火力发电厂无旁路烟气脱硫电气系统设计.pdf

第3 5卷 第 3期 2 0 1 3年 3月 华 电擞 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y V0 l _ 3 5 No． 3 Ma r ． 2 01 3 火力发 电厂无旁路烟气脱硫 电气 系统设计 莘 守亮 中国华电工程 集团 有限公司， 北京1 0 0 0 3 5 摘要 火力发电厂无旁路的烟气脱硫装置与主机组同时运行 ， 脱硫电气系统的重要性与主厂房电气系统一致， 传统的 有旁路烟气脱硫电气系统难以满足其供电可靠、 连续的要求。详细论述了无旁路烟气脱硫电气系统的设计情况， 对比了 有、 无旁路烟气脱硫电气系统的设计特点， 供同行参考。 关键词 火力发电厂； 旁路； 烟气脱硫 ； 电气系统 中图分类号 X 7 0 1 ． 3 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 3 0 3 0 0 7 0 0 4 0 引言 煤炭直接燃烧排放的 S O ， N O 等酸性气 体不 断增加 ， 使我国很多地区酸雨量增加。电力工业 已 经成为我国最大 的大气污染排放产业之一 ， 在 S O ， 减排方面 ， 火力发电厂的烟气脱硫达标排放 已成为 环保部门和电力 部 门的重点关 注对象之 一。据统 计 ， 2 0 1 0年年底火 电脱 硫机组 的装机 容量是 2 0 0 5 年以前 的 1 3倍 ， 从 4 0 G W 增加 到 5 3 2 G W。2 0 1 0 年 ， 五大发电集团的 S O 排放总量为 4 4 3 ． 9万 t ， 比 2 0 0 5年下降了约 4 4 ． 7 6 ％， 火电企业 在 目前电煤价 格高 、 上网电价 低的“ 煤 电倒挂”困境下 ， 从 大局出 发 ， 为国家减排工作做 出了巨大贡献。 新颁布实施 的 G B 5 0 6 6 0 --2 0 1 1 大中型火力发 电厂设计规范 将脱硫装置包含在主厂房区， 无旁 路烟气脱硫装置与主机组同时运行 ， 要求脱硫投运 率达到 1 0 0 ％。该标准的 1 0 ． 1 ． 3 第 2条明确规定 当湿法烟气脱硫工艺不设 置烟气旁路系统时 ， 应提 高脱硫系统设备的可靠性及材料耐腐蚀等级。 1 无旁路烟气脱硫 电气 系统 设计 1 ． 1 脱硫 电气 系统设计原则 脱硫电气系统包括高 、 低压厂用配电系统 ， 脱硫 高压变压器 部分 电厂设置 、 脱硫 低压变压器 ， 保 安 电源系统 ， 直流系统 、 不 间断 电源供 电 U P S 系 统 ， 电动机 ， 电缆敷设及防火 ， 防雷接地 、 照明、 检修 ， 通信及火灾报警等。 脱硫装置高压、 低压厂用电电压等级应与发电 厂主体工程一致。脱硫装置厂用电系统中性点接地 方式应 与发电厂主体工程一致 ， 当主厂房低压厂用 电系统采用三相三线制时 ， 脱硫岛宜采用 直接接地 收稿 日期 2 0 1 2 0 9 2 7 方式供电 ， 脱硫保安段 的主厂房保安 电源进线应经 隔离变压器后接人。对于 3 0 0 MW 及 以上的新建无 旁路烟道机组， 宜保持各单元脱硫厂用电的独立性， 减少单元之间的联 系， 以提高机组运行 的安全性 和 可靠性 。 1 ． 2 高、 低压供 电系统 1 ． 2 ． 1 脱硫高压工作电源的引接方案 1 脱硫高压工作电源宜由高压厂用工作母线 引接 ， 也可设脱硫高压变压器从发电机出口引接。 2 新建工程同步建设脱硫装置时， 脱硫高压 工作电源宜由高压厂用工作母线引接， 当技术、 经济 条件比较合理时， 也可设脱硫高压变压器。 3 新建工程预留脱硫装置时， 若技术 、 经济条 件合理 ， 宜采 用高压 厂用 工作 变压 器预 留容 量 的 方式。 4 已建电厂增 设脱硫装置 时， 如果高压 厂用 工作变压器有足够的备用容量， 且原有高压厂用开 关设备的短路动热稳定值及电动机启动的电压水平 均满足要求时， 脱硫高压工作电源应从高压厂用工 作母线引接 ， 否则 ， 应设脱硫高压变压器。 5 已建脱硫装置增容 改造 时 ， 应 重新 核算原 电源方案和高压厂用变压器 、 高压脱硫变压器容量 是否满足改造要求 ， 必要时进行改造 ， 确保机组及脱 硫系统可靠运行 。 1 ． 2 ． 2 脱硫低压工作 电源的引接方案 1 脱硫低压工作电源应单独设置脱硫低压工作 变压器供电， 低压变压器容量不应大于 2 5 0 0 k V A。 2 脱硫岛宜每台锅炉设置 1 台低压工作变压 器， 2台机组的脱硫岛宜采用 2台变压器互为备用 的运行方式。当技术 、 经济条件 比较合理时 ， 也可 2 台锅炉设置 1台低压备用变压器 。 3 1 0 0 0 MW 无旁路烟道机组脱硫岛宜 每台锅 炉设置 2台低压工作变压器 。 第 3期 莘 守亮 火力发 电厂无旁路烟气脱硫 电气系统设计 7 1． 4 若 多台锅炉脱硫低压公用负荷较 大 ， 可设 置 2台低压公用变压器 。 1 ． 3 脱硫 电气 系统接线方式 1 ． 3 ． 1 脱硫高压系统接线方式 1 脱硫高压负荷宜直接接于高压厂用工作母 线段， 也可设脱硫高压母线段供电。当单机脱硫高 压负荷数量为 1 0台及以上时， 宜设脱硫高压母线段 供 电。 2 当脱硫岛不设高压脱硫母线段时， 脱硫高 压负荷均直接接人机组高压厂用工作母 线段 ； 有高 压厂用公用母线段时 ， 脱硫公用负荷宜接人高压厂 用公用母线段。 3 当设置脱硫 高压母线段 时， 宜每 台锅 炉设 置 1 段并设置备用电源。2路电源采用快切装置自 动切换。 脱硫高压工作、 备用电源宜由高压厂用工作母 线 A， B段引接。2炉 1塔的 2 0 0MW 及以下机组脱 硫高压备用电源宜由不同高压厂用工作段引接。 当脱硫高压工作 电源 由脱硫高压变压器低压侧 引接时 ， 脱硫高压备用 电源宜 由机组启 动备用变压 器低压侧引接 ； 有脱硫旁路烟道时 ， 其备用电源也可 由另一脱硫高压变压器低压侧引接。 4 当脱硫系统 中的公用部分 磨制系统 、 脱水 系统等 为多台机组脱硫 系统公用且高压公用负荷 数量为 1 0台及以上时， 宜增设脱硫公用高压母线 段 ， 其 电源应从不同机组 厂用高压母线段或厂用高 压公用母线段引接 。 1 ． 3 ． 2 脱硫低压 系统接线方式 1 脱 硫系 统每 台吸收塔 宜设置 一段 低压母 线 ， 低压母线应采用单母线接线方式。 2 脱硫 系统 2段低压母线 间应设 联络开关 ， 当采用明备用方式时应 自动切换 ， 当采用暗备用方 式时宜手动切换 。 3 脱硫岛应采用暗备用 或明备用 动力中心 P C 和电动机控制 中心 MC C 两级供电方式 ， 并根 据工艺设备的布置情况分别或合并设置吸收塔区 MC C、 石灰石制浆区 MC C、 石膏脱水 区 MC C 、 废水处 理区 MC C， MC C均应为双 电源供 电。接有 I 类负荷 的 MC C双电源应 自动切换 ， 接 有 I I 类负荷的 M C C 双电源可手动切换 。 7 5 k W 及以上的电动机 、 所有 MC C电源 回路宜 由P c供电， 7 5 k W 以下的电动机等负荷宜由 M C C 供 电。 4 1 0 0 0 M W无旁路烟道机组脱硫岛每台锅炉 应设置 2 段低压工作母线。 5 当设置脱硫公用变压器时， 低压应设置独 立的脱硫公用 P c段 ， 通过 2台互为暗备用 的低压 公用变压器供电 ， 变压器 电源 引接于脱硫高压公用 母线段 。 6 脱硫 岛低 压供 电系统应采用 三相 四线制 ， 中性点采用直接接地方式 。 1 ． 4 脱硫装置交流保安电源 1 脱硫装置应设置单独的交流脱硫保安段， 以确保失去厂用 电后 的机组锅炉 、 脱硫装置安全停 运 ， 过后能很快重新启动 ， 防止危及人身安全。 脱硫装置保安 电源系统宜采用中性点直接接地 方式。 2 每 台锅 炉／ 吸 收塔 应 设 置一 段 事 故保 安 MC C段 ， 保安段工作电源由脱硫装置 P c段供 电， 在 确认保安段工作电源消失后， 应由保安备用电源供 电。保安备用电源的供电方式可分为以下几种 1 当主厂房保安电源满足脱硫保安容量要求 时， 由主厂房交流保安电源供电； 脱硫保安电源不应 直接从机组柴油发电机引接。 2 当主厂房保安 电源不能满足脱硫保安容量 要求时 ， 宜在脱硫岛设置能快速启动的柴油发 电机 。 3 当主厂房无保安电源 一般为 1 2 5 MW 及以 下机组 时， 可根据需要 由主厂房引接一 回可靠 厂 用电源作为事故应急电源。 3 无旁路烟气脱硫系统交流事故保安负荷特 性见表 1 。 1 供电类别、 控制地点、 事故时安全停机投入 时段等系指一般情况， 具体工程设计时应与有关专 业人员 包括相关制造厂 联系后确定。 2 根据项 目运 行实际需要 ， 在机组保 安容量 许可的条件下， 也可将磨煤机浆液箱、 石灰石浆液 箱搅拌器、 吸收塔搅拌器 一半数量 接人脱硫保安 段 ， 手动启 、 停。 3 无烟气换热器 G G H 且无吸收塔高位冲洗 水箱时 ， 除雾器冲洗水泵应接人脱硫保安段。 4 运行方式可参考 D L ／ T 5 1 5 3 --2 0 0 2 { 火力发 电厂厂用电设计技术规定 附录B 。 1 ． 5 脱硫装置直流负荷及 U P S系统 1 新建 电厂 同期建设烟气脱硫装 置时 ， 脱硫 装置直流负荷宜由机组直流系统供电。当脱硫装置 离主厂房较远时， 也可单独设置脱硫直流系统。已 建电厂增设脱硫装置时， 宜设置脱硫直流系统， 向脱 硫装置直流负荷供电。 2 脱硫直流系统为脱硫内电气控制、 信号、 继 电保护、 断路器操作机构、 长明灯、 U P S 等直流负荷 供电。采用单母线接线， 电压等级宜采用 2 2 0 V D C， 也可采用 l 1 0V D C。 7 2 华 电技 术 第 3 5卷 表 1 无旁路烟气脱硫系统交流事故保安负荷特性 3 新建 电厂 同期建设烟气脱硫装 置时 ， 脱硫 装置交流不停电负荷宜由机组 U P S系统供电。当 脱硫装置布置离主厂房较远时 ， 也可单独设置 U P S 。 已建 电厂增 设 烟气 脱硫 装置 时 ， 宜单 独设 置 U P S向脱硫装置不停 电负荷供 电。 4 U P S宜采用静态逆变装置 ， 为单 相输 出， 采 用单母线接线 ， U P S的输 出配电屏馈线应采用辐射 状供电方式。 U P S系统至少应包括整流器 、 逆变器 、 隔离变压 器、 静态开关、 手动旁路开关、 逆止二极管 当由脱 硫岛蓄电池供电时采用， 其方向峰值电压应不小于 1 5 0 0V 及馈线配电屏 。 5 当脱硫岛直流系统为 2 2 0 V时， U P S宜不 自 带蓄电池 ， 直流电源从脱硫岛直流系统引接； 当脱硫 岛直流系统为 1 1 0V时， U P S宜 自带蓄 电池 。 6 U P S负荷率应不大于 6 0 ％。 1 ． 6 其他 脱硫岛的电动机选型、 电缆敷设及防火、 防雷接 地、 照明、 检修、 通信及火灾报警等与电厂主体工程 要求一致， 可参照 D L ／ T 5 1 5 3 --2 0 0 2 火力发电厂厂 用电设计技术规定 执行， 本文不再详述。 2 有、 无旁路烟气脱硫电气系统比较 1 有旁路 的烟气脱硫装置 ， 电气系统可按 照 辅机 电气系统 的要求设计 ， 当脱硫 电气系统出现故 障导致脱硫系统失电时， 可以打开旁路挡板门， 烟气 不经过脱硫装置 ， 仍能保证主机安全 、 可靠运行。 无旁路的烟气脱硫装置， 脱硫电气系统的可靠 性与主机厂用电的可靠性相同， 电气系统应按照主 厂房电气系统的要求设计， 当脱硫电气系统出现故 障失电时会直接导致机组停运 。 2 有旁路的烟气脱硫电气系统， 一般是每台 机组各设置一段脱硫厂用 电高、 低压母线 ， 采用单母 线分段接 线 ， 同期建设 的 2台机组 脱硫 装 置互 为 备用。 脱硫高压厂用 电母线 2路电源进线间必须采用 专用快切装置 自动切换 ， 脱硫保安 MC C段 2路 电源 其中 1 路为本机组主厂房保安 P C段直供 电源 进 线间必须采用专用快切装置 自动切换 ， 确保脱硫 电 气系统供电安全 、 可靠 。 3 无旁路 的烟气脱 硫装置 ， 一旦停 运会联锁 脱硫系统停运而导致机组停运的脱硫关键主设备应 自带小辅机 ， 以提高其供电的可靠性 。脱硫关键 主 设备自带小辅机， 如有成对的工作、 备用设备 如增 压风机或电机的润滑油站油泵 ， 其工作设备 由脱 硫保安 M C C段供电， 备用设备由脱硫 P c段供电； 在 1 台主设备只有 1台小辅机设备 如循环泵减速 机齿轮油泵 的情形下 ， 同类型 的小辅机设 备 由不 同的低压母线段供 电， 不得全部接入一个母线段 。 3结束语 以上是笔者近几年来参与的多个无烟气旁路脱 第 3期 莘守亮 火力发 电厂无旁路烟气脱硫 电气系统设计 7 3 硫项 目电气系统设计经验的总结， 供同行参考。电 力环保的目的是节能减排， 但发电是火力发电厂的 第一要务 ， 增设脱硫装置后不应降低发电主机的安 全性 、 可靠性和投用率 。 参考文献 [ 1 ] G B 5 0 6 6 0 --2 0 1 1 ， 大中型火力发电厂设计规范[ s ] ． [ 2 ] D L ／ T 5 1 5 3 --2 0 0 2 ， 火力 发 电厂 厂用 电设计 技术规 定 [ s ] ． [ 3 ] D L ／ T 5 1 3 6 --2 0 0 1 ， 火力发电厂、 变电所二次接线设计技 术规程[ s ] ． [ 4 ] G B 5 0 0 4 9 --2 0 1 1 ， 小型火力发电厂设计规范[ s ] ． [ 5 ] D I Z T 5 1 9 6 - - 2 0 0 4 ， 火力发电厂烟气脱硫设计技术规程[ s ] ． [ 6 ] H J ／ T 1 7 9 --2 0 0 5 ， 火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石／ 石灰 一石膏法[ s ] ． [ 7 ] 徐斌， 田利娟 ， 陶爱平． 燃煤电厂无旁路湿法烟气脱硫系 统设备配置与选型[ J ] ． 华电技术， 2 0 1 2 ， 3 4 2 7 5 7 6 ． [ 8 ] 陈创社 ， 赫向辉， 王军平． 无旁路烟气脱硫装置运行可靠 性探讨[ J ] ． 华电技术， 2 0 0 9， 3 1 7 6 8 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导致运行过程中 来水浊度超过 5 N T U时 ， 超滤装置进出 口压差上升 超过设计水平， 致使超滤设备无法正常运行。在水 处理系统超滤设备前设置双滤料过滤器后， 来水浊 度下降至2 ． 0 N T U以下， 超滤设备在运行过程中反 洗频次大幅下降， 进出口压差在一个加强反洗周期 内 连续运行 3 6 h 的上升速度得到了有效控制， 保 证了超滤设备的正常运行。 乌鲁木齐热 电厂来水氨氮含量较高 ， 对锅炉补 给水系统的正常制水产生 了一定影响， 对反渗透装 置进水 p H值进行调整后 调整至 6 ． 0～ 7 ． 0 ， 水中 的氨氮多以N H ；形式存在， 经过反渗透装置和阳床 后被成功去除， 除盐水制水恢复正常。对于没有生 物曝气滤池、 来水氨氮含量较高且使用 中水的电厂 ， 此运行方式具有一定的借鉴意义。 参考文献 [ 1 ] 周海滨， 张东明， 常燕． 深度脱氮技术在电厂中水 回用中 的应用[ J ] ． 工业水处理， 2 0 1 l ， 3 1 3 8 l 一8 4 ． [ 2 ] 韩买良， 马学武， 吴志勇． 火 电厂水处理岛优化设计研究 [ J ] ． 华电技术 ， 2 0 1 0 ， 3 2 6 1 21 6 ． [ 3 ] 徐庆东 ， 张海燕． 中水腐蚀特性试验与分析[ J ] ． 华电技 术 ， 2 0 0 8 ， 3 0 3 2 9 3 2 ． [ 4 ] 于新玉， 周金全 ， 秦海霞． 城市中水回用于火电厂循环冷 却水的设计方案[ J ] ． 华电技术， 2 0 1 0 ， 3 2 7 6 77 0 ． [ 5 ] 徐庆东， 张海燕． 中水腐蚀特性试验与分析[ J ] ． 华电技 术 ， 2 0 0 8 ， 3 O 3 2 9 3 2 ． [ 6 ] 韩买 良， 马学武， 吴志勇． 火电厂水处理岛优化设计研究 [ J ] ． 华电技术 ， 2 0 1 0， 3 2 6 1 21 6 ． [ 7 ] 徐庆东， 辛树威． 废水的石灰混凝澄清处理在电力系统 中的应用[ J ] ． 华电技术 ， 2 0 0 8 ， 3 0 6 7 1 7 3 ． 本文责编 白银雷 作者简介 王义 1 9 7 6 一 ， 男， 河南舞阳人， 高级工程师， 从事电厂 管理方面的工作 E - m a i l w a n g y i 6 9 5 8 1 6 3 ． c o m 。 张涛 1 9 8 1 一 ， 男 ， 新疆乌鲁木齐人 ， 工程师 ， 从事电厂 化学运行管理方面的工作 E ． m a i l z h a n g z t 3 2 4 1 6 3 ． c o rn 。