淺談火力發電廠的脫硝電氣系統設計分析

摘 要：近幾年來，隨著火電發電廠的發展，二氧化硫排放量日益劇增，嚴重影響了空氣質量、生態環境。因此，為提升我國國民經濟以及人們的生活水平，火力發電廠的脫硝電氣系統的設計勢在必行。文章主要通過實例分析火力發電廠脫硝電氣系統的設計，探討脫硝系統保護措施，以期促進火力發電廠的發展。

關鍵詞：火力發電廠；脫硝電氣系統；設計

1 概述

在國內工業經濟飛速發展的背景下，空氣污染問題日益嚴重，為了適應《火電廠大氣污染物排放標準》GBl3223要求，火力發電廠需要執行煤電節能、減排的升級改造計劃，進而提高火力發電廠環境的治理力度，減少大氣污染。文章主要就火力發電廠脫硝裝置區域內的電氣系統設計進行分析研究，以進一步提升企業經濟和社會的效益。

2 實例分析

2.1 工程概況

某火電廠一號與二號2×350MW的機組中SCR脫硝裝置在2011年就已經正式安裝并運行，其設計效率超過50%。在2013年對二號機組中低氮的燃燒器進行改造，沒有改造一號機組中低氮的燃燒器。一號機組中低氮燃燒器在改造前與二號機組中低氮改造后的脫硝裝置參數，如表1所示。

2.2 系統設計

第一，脫硝裝置中電氣系統的設計范圍主要包含：照明、原劑儲存與制備區的電氣系統等。第二，脫硝裝置需要參照相關規范、規程要求進行設計。第三，脫硝裝置供電系統的電壓等級需要和電廠主體的工程一樣。第四，脫硝裝置供電系統的接地方式應和電廠主體的工程一樣。

2.3 電氣設備的布置

第一，對于一些新建的項目，若需要單獨建立脫硝反應電動機的控制中心時，則應將其布置于主廠房之內[1]。第二，對于技改的項目，如果單獨建立脫硝反應電動機的控制中心時，需設置于反應器的平臺上。第三，脫硝的還原劑儲存與制備區域電動機的控制中心應布置在配電室中。

3 電氣接線的設計

第一，脫硝系統的電負荷容量比較小，且多為低壓負荷，因此，脫硝系統的負荷須由相對應機組上的低壓母線段進行供電，而不另設脫硝低壓電壓器。此外，對于還原劑制備和儲備區，則需從就近廠用低壓公用母線段上供電，而不另設低壓變壓器。第二，脫硝的還原劑儲存與制備區域電動機的控制中心兩路電源進線，可以互為備用線；如果MCC段接上存在I類負荷時，這兩路電源應使用雙電源自動切換裝置進行切換。第三，脫硝系統中沒有設立交流保護電動機的控制中心段，控制電源裝置保安負荷一般通過機組保安段來供電。通常情況下，200MW以下無柴油電機機組中保安段的容量不足時，可以通過主機低壓的電源來引接。第四，脫硝系統通常不設置獨立直流的系統，而直流負荷直接通過機組直流體系來供電。第五，脫硝系統通常不設置獨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據連續性與相關標準相符合，在CEMS和測量、數據上傳時，相關設備電源建議主要通過UPS與正常電源來提供一路電源。第七，脫硝系統中電負荷的容量比較小，通常只有低壓的負荷。而還原劑儲存與制備區域主要通過就近廠低壓線段來供電，不設置低電壓的變壓器。第八，新建立機組脫硝的裝置和主體工程屬于同步建設，通常脫硝煙氣的反應區域負荷通過電動機的控制中心來供電。第九，脫硝的還原劑儲存與制備區域需要設置電動機的控制中心，用單母線進行接線，而電源來自就近動力中心，具體如下：首先，技改項目需要單獨設置MCC，在必要時可以通過附近PC/MCC的備用回路來供電；其次，使用大電量工藝措施時，需增設低電壓的變壓器。最后，在同步建設機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計，通常要設置MCC，實現就近供電。

4 系統控制和保護

火力發電廠脫硝電氣系統設計時，應確保所涉及的系統控制和保護符合：第一，應該與《火力發電廠、變電所二次接線設計技術規程》（DL/T5136）、《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》（GB/T50063）等規范、規程相符合。第二，電氣設備信號、控制與測量都要使用計算機的監控方法[2]。第三，全部脫硝系統設備都要歸入機組控制系統中，無需設置常規的控制屏。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，脫硝系統無需設置光字牌與常規音響，全部預告信號、開關狀態的信號與電氣事故的信號都要納入控制系統中。而脫硝系統的測量信號應使用4-20mA的變送器輸出控制系統中，電測量設置應與《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》（GB/T50063）規定相符合。第六，電動機的設備都是應用就地控制與遠方控制兩種控制的方式，如果脫硝系統發生故障，可以及時啟動應急按鈕，以便相關人員進行處理。

5 防雷和接地

電氣系統防雷和接地設計時：第一，防雷與接地應該與《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》（DL/T620）、《石油化工裝置防雷設計規范》（GB50650）、《交流電氣裝置的接地》（DI./T621）、《建筑物防雷設計規范》（GB50057）與《交流電氣裝置的接地設計規范》（GB/T50065）等規范相符合。第二，氨氣制備、液氨卸料與儲存區域需要使用避雷針來防雷，同時應用相關措施防止發生雷電感應，而接地材質需要采取防腐的措施。第三，露天貯罐的周圍需要設置閉合環形的接地體，并且接地電阻要控制在30歐姆以內，接地點的間距要控制在30米以內。此外，脫硝氨區域接地網的接地電阻要嚴格控制在4Q以內，和主體工程的接地網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。熱工測量的裝置與液氨罐呼吸閥應通過金屬導體和鋼罐接地裝置進行連接。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，需要進行跨接，且跨接線直徑要大于8毫米。第五，和液氨相關的槽車、鋼制罐體、金屬裝卸臺、管道等應該根據相關要求進行防靜電的接地。第六，氨區人口位置需要增設人體靜電的釋放裝置，同時可靠地接地。第七，SCR的反應裝置處于在煙囪位置，還要設置避雷針與鍋爐框架的保護裝置[4]。

6 照明和檢修

在設計照明水平的過程中，應確保其照度水平和電廠主體工程的一致，且所有廠區露天場所和廠房均要求設計正常的照明，且照明的系統均用380/220V。

7 結束語

綜上所述，我國大部分火力發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，設備整體占用空間比較小，無法滿足當前節能減排的需求。而通過設計火力發電廠脫硝電氣系統，不僅可以有效降低投資費用，而且還能夠提高脫硝效率，從而達到保護環境的目的。

參考文獻

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

[2]何文深，李恩池，李楠.國產脫硝催化劑在國電長源荊州電廠2×

300MW機組上的應用[J].電力科技與環保，2013，13（6）：29-31.

[3]徐寧，王秋梅，孫磊.鄒縣電廠1000MW機組低負荷段脫硝入口煙溫控制與調整[J].山東工業技術，2015，21（19）：120-121.

[4]王學仕，何青林，張國強.煙氣脫硝技術在平煤集團電廠應用的可行性研究[J].能源環境保護，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：火力發電廠電氣系統設計。