除灰EPC總承包工程電氣設計

曹惠榮

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

1 工程概況

靖遠第二發電有限公司位于甘肅省東北方向的白銀市平川區境內，距離蘭州市東北方向約132 km，西南距離靖遠縣26 km。廠址東側及北側為旱平川工礦區城市規劃的建筑街坊，南側為蘭寧公路，西側為響泉沙河，北側為起伏的丘陵。靖遠電廠一期4×200 MW燃煤機組屬于國電靖遠發電有限公司，靖遠電廠二期、三期工程共裝設4×330 MW燃煤機組，屬于靖遠第二發電有限公司。二期工程（5#、6#機組）于1997年建成投運，三期工程（#7、#8機組）于2006年建成并投運。本次改造范圍為電廠二期（5#、6#機組）工程2×330 MW的除灰系統及其相關設施，拆除原水力除灰系統，新增正壓氣力輸送系統。

2 工程設計的要求

本期工程將原有5#、6#機組水力除灰系統改造為正壓氣力輸送系統，將除塵器和省煤器飛灰輸送至灰庫儲存，粗細灰分儲，2臺爐配一套出力為60 t/h的分選系統。灰庫設置干灰散裝機和制漿機。干灰通過散裝機卸入罐車外運綜合利用，多余干灰可通過制漿機制成灰水比1:2的灰漿，通過柱塞泵排至灰場?；規煸O置在濃縮區，灰庫總容量大于等于3 300 m3。撈渣機溢流水，本期改造過程中采用自然蒸發方式；冷卻水采用自循環方式，不再向灰漿池排水。排入灰漿池化學廢水及脫硫廢水新增耐腐蝕排水泵排至濃縮池，通過中和后，由柱塞泵（1臺柱塞泵改造為變頻調速）排至廠外。

除灰系統采用正壓濃相輸灰系統。每臺爐為一個獨立的除灰單元，設1套氣力輸送系統，每套系統出力為80 t/h。對于設計煤種，留有約57%的裕量；對于校核煤種，留有50%的裕量。輸送空壓機、灰斗氣化風系統及灰庫，均按2臺鍋爐設置。

除塵器和省煤器每個灰斗下設置一臺倉泵，將收集的灰經由進料閥進入倉泵，由壓縮空氣通過管道將灰輸送至灰庫儲存。灰庫中干灰可通過干灰散裝機直接裝入飛灰罐車。2臺爐共設2座Ф12 m鋼筋混泥土灰庫（每個1 100 m3）、2座脫水倉改造灰庫（每個550 m3）、2座原灰庫，灰庫總容量為3 300 m3。此外，還有1座粗灰庫和1座細灰庫。2臺爐設一套出力為60 t/h的分選系統。同時，在一、二電場除塵器下，倉泵出口的灰管道上設飛灰取樣裝置。

每臺爐設3根灰管，電除塵一電場、省煤器分A/B兩側各設1根粗灰管（共2根粗灰管）（備用1根粗灰管），二、三、四電場設1根細灰管。當一電場故障停運時，二電場A/B兩側可分別切換至一電場兩根灰管運行。粗、細灰管經管道切換閥，能進入任何一座灰庫。分選系統正常運行時，除塵器及省煤器灰斗的灰輸送至原灰庫貯存并進行分選；在分選系統不運行時，來自電除塵一電場飛灰可進入原灰庫和粗灰庫，除塵器細灰輸送至細灰庫儲存。4座灰庫可貯存2臺爐設計煤種BMCR時，約24.3小時（校核煤種時約23.3小時）的灰量。每座灰庫的底部設有3個卸灰口；1個原灰庫下設2臺制漿系統和1臺干灰散裝機。另一個原灰庫下，設1臺干灰散裝機和1個分選系統接口，并預留1個干灰卸料口。粗灰庫下設2臺干灰散裝機。細灰庫下設2臺干灰散裝機，預留1個干灰卸料口。為防止污染，干灰散裝機處設置負壓吸塵。

2臺爐輸灰用氣空壓機及后處理設備布置在灰渣泵房內，設有5臺48 m3/min、0.7 MPa的螺桿空壓機以母管相連，4臺運行1備用；5臺48 Nm3/min的微熱干燥機以母管相連，4臺運行，1臺備用，為飛灰輸送提供壓縮空氣。輸灰用氣空壓機及后處理設備的出力由承包方進行復核，應不低于技術規范要求。

為保證電除塵器灰斗和灰庫內灰的流動性，保證卸灰的通暢和均勻，目前三、四電場已配3臺除塵器灰斗氣化風機，2臺運行，1臺備用。將原有3臺灰斗氣化風機增容改造，以滿足兩臺爐4個電場所有灰斗氣化風量的要求，同時每爐各增設1臺電加熱器，灰斗氣化風機及電加熱器均布置于灰渣泵房零米。3座灰庫設3臺灰庫氣化風機，2臺運行，1臺備用?；規鞖饣L機布置于回水泵房內。氣化風經電加熱器加熱至150 ℃，進入氣化板和氣化槽，并在4座灰庫頂部設4臺布袋除塵器。同時，增設2臺12 Nm3/min、0.7 MPa的螺桿空壓機，2臺12 Nm3/min、0.7 MPa的干燥器，均為1臺運行，1臺備用。

灰庫下部2.8 m層設裝車操作室，操作室內設操作臺，并在零米設有汽車通道。

原灰庫下各設1套設制漿設備。制漿設備設2臺Q=160 m3/h、P=0.65 MPa、N=55 kW 的 380 V 制漿水泵，1臺運行，1臺備用。制漿設備布置在濃縮池下，將粗灰加水混合成為灰水比約為1:2的灰漿排入回水池。經攪拌機攪拌混合后，用喂料泵輸送至柱塞泵，再由柱塞泵通過灰漿管道輸送至廠外的膠泥淌灰場。柱塞泵及以后的灰漿輸送可利用原有漿液管道輸送至膠泥淌灰場。脫硫廢水、化學廢水新增2臺Q=60 m3/h的耐腐蝕泵，從灰漿水池將脫硫廢水和化學廢水輸送至濃縮池作為制漿水源。

為了開拓干灰綜合利用的市場，提高粉煤灰綜合利用率，滿足不同用戶對粉煤灰品質的要求，灰庫設一套出力60 t/h的粉煤灰分選系統，采用閉路循環分選形式。其中，一座原灰庫庫底設一臺分選系統的氣灰混合器，粗灰庫頂設一臺分選機，細灰庫頂設一臺旋風收塵器。在細灰庫外零米設一臺高壓離心風機。系統為可連續運行，也可定期運行。

刮板撈渣機排渣，經自卸汽車運送至一期灰場，撈渣機冷卻水溢流至灰漿池用作水力除灰。冷渣和排渣過程水的汽化損失和濕渣帶走的水量，通過自動補水維持正常水位，補水的同時可用作撈渣機緊急補水口補水。撈渣機驅動鏈條沖洗水用另一路水。為了實現水位平衡，需要增加高、低液位計，連續料位計及溫度計，在水位下降時自動啟動緊急補水?；謴驮兴粫r，需自動停止補水，以維持水位平衡。每臺爐設2臺立式排污泵，布置在鍋爐房零米的排污水池，流量為30 m3/h，壓力為0.2 MPa，1臺運行，1臺備用，且定期將排污水打回撈渣機[1]。

改造后，除灰系統圖如圖1所示。

3 設計與選型

根據上述工程的要求，控制對象有：5號爐、6號爐共72個倉泵電動閥門；電加熱器4臺；氣化風機6臺；出口閥4臺；螺桿式空壓機7臺；微熱再生吸附式干燥機7臺；立式排污泵4臺；脫硫、化學廢水泵2臺；制漿水泵2臺；灰水混合器2臺；攪拌機2臺，喂料泵2臺；布袋除塵器4臺；高壓離心風機1臺；變頻調速給料機1臺；干灰散裝機6臺；加濕攪拌機2臺；庫頂切換閥18臺。根據工藝要求列出要控制的對象IO點數，共有開關量輸入DI 672個點控制點，輸出DO 484個控制點，模擬量輸入AI 112個控制點，模擬量輸入AO 8個控制點。根據控制點數，選擇施耐德QUANTUM PLC[2]。

圖1 除灰系統

4 控制系統的硬件與網絡選擇

硬件。人機界面PC采用研華IPC 610工控機和21寸工業級液晶顯示器，監控軟件選用Intellution公司的IFIX3.5軟件；主站選用Modicon QUANTUM的熱備冗余PLC，CPU型號為140CPU67160，相應的編程軟件為Unity Pro 2.3；5#爐飛灰輸送控制系統、6#爐飛灰輸送控制系統、灰庫控制系統、氣源控制系統應采用遠程RIO，使整個氣力輸灰控制系統分散控制、集中管理，加強了控制系統的安全性和可靠性。

網絡。主站與遠程RIO分站均采用雙纜冗余結構通信。PLC與PC之間通過冗余以太網進行通信，每臺PC配置2塊以太網網卡，配置2臺赫斯曼RS2-5TX/FX交換機，從而實現網絡的冗余。一旦A網故障，B網可以零時間實現切換，提高了整個系統的可靠性[3]。

網絡拓撲圖，如圖2所示。

圖2 網絡拓撲

5 結 論

在靖遠第二發電有限公司EPC改造項目中，電氣設計至關重要。EPC改造項目的特點是項目大、控制內容多、時間緊等，故設計人員要有一定的經驗，選型要準確，控制要符合工藝。事實證明，此項目電氣設計采用雙機熱備、網絡冗余的控制系統更加安全、穩定、可靠，操作更簡單，且控制靈活、維護少，大大減少了電廠運行人員的工作量，且各階段運行參數在上位機上方便修改，保證了系統穩定、良好、安全地運行。

[1] 原永濤，蔣學典.火力發電廠氣力除灰技術及其應用[M].北京：電力工業出版社，2002.

[2] 魏瀟韓.電氣設備自動控制系統中PLC控制系統的運用分析[J].山東工業技術，2015，（17）：138.

[3] 郭宗仁.可編程序控制器及其通訊網絡技術[M].北京：人民郵電出版社，1999.