热电厂脱硫工程电气及自控设计探究

热电厂脱硫工程电气及自控设计探究

杜汪洋

四川电力设计咨询有限责任公司 四川成都 610000

摘要：热电厂为我们的发展提供了大部分电量，但是火力发电厂带来的空气污染也在越来越严重的影响我们的日常生活，而分散控制系统随着科技的进步其在控制工程方向的优势越来越显著，本文分析了热电厂脱硫工程电气及自控设计。

关键词：脱硫；电气设计；自控设计

随着人民生活水平的不断提高，依靠煤炭发电的火电厂每年的发电量也逐年递增，其排放的二氧化硫却造成了严重的环境污染。开发出自主知识产权的烟气脱硫技术具有重大意义。随着国家对环保重视程度的不断提升，热电厂脱硫工程在电力环保中成为重要的关注领域之一，脱硫工程大大的减少了烟气排放污染。

一、概述

某热电厂10万吨/年粘胶配套石灰石-湿法脱硫系统工程，主要工程内容包括烟风系统、吸收塔系统、脱硫剂制备及供给系统、石膏脱水系统、工艺水系统、压缩空气系统、疏放浆液系统、电气系统、DCS控制系统、新建工艺脱水楼1座、新建脱硫塔区厂房1座等。热电厂脱硫工程的工艺、生产设备，其运行状况将直接影响整个热电厂脱硫系统安全、高效运行。进一步提高电气、自控的设计和实施水平就显得格外重要。热电厂脱硫工程电气及自控设计一般包括：工程范围内用电设备供配电设计、防雷及接地设计、分散控制系统DCS系统配置、仪表设备、烟气分析仪配置等。

二、电气设计

1.电气设计范围及内容。根据工艺专业提供的用电设备，按照国家有关电气专业设计规范及标准进行本工程电气设计。以10kV进线电缆终端为界，具体设计内容包括：10/0.4kV干式变压器、低压开关柜、防雷接地、电缆敷设设计。

2.电源及电压。本工程工作电源电压等级为10/0.4/0.23kV，10kV电源的引接方式：直接从高压厂用工作母线引接至10/0.4kV干式变压器，0.4kV脱硫交流保安母线段由主厂房交流保安电源供电。

3.低压开关柜。本工程所有低压开关柜型为GGD型开关柜，进线柜采用框架式智能断路器。各类用电设备设置GGD型低压开关柜，防护等级不低于IP40，并配有门锁防止误操作。所有的电机/泵具备远方/就地两种控制方式，当在就地控制方式时，能够在低压开关柜/控制箱上面实现启/停控制；当在远方控制方式时，能够在DCS控制室进行远控操作，并且能够根据需要随时投入自动控制运行。

4.计量与功率因数。本工程不装设用电计量仪表及无功功率补偿器。

5.线路敷设。电缆敷设主要采用穿电缆沟、桥架敷设。室外电缆沟在进入建筑物处设置防火分隔。电缆沟内需采取防水措施，其底部排水排水沟的坡度不小于0.5%，并设置集水坑。电缆构筑物中电缆引至电气柜、盘等开孔部位，电缆贯穿隔墙、楼板的孔洞处需实施阻火封堵。电缆桥架选用耐腐蚀性的刚性材料，或采取防腐处理。电缆桥架水平敷设时距地面的高度不小于2.5m，垂直敷设时距地面1.8m以下部分须加金属盖板保护。

6.防雷接地。根据计算，工艺脱水楼、脱硫塔区厂房按第三类防雷建筑物的防雷措施设计。接闪带：在建筑物女儿墙压顶及不上人屋面上暗敷φ10热镀锌圆钢作暗装接闪带，在上人混凝土屋面暗敷镀锌圆钢φ10作暗装接闪带。建筑物采用钢筋混凝土屋面、梁、柱、基础内的钢筋作为引线下和接地体。设置人工接地体将脱硫塔本体柱底与接地网可靠连接。脱硫塔利用金属塔体作为接闪器和引下线。为防止雷电波侵入，所进有出建筑物的电缆的金属外皮，管道以及各种金属设备均应就近与防雷接地装置可靠连接；金属屋面、金属构架以及屋面上各种金属设备、金属管道均应就近与接闪装置可靠焊接。本工程采用综合接地系统，即防雷接地，交流工作接地，电气保护接地和弱电设备的所有接地共用接地装置，要求接地电阻小于1欧，若达不到要求，须增加人工接地体及敷设接地线。

7.抗震设计。本项目所在地区抗震设防烈度为7度，变压器、高低压配电箱（柜）、设备箱（柜）、灯具等设备的安装、线路敷设按GB 50981-2014《建筑机电工程抗震设计规范》要求采取抗震设防措施。

三、自控设计

1.硬接线方式。（1）硬接线方式结构。电气信息通过硬接线接入DCS（如图1）。接入信息主要包括开关量输入（DI）、开关量输出（DO）和模拟量输入（AI），接入方式为空接点和4~20mA直流信号。采用硬接线方式后，通过DCS的CRT实现了电气相关信息的显示报警与电气设备的控制调节，有效地提高了整个电气控制系统的安全性和可靠性，同时扩大了DCS的控制范围，实现了机电系统的一体化运行和监控。

图1硬接线方式结构

（2）硬接线方式优点。电气量的D模件柜集中布置，易于管理，设备运行环境较好；信号传输中转环节少，对现场信号的反应快速、可靠；连接电缆一次敷设正确后，发生故障的概率较低，维护工作量小。（3）硬接线方式存在问题。硬接线方式存在的问题主要表现在：DCS需要配置大量的变送器、D卡件、机柜和连接电缆，施工复杂，成本较高。（厂用电系统己经采用微机化的综合保护测控装置（以下简称综保装置），电气系统的电流、电压等早已实现了直接交流采样，精度高、速度快、数字化；可以通过网络接口传输电压、电流、功率、电量和保护动作信号等大量DCS需要的信息。油于DCS对电气测点的限制，使电气系统的许多功能无法实现，如故障诊断及分析、经济性分析、定值管理等，无法提升其运行管理水平。

2.硬接线＋通信方式。（1）硬接线＋通信方式结构。为了克服硬接线方式的不足，特别是对于接入DCS用于监测功能的信息，考虑采用通信方式取代硬接线很有必要。近年来，以现场总线、工业以太网为代表的网络通信技术在工厂自动化、变电站自动化及DCS等电力自动化领域得到了广泛应用，为脱硫电气系统联网接入DCS提供了经验。电气系统的继电保护和自动控制装置的微机化也为电气系统联网接入DCS提供了条件。硬接线＋通信方式的ECS一般采用分层分布体系结构，系统分为站控层、通信层和问隔层3层。站控层一般采用客户服务器的分布式结构，由服务器、操作员工作站、维护工作站和通信网关等组成，构成电气系统监控、管理和与DCS等自动化系统互联的中心，虽然电气系统的大量信息通过通信方式接入DCS但主要用于监控功能。（2）硬接线＋通信方式优点。这种方式具有如下优点：DCS取消了大量的变送器、D卡件、机柜和连接电缆，成本较低；接入DCS的信息全面，信息数量基本与投资无关，系统扩展性强；综保装置可实现厂用电系统电能的高精度计量，不必单独配置电能表，并可通过网络上送ECM后台，实现自动抄表功能；通过电气系统后台可实现事故追忆、保护定值管理、录波分析、操作票、防误闭锁等较复杂的电气维护和管理工作，使电气系统的整体自动化水平有较大的提高。（3）存在问题。ECS在实施中存在的主要问题为：目前DCS的通信开放性受到很大限制，对于通信的信息，DCS的通信周期、数据包长度都对通信的实时性有很大影响。与硬接线方式相比，通信方式信息中转环节多，在可靠性和实时性方面还有一定的差距。网络通信中断、信息刷新缓慢等问题经常困扰用户，使系统维护量增大，从而影响ECS的实施效果和用户的应用信心。

电厂电气自动化实现了对高、低压电气设备电气参数实时监测和安全监控，有效地提高运行安全性和可靠性，保证供电电能质量；运行人员具有了对电气系统参数集中监视和控制的手段，并与电气防误操作相结合，减少了值班人员，改善了运行人员的工作条件，满足了电厂综合运行管理功能。

参考文献：

[1]吴浩.总线技术在烟气脱硫电气控制系统中的应用[D].华东理工大学,2018.

[2]李志.电气自动化系统在烟气脱硫工程中的应用[J].电力环境保护,2018,05:30-32.

[3]白思.分散控制系统在烟气脱硫自动化工程中的应用[J].西昌学院学报(自然科学版),2018,04:37-40.