用60×8的热镀锌扁钢，室内采用40×4热镀锌扁钢。

烟气治理岛各区域内设备和设施的接地系统，作为所有电气设备外壳、开关柜和开关柜接地母线、金属构架、电缆管道、金属箱罐，电缆的屏蔽层和其他可能会偶然带电的金属物件、油箱、管道等的接地，该接地系统牢固可靠地连接到主接地网上。

烟气治理岛区域内为独立的闭合接地网，接地电阻不小于4Ω。该闭合接地网与电厂主接地网至少有4处连接。

7 电缆敷设及防火封堵

烟气治理岛内电缆构筑物采用综合管架、电缆沟、竖井、电缆夹层、楼板下吊装等敷设方式。室内外的桥架除最底层桥架及垂直段采用托盘式桥架外，其余各层采用梯级式桥架，并在相同路径桥架的最上层安装桥架保护盖板。桥架及其附件选用经防腐及热浸锌处理的钢制电缆桥架。

电缆构筑物需设有防火阻燃措施。为了完善电缆防火阻燃措施，避免因电缆着火引起的恶性事故，采用了目前国内生产的部分新型防火材料的设计。

8 结语

本文通过结合工程实例，给出了烟气治理岛的电气设计方法，实践证明，本烟气治理岛工程的电气设计方法具有较高的安全可靠性以及自动化程度，同时，能有效地减少人员的工作量，设计方法可供同类工程参考借鉴。