電氣控制技術在煤泥輸送系統(tǒng)工程的應用

明若琰

(山西西山熱電有限責任公司，山西太原，030022)

0 引言

煤泥是煤炭洗選過程中產生的副產品，由于其粒度細、水分高、粘度大，加之價值低、運輸不便，給其綜合利用帶來較大的難度，如果長期堆存，不僅占用大量土地，而且嚴重污染環(huán)境。隨著對環(huán)境要求的不斷提高，煤炭入洗比例日益加大，煤泥處理問題越來越嚴峻，已嚴重制約了煤炭洗選加工企業(yè)的正常生產和發(fā)展。對煤泥進行綜合利用成為煤炭主產區(qū)面臨的重要課題。

為有效地解決煤泥利用率低、污染環(huán)境的問題，我國政府積極鼓勵和扶持對煤泥的綜合利用，將其與煤矸石一起列入《資源綜合利用目錄》（1996年修訂）；在國家經貿委《關停小火電機組實施意見》（國經貿電力[1999]833號）中也明確規(guī)定：綜合利用煤矸石、煤泥、石煤、垃圾等低熱值燃料的發(fā)電工程，不屬于關停范圍，而且與煤矸石不同的是，意見并未對煤泥的發(fā)熱值做嚴格的限定；《國務院辦公廳轉發(fā)國家經貿委關于關停小火電機組有關問題意見的通知》（國辦發(fā)[1999]44號）中則明確要求：“確屬熱電聯(lián)產、綜合利用的小火電機組，有關部門和電網企業(yè)要按國家對熱電聯(lián)產、綜合利用的有關政策，繼續(xù)給予支持?！?/p>

山西西山熱電有限責任公司（以下簡稱西山熱電）是綜合利用電廠。為此，本文以西山熱電煤泥輸送系統(tǒng)改造工程為例。

1 系統(tǒng)情況

煤泥輸送系統(tǒng)配置為：每臺鍋爐設2個給料點，配置2條管路，2臺獨立的泵，不設備用系統(tǒng)；全廠配置6條管路，3個儲料倉配6臺膏體泵，設3套煤泥預處理系統(tǒng)，采用輪式裝載機裝料，刮板輸送機布料方式。該工程項目電氣部分如下

1.1 供配電系統(tǒng)

1.1.1 電源及供電方式

根據(jù)車間負荷及廠用電系統(tǒng)情況，車間電源引自主廠房6kV廠用電母線，采用YJV-6kv（3×70mm2）電纜沿主廠房鍋爐間至本車間埋地敷設。

1.1.2 電氣設備容量

全系統(tǒng)安裝設備總臺數(shù)(含二期預留)共37臺，安裝的工作設備總臺數(shù)29臺。安裝的用電設備總安裝容量974KW；用電設備工作總容量641kW。

1.1.3 負荷計算及變壓器選擇

1）負荷計算：

一期安裝的車間有功計算負荷：641.3 kW ；

一期安裝的車間無功計算負荷：480.98kVar ；

含二期預留的車間有功計算負荷：830.9kW ；

含二期預留的車間無功計算負荷：623.1kVar；

2）變壓器選擇：

按照經濟、實用、高效的原則，并兼顧二期工程，選擇低能耗干式變壓器SC-1250/6kV變壓器一臺，其容量為1250kVA； 一期安裝的設備工程負荷率為64%；二期工程負荷率為83.1%。系統(tǒng)年電耗為3492400 KW.h，單位電耗為34.9kW.h/t。

1.1.4 供配電系統(tǒng)

在泵房內一層設配電控制室。配電室內設有低壓干式變壓器、低壓配電柜、變壓器與低壓配電柜之間采用封閉母線橋連接，低壓配電柜負責向本車間設備配電。根據(jù)工藝布置及負荷分配情況，在車間相應位置設有動力配電箱，向就近設備供電。所有設備均設有就地按鈕箱，以便檢修調試時使用。電動葫蘆就近設有開關箱。

1.1.5 設備選型

根據(jù)工藝設備及總平面的布置，考慮與電廠原有配電系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調，低壓配電裝置選用性價比高的MNS抽出式開關柜。柜內元器件選用國內生產的經過實際運行考核的高可靠性元器件RWM1(斷路器)和B（接觸器）系列；考慮到供電的可靠性及維護的方便性，動力電纜選用交聯(lián)聚氯乙稀銅芯電纜，移動式設備采用橡套軟電纜。

1.1.6 照明與接地

照明采用動照合一的方式，燈端電源電壓AC 220V。事故照明采用帶蓄電池的應急照明燈，事故時維持照明時間不低于30分鐘。配電系統(tǒng)采用變壓器中性點直接接地方式運行。工作接地﹑保護接地采用聯(lián)合接地裝置并與電廠接地網相連,接地電阻小于1歐姆。

1.1.7 通信

車間控制室設有的調度電話和行政電話分別引自電廠調度總機和行政總機，生產調度由電廠負責，將煤泥攪拌輸送車間納入全廠統(tǒng)一組織調度管理系統(tǒng)。

1.2 控制及自動化

綜合利用電廠循環(huán)流化床鍋爐摻燒煤泥控制系統(tǒng)，可靠性要求較高。系統(tǒng)采用設備廠家所配專用控制柜負責從刮板輸送機到多功能煤泥給料器的集中遠程控制?？刂葡到y(tǒng)主要元器件采用西門子、ABB等國際知名品牌的電器元件，具有安全、可靠、自動化程度高、操作使用方便等特點。

本系統(tǒng)設備分為源頭泵送系統(tǒng)與末端分配系統(tǒng)兩部分。刮板輸送機、煤泥預處理設備、儲料倉、膏體泵等位于煤泥輸送車間；煤泥給料器等位于主廠房鍋爐間。相應的煤泥攪拌輸送車間所有電控設備均由本地控制柜進行控制。控制柜集中布置于車間內控制室?？刂葡到y(tǒng)采用PLC控制，可以實現(xiàn)工作現(xiàn)場所有相關設備的互鎖、聯(lián)動、順序煤泥輸送量控制功能。就地控制柜還可與鍋爐控制主機進行通訊，并根據(jù)燃燒自動調節(jié)系統(tǒng)指令無級調節(jié)煤泥的泵送量和對各設備進行遠控。

1.2.1 控制圖

1.2.2 控制系統(tǒng)說明

本系統(tǒng)由可編程序控制器、監(jiān)控操作站及現(xiàn)場就地控制設備構成；

1）、可編程序控制器系統(tǒng)上配置了以太網模塊，通過工業(yè)以太網交換與其他設備通訊；

2）監(jiān)控操作站：監(jiān)控操作站由研華工控機、以太網卡等構成，并設置兩套監(jiān)控操作站，其中一套設置在煤泥泵房，用于編程和現(xiàn)場調試，另一套設置在輸煤系統(tǒng)控制室作為正常監(jiān)控操作設備，兩套設備設置及功能完全相同，互為備用，系統(tǒng)應設置不同的安全等級，每個用戶具有特定的安全級別，用戶登陸到系統(tǒng)后，根據(jù)自己的安全級別能進行不同范圍的操作。

3）、現(xiàn)場就地控制設備：現(xiàn)場就地控制設備主要由就地控制箱、保護裝置、安全裝置（限位開關等）、信號電笛及行程開關等組成，其主要用于現(xiàn)場設備的操作保護。

1.2.3 控制系統(tǒng)的主要性能

1）、系統(tǒng)的運行方式

集中控制、監(jiān)控操作站、單臺遠控（有閉鎖），就地控制（解鎖）、集中控制方式為正常工作方式，監(jiān)控操作站單臺遠控為集中控制方式的補充，就地控制方式為檢修方式；

2）、集中控制系統(tǒng)的主要性能指標

a、啟動前，流程選擇（包括輔助設備如電動三通等）工藝流程中設備應在屏幕上設置，點選功能，以確定該設備是否加入比鎖鏈。進行點選操作應不影響設備正常運轉；

b、啟動中，發(fā)了告信號后，工藝流程中設備按逆煤流依次啟動，步序間隔時間可在屏幕上修改，在啟動過程中，集控系統(tǒng)操作員和現(xiàn)場崗位人員均能根據(jù)需要終止啟動；

c、運行中，工藝流程中設備按逆煤流閉鎖，當設備未被運行系統(tǒng)選中時，相應的閉鎖關系解除，以確保其他設備正常運轉，進行點選操作應不影響設備正常運轉；

d、停車，發(fā)停車指令后，工藝流程中設備按順煤流依次停車，步序間隔時間可在屏幕上修改，間隔時間的設置原則是將設備上的負荷卸空；

f、故障報警，系統(tǒng)運行過程中，設備發(fā)生故障停車時，監(jiān)控操作站發(fā)出聲響報警，同時在屏幕上彈出報警窗口，顯示故障原因及時間、故障列表可保存到文件和打印輸出。

1.2.4 網絡連接，可編程控制器和監(jiān)控操作站之間的連接采用工業(yè)以太網，可編程序控制器與遠程站之間采用PRIEIBUS工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議。

1.2.5 接地，為提高系統(tǒng)的抗干擾性能，系統(tǒng)采用單獨的接地系統(tǒng)。

2 改造效果

2.1 國家政策扶持，稅收優(yōu)惠

煤泥屬于煤炭洗選后的副產品，具有較高熱值，完全可以替代原煤作為電廠燃料。國家鼓勵對煤泥實施綜合利用，就地消化，并在稅收上給予較大的政策扶持。對于綜合利用電廠來講必須借國家這一優(yōu)惠政策，最大限度的利用煤泥代替原煤發(fā)電，這樣既能獲得利用煤泥代替原煤帶來的差價利益，又能得到國家的稅收優(yōu)惠，從而實現(xiàn)西山熱電公司利潤的最大化。

2.2 環(huán)境效益

對電廠而言，采用煤泥輸送系統(tǒng)后，煤泥即可直接進入煤泥預處理設備及儲料倉中存儲，通過高壓膏體泵泵出，再經復合管道送入鍋爐燃燒。整個過程全密封，對環(huán)境絕無污染。更不需要在專門的堆場晾干，避免了原來脫水過程中遇水流失、風干飛揚的問題，可有效地改善和保護廠區(qū)環(huán)境。

2.3 經濟分析

西山熱電煤泥輸送系統(tǒng)改造工程總投資費用為：3991萬元，年稅后平均利潤：1135萬元.投資利潤率：36.59%，稅后內部收益率：36.43%，煤泥作為燃料發(fā)熱量不低于3500kcal/kg，煤泥供應燃料系統(tǒng)投產運行后，3.6年左右即可收回投資成本。

2.4 設備運行

煤泥與煤矸石相比，煤泥發(fā)熱量高，灰分低，鍋爐燃燒煤泥時，入爐煤泥的總灰分比只燒中煤加矸石時大為減少，使循環(huán)流化床鍋爐最為突出的磨損問題隨之減輕，提高了鍋爐的運行可靠性和使用壽命。

3 結束語

利用煤泥燃燒發(fā)電屬于國家產業(yè)政策扶持的綜合利用項目，可享受有關政策優(yōu)惠。煤泥輸送系統(tǒng)改造工程具有很好的經濟效益和良好的社會效益，實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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