淺談火力發(fā)電廠的脫硝電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

摘 要：近幾年來，隨著火電發(fā)電廠的發(fā)展，二氧化硫排放量日益劇增，嚴(yán)重影響了空氣質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境。因此，為提升我國國民經(jīng)濟(jì)以及人們的生活水平，火力發(fā)電廠的脫硝電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)勢在必行。文章主要通過實(shí)例分析火力發(fā)電廠脫硝電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，探討脫硝系統(tǒng)保護(hù)措施，以期促進(jìn)火力發(fā)電廠的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；脫硝電氣系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

1 概述

在國內(nèi)工業(yè)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背景下，空氣污染問題日益嚴(yán)重，為了適應(yīng)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GBl3223要求，火力發(fā)電廠需要執(zhí)行煤電節(jié)能、減排的升級改造計(jì)劃，進(jìn)而提高火力發(fā)電廠環(huán)境的治理力度，減少大氣污染。文章主要就火力發(fā)電廠脫硝裝置區(qū)域內(nèi)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究，以進(jìn)一步提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的效益。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

某火電廠一號與二號2×350MW的機(jī)組中SCR脫硝裝置在2011年就已經(jīng)正式安裝并運(yùn)行，其設(shè)計(jì)效率超過50%。在2013年對二號機(jī)組中低氮的燃燒器進(jìn)行改造，沒有改造一號機(jī)組中低氮的燃燒器。一號機(jī)組中低氮燃燒器在改造前與二號機(jī)組中低氮改造后的脫硝裝置參數(shù)，如表1所示。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第一，脫硝裝置中電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)范圍主要包含：照明、原劑儲存與制備區(qū)的電氣系統(tǒng)等。第二，脫硝裝置需要參照相關(guān)規(guī)范、規(guī)程要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。第三，脫硝裝置供電系統(tǒng)的電壓等級需要和電廠主體的工程一樣。第四，脫硝裝置供電系統(tǒng)的接地方式應(yīng)和電廠主體的工程一樣。

2.3 電氣設(shè)備的布置

第一，對于一些新建的項(xiàng)目，若需要單獨(dú)建立脫硝反應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制中心時(shí)，則應(yīng)將其布置于主廠房之內(nèi)[1]。第二，對于技改的項(xiàng)目，如果單獨(dú)建立脫硝反應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制中心時(shí)，需設(shè)置于反應(yīng)器的平臺上。第三，脫硝的還原劑儲存與制備區(qū)域電動(dòng)機(jī)的控制中心應(yīng)布置在配電室中。

3 電氣接線的設(shè)計(jì)

第一，脫硝系統(tǒng)的電負(fù)荷容量比較小，且多為低壓負(fù)荷，因此，脫硝系統(tǒng)的負(fù)荷須由相對應(yīng)機(jī)組上的低壓母線段進(jìn)行供電，而不另設(shè)脫硝低壓電壓器。此外，對于還原劑制備和儲備區(qū)，則需從就近廠用低壓公用母線段上供電，而不另設(shè)低壓變壓器。第二，脫硝的還原劑儲存與制備區(qū)域電動(dòng)機(jī)的控制中心兩路電源進(jìn)線，可以互為備用線；如果MCC段接上存在I類負(fù)荷時(shí)，這兩路電源應(yīng)使用雙電源自動(dòng)切換裝置進(jìn)行切換。第三，脫硝系統(tǒng)中沒有設(shè)立交流保護(hù)電動(dòng)機(jī)的控制中心段，控制電源裝置保安負(fù)荷一般通過機(jī)組保安段來供電。通常情況下，200MW以下無柴油電機(jī)機(jī)組中保安段的容量不足時(shí)，可以通過主機(jī)低壓的電源來引接。第四，脫硝系統(tǒng)通常不設(shè)置獨(dú)立直流的系統(tǒng)，而直流負(fù)荷直接通過機(jī)組直流體系來供電。第五，脫硝系統(tǒng)通常不設(shè)置獨(dú)立交流不停電的電源裝置，不停電的電源裝置主要通過主體工程中交流不停電的電源裝置來供電。第六，為了確保測量與上傳數(shù)據(jù)連續(xù)性與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符合，在CEMS和測量、數(shù)據(jù)上傳時(shí)，相關(guān)設(shè)備電源建議主要通過UPS與正常電源來提供一路電源。第七，脫硝系統(tǒng)中電負(fù)荷的容量比較小，通常只有低壓的負(fù)荷。而還原劑儲存與制備區(qū)域主要通過就近廠低壓線段來供電，不設(shè)置低電壓的變壓器。第八，新建立機(jī)組脫硝的裝置和主體工程屬于同步建設(shè)，通常脫硝煙氣的反應(yīng)區(qū)域負(fù)荷通過電動(dòng)機(jī)的控制中心來供電。第九，脫硝的還原劑儲存與制備區(qū)域需要設(shè)置電動(dòng)機(jī)的控制中心，用單母線進(jìn)行接線，而電源來自就近動(dòng)力中心，具體如下：首先，技改項(xiàng)目需要單獨(dú)設(shè)置MCC，在必要時(shí)可以通過附近PC/MCC的備用回路來供電；其次，使用大電量工藝措施時(shí)，需增設(shè)低電壓的變壓器。最后，在同步建設(shè)機(jī)組脫硝的裝置和主體工程過程中，需要充分考慮脫硝供電的設(shè)計(jì)，通常要設(shè)置MCC，實(shí)現(xiàn)就近供電。

4 系統(tǒng)控制和保護(hù)

火力發(fā)電廠脫硝電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確保所涉及的系統(tǒng)控制和保護(hù)符合：第一，應(yīng)該與《火力發(fā)電廠、變電所二次接線設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T5136）、《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50063）等規(guī)范、規(guī)程相符合。第二，電氣設(shè)備信號、控制與測量都要使用計(jì)算機(jī)的監(jiān)控方法[2]。第三，全部脫硝系統(tǒng)設(shè)備都要?dú)w入機(jī)組控制系統(tǒng)中，無需設(shè)置常規(guī)的控制屏。第四，控制電壓主要使用交流電壓，一般為220伏。第五，信號和測量。一般情況下，脫硝系統(tǒng)無需設(shè)置光字牌與常規(guī)音響，全部預(yù)告信號、開關(guān)狀態(tài)的信號與電氣事故的信號都要納入控制系統(tǒng)中。而脫硝系統(tǒng)的測量信號應(yīng)使用4-20mA的變送器輸出控制系統(tǒng)中，電測量設(shè)置應(yīng)與《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50063）規(guī)定相符合。第六，電動(dòng)機(jī)的設(shè)備都是應(yīng)用就地控制與遠(yuǎn)方控制兩種控制的方式，如果脫硝系統(tǒng)發(fā)生故障，可以及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急按鈕，以便相關(guān)人員進(jìn)行處理。

5 防雷和接地

電氣系統(tǒng)防雷和接地設(shè)計(jì)時(shí)：第一，防雷與接地應(yīng)該與《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》（DL/T620）、《石油化工裝置防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50650）、《交流電氣裝置的接地》（DI./T621）、《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057）與《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50065）等規(guī)范相符合。第二，氨氣制備、液氨卸料與儲存區(qū)域需要使用避雷針來防雷，同時(shí)應(yīng)用相關(guān)措施防止發(fā)生雷電感應(yīng)，而接地材質(zhì)需要采取防腐的措施。第三，露天貯罐的周圍需要設(shè)置閉合環(huán)形的接地體，并且接地電阻要控制在30歐姆以內(nèi)，接地點(diǎn)的間距要控制在30米以內(nèi)。此外，脫硝氨區(qū)域接地網(wǎng)的接地電阻要嚴(yán)格控制在4Q以內(nèi)，和主體工程的接地網(wǎng)之間至少要有兩處連接[3]。第四，液氮與氨氣架空的輸送管道需要每隔20-25米接地一次，并且接地電阻需要控制在30歐姆以內(nèi)。熱工測量的裝置與液氨罐呼吸閥應(yīng)通過金屬導(dǎo)體和鋼罐接地裝置進(jìn)行連接。一些無法保持法蘭彎頭與良好的電氣接觸閥門等管道的連接位置，需要進(jìn)行跨接，且跨接線直徑要大于8毫米。第五，和液氨相關(guān)的槽車、鋼制罐體、金屬裝卸臺、管道等應(yīng)該根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行防靜電的接地。第六，氨區(qū)人口位置需要增設(shè)人體靜電的釋放裝置，同時(shí)可靠地接地。第七，SCR的反應(yīng)裝置處于在煙囪位置，還要設(shè)置避雷針與鍋爐框架的保護(hù)裝置[4]。

6 照明和檢修

在設(shè)計(jì)照明水平的過程中，應(yīng)確保其照度水平和電廠主體工程的一致，且所有廠區(qū)露天場所和廠房均要求設(shè)計(jì)正常的照明，且照明的系統(tǒng)均用380/220V。

7 結(jié)束語

綜上所述，我國大部分火力發(fā)電廠脫硝工藝的脫硝效率還比較低，并且初始的投資比較少，設(shè)備整體占用空間比較小，無法滿足當(dāng)前節(jié)能減排的需求。而通過設(shè)計(jì)火力發(fā)電廠脫硝電氣系統(tǒng)，不僅可以有效降低投資費(fèi)用，而且還能夠提高脫硝效率，從而達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]王 楓，易檢長，李端茹.電廠尾氣選擇性催化還原脫硝反應(yīng)器數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].暖通空調(diào)，2015，13（4）：111-115.

[2]何文深，李恩池，李楠.國產(chǎn)脫硝催化劑在國電長源荊州電廠2×

300MW機(jī)組上的應(yīng)用[J].電力科技與環(huán)保，2013，13（6）：29-31.

[3]徐寧，王秋梅，孫磊.鄒縣電廠1000MW機(jī)組低負(fù)荷段脫硝入口煙溫控制與調(diào)整[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015，21（19）：120-121.

[4]王學(xué)仕，何青林，張國強(qiáng).煙氣脫硝技術(shù)在平煤集團(tuán)電廠應(yīng)用的可行性研究[J].能源環(huán)境保護(hù)，2013，24（5）：21-23.

作者簡介：王少蕊（1981，10-），女，漢族，河北人，本科，工程師，研究方向：火力發(fā)電廠電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。