煙氣超低排放裝置中的電氣及控制系統應用

吳登鐳

摘 要：響應國家政策，改善大氣環境，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。為實現煙氣超低排放，除了工藝，自然離不開電氣及控制系統的配合。下面結合實際設計案例討論電氣和控制系統在煙氣超低排放上的應用。

關鍵詞：超低排放;電氣;控制系統;應用

引言

根據超低排放計算負荷及電廠運行習慣確定合理節能的配電方案。

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。

根據電廠規模及習慣選擇PLC或DCS控制系統。

一、工藝現狀

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高溫超高壓循環流化床鍋爐，根據浙江省的環保政策，要新建3套鍋爐煙氣超低排放裝置。

配置如下：系統按單元制設置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。

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統一運行調度，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。

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）循環流化床鍋爐，擬新建1臺65t/h（以下簡稱4#爐）循環流化床鍋爐，根據最新環保要求，現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，兩段之間設聯絡開關，采用手動切換。

本配置為常規配置，既滿足了脫硫塔循環泵、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：四川華僑鳳凰紙業有限公司新建40萬噸包裝紙生產線一條，配套新建一臺90T/h次高溫次高壓循環流化床鍋爐，同時對現有2×75T/h次高溫次高壓循環流化床鍋爐低氮改造，最終煙氣實現超凈排放。

配置如下：系統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，在出現變壓器檢修或故障的情況下，系統不能保證所有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：嘉祥經開區供熱有限公司一臺130t/h高溫高壓循環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，設備可以分區配電，每個區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主備電源自動投切。本配置也屬于常規配置。

三、控制系統方案

1、超低排放工程控制系統以DCS控制系統為主流配置，采用PLC控制系統的較為少見，但一些分包商提供的電氣設備可能包含PLC控制系統，所以需要超低排放DCS控制系統預留與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系統和PLC系統兩邊都配置DP接口，在臭氧脫硝、布袋除塵、輸灰等控制系統上使用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系統可以配置DP接口，但RS485通訊模塊對于中控JX-300XP系統來說性價比高，一個通訊模塊帶4路通訊接口，每個接口通訊協議獨立，每個接口最多可帶32個設備。

和利時K系列DCS系統的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、超低排放控制系統可根據主廠控制系統及配置要求，選擇合適的控制系統。

1）如主廠原有控制系統為DCS系統，本次改造只新增SCR系統。因SCR系統在鍋爐尾部煙道上，更適合由鍋爐系統監控，因此在鍋爐DCS系統上擴展更為合適。

2）如主廠原有控制系統為DCS系統，本次改造新增脫硫系統。因脫硫系統在引風機出口煙道上，其控制系統可與鍋爐控制系統一致，也可單獨設置一套控制系統，如控制點數不多（自動化程度不高），可選擇PLC系統或性價比高的其他DCS系統。

3）如本次為新建鍋爐，并配套超低排放系統，則超低排放控制系統宜選用和鍋爐控制系統一致的控制系統，可由主廠統一招標控制系統。

4）如多臺回轉窯爐SCR系統，因設備相對分散，又需要集中控制，可采用多套PLC控制系統就地設置，再通過光纖遠傳到上位機系統。西門子S7-200smart控制系統可適用于每套控制系統模擬量點數少，總點數約100個點左右的控制系統，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，功能強大等優點，可與1200系列和1500系列配套使用，解決現場安裝空間小等問題。

結束語

隨著工業發展和科技進步，越來越多的產品更新換代，于此同時，電氣規范也在不斷更新。為了能滿足規范要求，并且實現優化設計，需要不斷學習新規范和新產品，將所學所知運用在煙氣超低排放治理，為國家環保事業出一份力。

參考文獻：

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