吳登鐳

摘 要：響應國家政策，改善大氣環(huán)境，從源頭抓起，針對燃煤鍋爐等煙氣排放，國家出臺排放標準，實施超低排放。為實現(xiàn)煙氣超低排放，除了工藝，自然離不開電氣及控制系統(tǒng)的配合。下面結合實際設計案例討論電氣和控制系統(tǒng)在煙氣超低排放上的應用。

關鍵詞：超低排放;電氣;控制系統(tǒng);應用

引言

根據(jù)超低排放計算負荷及電廠運行習慣確定合理節(jié)能的配電方案。

1）按單元制為每臺鍋爐對應的超低排放裝置配置對應變壓器。

2）配置一用一備變壓器。

3）配置PC段+重要負荷段。

4）主廠提供一用一備兩路低壓電源。

根據(jù)電廠規(guī)模及習慣選擇PLC或DCS控制系統(tǒng)。

一、工藝現(xiàn)狀

石灰石石膏濕法脫硫作為目前脫硫效率高、技術成熟、脫硫劑便宜易得而被廣泛應用于各大鍋爐電廠煙氣脫硫治理中。SNCR脫硝技術應用廣泛，相較濕法脫硝技術運行投資費用低，脫除效率也能達到國家排放要求。濕式電除塵器作為可靠性高，占地面積小，凈化效率高而被設置在脫硫裝置后煙氣的低濃度除塵。

二、電氣配電方案

1、按單元制為每臺鍋爐對應的超低排放裝置配置對應變壓器。

項目簡介：恒鳴化纖二期140萬噸新型功能性纖維擴建工程鍋爐及供電工程新建3臺220t/h高溫超高壓循環(huán)流化床鍋爐，根據(jù)浙江省的環(huán)保政策，要新建3套鍋爐煙氣超低排放裝置。

配置如下：系統(tǒng)按單元制設置AC380/220V PC Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，其接線方式為單母線分段，Ⅱ段與Ⅰ、Ⅲ段之間分別設聯(lián)絡開關，采用手動或DCS自動切換。各PC段均由一臺SCB13-1600/10的干式變壓器供電，變壓器電源引自主廠10kV系統(tǒng)。

單元制配電思路簡潔明了，一臺變壓器對應一套超低排放裝置，可以和對應鍋爐電氣系統(tǒng)統(tǒng)一運行調(diào)度，后期運行維護方便，但投資成本較大，占地面積較多，較適用于大機組（如200MW機組）工程及對土地利用率要求不高的大西北地區(qū)。

2、配置一用一備變壓器。

項目簡介：樂平市天新熱電有限公司原有3臺45 t/h（以下簡稱1～3#爐）循環(huán)流化床鍋爐，擬新建1臺65t/h（以下簡稱4#爐）循環(huán)流化床鍋爐，根據(jù)最新環(huán)保要求，現(xiàn)有和新建鍋爐煙氣排放都要達到超低排放要求。

配置如下：本工程超低排放計算負荷880kVA，配置兩臺SCB13-1000/10的干式變壓器，系統(tǒng)設置AC380/220V PC Ⅰ、Ⅱ段、重要負荷MCC段，其接線方式為單母線分段，兩段之間設聯(lián)絡開關，采用手動切換。

本配置為常規(guī)配置，既滿足了脫硫塔循環(huán)泵、攪拌等Ⅰ類負荷宜設置備用電源的要求，又方便了即使一臺變壓器檢修，也不需要停運鍋爐（另一臺變壓器能帶動所有負荷）。平時兩臺變壓器暗備用，負荷率百分之五十左右，滿足變壓器經(jīng)濟運行（β值在0.5～0.6左右）。

3、配置PC段+重要負荷段。

項目簡介：四川華僑鳳凰紙業(yè)有限公司新建40萬噸包裝紙生產(chǎn)線一條，配套新建一臺90T/h次高溫次高壓循環(huán)流化床鍋爐，同時對現(xiàn)有2×75T/h次高溫次高壓循環(huán)流化床鍋爐低氮改造，最終煙氣實現(xiàn)超凈排放。

配置如下：系統(tǒng)設一臺一級能效的干式變壓器為脫硫PC I/II段供電，變壓器電源引自主廠10kV 段，設置AC380/220V重要負荷MCC段，二回電源進線經(jīng)雙電源自動切換電器為母線供電;電源分別引自脫硫PC Ⅰ段和主廠400V低壓廠用段。

本配置適用于主廠只有一路電源的情況，在出現(xiàn)變壓器檢修或故障的情況下，系統(tǒng)不能保證所有Ⅰ類超低排放負荷的正常運行，此時煙氣排放是不能滿足超低排放要求的，只能保證脫硫系統(tǒng)安全停運。此配置相較兩臺變壓器投資費用低，由此帶來的是可靠性降低，多出現(xiàn)在工程投資預算少，改造工程及鍋爐剩余運行年限不長的項目。

4、一用一備兩路低壓電源。

項目簡介：嘉祥經(jīng)開區(qū)供熱有限公司一臺130t/h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硫及深度處理采用“一塔一器”流程，即1臺（套）脫硫吸收塔配1臺（套）濕式電除塵器設備。

配置如下：設置脫硫脫硝除塵AC380/220V MCC段和脫硫公用AC380/220V MCC段，分別采用兩路電源供電，電源分別引自主廠400V廠用段。

本配置適用于負荷相對較小，設備可以分區(qū)配電，每個區(qū)域采用一用一備兩回電源供電，采用雙電源切換裝置可以實現(xiàn)主備電源自動投切。本配置也屬于常規(guī)配置。

三、控制系統(tǒng)方案

1、超低排放工程控制系統(tǒng)以DCS控制系統(tǒng)為主流配置，采用PLC控制系統(tǒng)的較為少見，但一些分包商提供的電氣設備可能包含PLC控制系統(tǒng)，所以需要超低排放DCS控制系統(tǒng)預留與PLC的通訊接口。

DCS與PLC通訊以modbus DP通訊和RS485通訊最為常見，OPC通訊較少見。DP通訊比RS485通訊可靠，傳送的信號可用于邏輯連鎖控制，但需要DCS系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)兩邊都配置DP接口，在臭氧脫硝、布袋除塵、輸灰等控制系統(tǒng)上使用DP接口比較常見。而RS485通訊對于一些不需要連鎖控制，但需要信號上傳DCS的小設備來說更加方便簡單，比如電氣開關柜母線電壓、電流，PLC控制的分包小設備如鼓風機等。

中控JX-300XP的DCS系統(tǒng)可以配置DP接口，但RS485通訊模塊對于中控JX-300XP系統(tǒng)來說性價比高，一個通訊模塊帶4路通訊接口，每個接口通訊協(xié)議獨立，每個接口最多可帶32個設備。

和利時K系列DCS系統(tǒng)的DP模塊和RS485模塊價格相近，都是只有一個通道，最多帶31個設備，性價比相對不高。

2、超低排放控制系統(tǒng)可根據(jù)主廠控制系統(tǒng)及配置要求，選擇合適的控制系統(tǒng)。

1）如主廠原有控制系統(tǒng)為DCS系統(tǒng)，本次改造只新增SCR系統(tǒng)。因SCR系統(tǒng)在鍋爐尾部煙道上，更適合由鍋爐系統(tǒng)監(jiān)控，因此在鍋爐DCS系統(tǒng)上擴展更為合適。

2）如主廠原有控制系統(tǒng)為DCS系統(tǒng)，本次改造新增脫硫系統(tǒng)。因脫硫系統(tǒng)在引風機出口煙道上，其控制系統(tǒng)可與鍋爐控制系統(tǒng)一致，也可單獨設置一套控制系統(tǒng)，如控制點數(shù)不多（自動化程度不高），可選擇PLC系統(tǒng)或性價比高的其他DCS系統(tǒng)。

3）如本次為新建鍋爐，并配套超低排放系統(tǒng)，則超低排放控制系統(tǒng)宜選用和鍋爐控制系統(tǒng)一致的控制系統(tǒng)，可由主廠統(tǒng)一招標控制系統(tǒng)。

4）如多臺回轉(zhuǎn)窯爐SCR系統(tǒng)，因設備相對分散，又需要集中控制，可采用多套PLC控制系統(tǒng)就地設置，再通過光纖遠傳到上位機系統(tǒng)。西門子S7-200smart控制系統(tǒng)可適用于每套控制系統(tǒng)模擬量點數(shù)少，總點數(shù)約100個點左右的控制系統(tǒng)，用于該項目性價比高。

西門子1200系列和1500系列是西門子PLC最常用的兩個系列，而ET 200SP作為新型分散式IO，具有簡單易用，身材小巧，功能強大等優(yōu)點，可與1200系列和1500系列配套使用，解決現(xiàn)場安裝空間小等問題。

結束語

隨著工業(yè)發(fā)展和科技進步，越來越多的產(chǎn)品更新?lián)Q代，于此同時，電氣規(guī)范也在不斷更新。為了能滿足規(guī)范要求，并且實現(xiàn)優(yōu)化設計，需要不斷學習新規(guī)范和新產(chǎn)品，將所學所知運用在煙氣超低排放治理，為國家環(huán)保事業(yè)出一份力。

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