火力發電機組環保設施改造廠用電源的選擇及其優化

內蒙古岱海發電有限責任公司 白德龍/文

前 言

為達到國家“十二五”期間對火電行業的NOx排放指標，滿足SO2排放濃度的環保要求，同時為適應燃煤硫分提高的現狀，岱海電廠決定在現有運行機組基礎上，實施除塵器、脫硝、脫硫、燃燒器等環保設施的改造。由于系統改造面較大，一期2臺機組的現有廠用電系統已無法滿足環保設施改造后的運行要求，需重新配置，才能保證環保設施改造后機組的順利啟動和安全穩定運行。由于本次改造涉及到廠用電系統的安全性和可靠性，因此力求在原有廠用配電設備基礎上，最大限度地滿足本期工程改造對電源的需求，同時維持6kV系統設備的開斷能力和高壓廠用變壓器的容量，盡量減少不必要的投資，并且盡可能將廠用電系統的改造工作量壓到最低，以滿足工期要求。本次廠用電改造和優化的順利實施，可以為同類型單位環保設施改造工作提供參考。

1 一期廠用電系統簡介

岱海電廠一期有兩臺600MW機組，每臺機組設一臺容量為63/35-35MVA的分裂繞組高壓廠用變壓器，兩臺機組設一臺與高廠變同容量的分裂繞組起動/備用變壓器。每臺機組設兩個6kV工作段，一期設兩個6kV公用段，即公用6kV 0A段、6kV 0B段，正常運行時，上述電源分別取自機組6kV IB段和6kV IIB段供電。起動/備用變壓器作為兩臺機組啟停和高壓廠用工作變壓器故障期間的備用。每臺機組各設一臺6kV脫硫廠用變（容量均為20MVA），直接從脫硫變經共箱封閉母線引至脫硫6kVIA段和IB段，兩段間設置母聯開關，實現互為備用。廠外設置石灰石制備車間6kV系統，屬于全廠性的公用負荷，兩路電源供電，一路由一期脫硫6kV IA段供電，另一路由二期工程脫硫系統6kV供電。

6 k V系統開斷容量為50/125kVA，中性點經低阻接地。

380/220V系統中性點接地方式：主廠房低壓廠用電系統中性點經高阻接地，其他輔助車間低壓廠用電系統中性點為直接接地。

2 電除塵改造電源的選擇

岱海電廠本次電除塵改造的內容是將原來的兩臺雙室五電場除塵器，改為復合電袋除塵器，即保留原來的一、二電場，將三、四、五電場拆除，變為布袋除塵器，以減少煙塵的排放。改造前后每臺爐的一列的用電負荷變化見表1。

表1 電除塵改造后用電負荷增減統計結果

表2 脫硝改造后新增統計結果

說明：一臺爐電除塵負荷分為A、B兩列，表中為A列的統計結果，B列的的情況與A列相同。

從表中可以看出，改造后380V電除塵PC1、PC2段的用電負荷將分別減少840-132=708kW,因此，改造中新增的用電設備全部就近從原來的PC段上引接，因原PC段上沒有這么多的備用間隔，決定將原來不用的整流變高壓控制柜拆除四面，改造為新增設備的配電柜，為其提供電源。

3 脫硝改造電源的選擇

岱海電廠脫硝裝置采用選擇性催化還原法（SCR），其單位臺爐新增用電負荷見表2。

脫硝區就地應設MCC，其電源取自就近的鍋爐PC段較為合理。從表2中可以看出，脫硝區工藝用電負荷較小，而檢修照明用電負荷卻很大，如果把這些負荷全部加到就地脫硝區MCC，在現有的鍋爐PC段很難找到滿足要求的備用間隔。為此將脫硝區的工藝負荷與檢修照明負荷分開，將工藝負荷全部加在脫硝MCC，兩路互為備用電源分別取自鍋爐PC1和PC2段，可以找到合適的備用間隔，無需對鍋爐PC段進行改造。

而將檢修電源選自機組的檢修段，正常照用取自機組的照明PC段，事故照明取自機組的事故照明MCC段，這樣布置既容易實現，又符合常理。

脫硝空壓機布置在原除灰空壓機房北側，離電除塵配電間最近，同時電除塵PC段在減少三個電場后供電容量剩余，可以為其提供電源，唯一缺少的是合適的備用間隔，所以將不用的整流變高壓控制柜進行改造后，為新增脫硝空壓機提供電源。

新增脫硝灰庫區設備較多，其離除灰配電間最近，經核算除灰變容量也足夠為其提供電源，但除灰PC段缺少合適的備用間隔，所以決定新加兩面配電盤柜，分別加在除灰PC1和PC2段，新增脫硝灰庫設備電源從新增盤柜上引接。

4 脫硫改造電源的選擇

岱海電廠本次脫硫改造后，脫硫系統廠用電主要滿足兩個功能：一是改造后增加負荷較多，要考慮為這負荷提供可靠的電源；二是本次脫硫改造完成后要取消煙氣旁路擋板，即要求機組鍋爐點火后與脫硫系統就要投入運行，脫硫系統廠用電要實現這一功能。

岱海電廠一期兩臺機組中，每臺機組各設一臺脫硫廠用變（容量均為20MVA），直接從脫硫變經共箱封閉母線引至脫硫6kVIA段和IB段，兩段間設置母聯開關，實現互為備用。

本次環保設施改造完成后要取消煙氣旁路擋板，即要求機組鍋爐點火后，脫硫系統就要投入運行。而現在脫硫系統由機組脫硫變帶動，機組并網后脫硫系統才能投入，不能滿足要求；兩臺脫硫變容量接近額定，也無法實現互為備用；機組起動備用變壓器容量與機組廠用電負荷接近，也無法給脫硫系統提供起動備用電源。

4.1 由于單臺脫硫變容量仍能滿足改造后各自機組負荷的需求，脫硫變無需更換。但改造增加設備較多，原脫硫6KV段沒足夠的備用間隔，需要對原有盤柜進行增加和更換，岱海電廠對原有開關柜拆除14面，新裝開關柜25面，解決了兩臺機組脫硫新增設備的供電問題。經現場測量，對新增6kV盤柜進行合理布置后，6kV脫硫配電間仍可滿足要求，無需對其改建和擴建。

4.2 因為單臺脫硫變容量已接近額定，無法對另一機組提供備用，所以決定拆除了兩臺機組6kV段之間的母聯開關。因機組起備變負荷也接近其額定容量，無法為脫硫系統提供起動備用電源，決定新加一臺脫硫起動變用變壓器，這樣一是解決了脫硫系統的備用電源問題，而且增加快切裝置后，實現脫硫系統隨機組同時起動的問題。

4.3 綜上，脫硫系統改造后解決電源的初步方案定為：增加一臺脫硫起動備用變壓器，采用分裂變壓器，容量為40/20-20MVA，作為兩臺脫硫變壓器的備用電源。脫硫起動備用變壓器電源由一期起備變回路T接，經220kV電纜、GIS等設備與新增變壓器連接，脫硫起動備用變壓器低壓側通過兩條6kV共箱封閉母線分別為兩臺機組的脫硫6kV段供電，經備用電源進線開關和快切裝置為脫硫系統提供起動備用電源。據此，一期工程任意一臺機組啟動時，脫硫系統均可與機組同步投入。

4.4 脫硫系統改造后廠用電源初步方案的優化

岱海電廠在脫硫系統改造廠用電源初步方案確定后，在后期的現場勘察和設計過程中，結合實際情況進行了合理優化，從而縮短了建設工期和投資費用。

在現場勘察中發現原方案中的220kV電纜通道要跨越兩條馬路，中間還有多處排水設施，施工難度大，同時還影響交通和水系統的運行，220kV電纜的敷設及安裝周期也長，決定將其改為220kV架空線路。改為架空線后，原機組起備變的避雷器與新增脫硫起備變變得更近，經過核算可以用機組起備變的避雷器來保護新增脫硫起備變，從而取消了初步方案中的脫硫起備變避雷器。

因新增脫硫起備變不用考慮為兩臺機組的脫硫變同時做起動備用，可以只采用容量為20MVA的雙繞組變壓器，而不必采用初步方案中容量為40/20-20MVA的分裂變壓器，相應的6kV封閉母線也由原來的兩條，變為一條，到脫硫6kV配電間后，再通過母線橋，引到兩臺機組的脫硫6kV備用進線開關。

經過以上優化，節約設備費用1732.8-903=829.8萬元（見左表），縮短建設工期45天。

5 總結及建議

環保設施改造涉及廠用電系統點多面廣，一般解決的過程遵循先易后難的原則，岱海電廠就是先解決脫硝、電除塵用電較小的系統問題，然后再綜合考慮脫硫較繁雜的系統。環保設施改造時新增設備用電盡可能使用現有配電設備的備用間隔，避免對高廠變、起備變等主系統和設備進行傷筋動骨改造和更換。環保設施改造時，盡可能利用現有的配電間、管架等設施，避免新建和擴建，以節約工期和投資，但要對現有設備的容量和管架強度進行核算，防止其超負荷運行。環保設施改造中，在廠用電方案確定后，要根據現場和設備情況，進行勘察和論證并對其合理優化，可以大大降低設備和人工成本，起到事半功倍的效果。