600MW機(jī)組脫硫裝置廠用電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

王東亞，張桂平，林鎮(zhèn)鈺

（廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東珠海 519000）

600MW機(jī)組脫硫裝置廠用電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

王東亞，張桂平，林鎮(zhèn)鈺

（廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東珠海 519000）

廣東珠海金灣發(fā)電有限公司#3機(jī)組環(huán)保升級(jí)改造過(guò)程中，在充分利用原有設(shè)備的情況下，對(duì)廠用電系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)廠用電接線方式的改變、廠用電保護(hù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及負(fù)荷調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了脫硫設(shè)備的有效備用，極大地提高了脫硫裝置的可靠性，保證了煙氣旁路取消后機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。

環(huán)保升級(jí)改造；廠用電；脫硫

0 引言

廣東珠海金灣發(fā)電有限公司（以下簡(jiǎn)稱金灣公司）#3，#4機(jī)組（2×600MW超臨界燃煤機(jī)組）于2007年投產(chǎn)發(fā)電，機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定。機(jī)組脫硫裝置原設(shè)計(jì)燃煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.63%，校核燃煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.80%，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR）工況下脫硫裝置脫硫率保證值大于90%。但是煤炭市場(chǎng)供應(yīng)存在不確定性，實(shí)際燃用的煤種中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與設(shè)計(jì)煤種存在一定的偏差，脫硫系統(tǒng)入口SO2質(zhì)量濃度較高。隨著最新大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施［1］，凈煙氣SO2質(zhì)量濃度已無(wú)法滿足最新環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，金灣公司決定對(duì)環(huán)保設(shè)施進(jìn)行綜合升級(jí)改造，對(duì)現(xiàn)有的脫硫裝置進(jìn)行增容提效。

1 設(shè)備概況

金灣公司原#3，#4燃煤發(fā)電機(jī)組煙氣脫硫裝置由中電投遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程有限公司承包設(shè)計(jì)，采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，1爐1塔。本次系統(tǒng)升級(jí)改造主要包括抬高吸收塔、合并引風(fēng)機(jī)／增壓風(fēng)機(jī)、取消煙氣旁路擋板3個(gè)部分，改造增加的設(shè)備電源引接自原有廠用電系統(tǒng)。每臺(tái)機(jī)組設(shè)有高壓廠用變壓器A、高壓廠用變壓器B和高壓廠用工作A，B，C段，A，B段工作電源引自高壓廠用變壓器A，C段工作電源引自高壓廠用變壓器B。高壓廠用變壓器A為分裂繞組變壓器，容量為20MV·A，高壓廠用變壓器B為雙繞組變壓器，容量為25 MV·A。2臺(tái)機(jī)組共設(shè)2臺(tái)啟備變壓器（以下簡(jiǎn)稱啟備變），#03啟備變供主機(jī)3A，4A，3C，4C段，#04啟備變供主機(jī)3B，4B，3C，4C段，容量均為22MV·A。

2 原有脫硫廠用電系統(tǒng)的配置方式

#3機(jī)組脫硫裝置設(shè)1段6 kV脫硫母線，6 kV脫硫段采用單母線接線，由機(jī)組的廠用6 kV C段引接2路電源，2路電源互為備用，自動(dòng)切換。

380／220V系統(tǒng)采用動(dòng)力中心（PC）、電動(dòng)機(jī)控制中心（MCC）2級(jí)供電方式。每臺(tái)機(jī)組分別設(shè)置1臺(tái)脫硫低壓工作變壓器（以下簡(jiǎn)稱工作變），低壓側(cè)為1段380／220V工作PC段，向單元脫硫低壓負(fù)荷供電，工作段之間設(shè)聯(lián)絡(luò)斷路器；2臺(tái)鍋爐共設(shè)置2臺(tái)低壓脫硫公用變壓器（以下簡(jiǎn)稱公用變），低壓側(cè)為2段380／220 V脫硫公用PC段，2段之間設(shè)聯(lián)絡(luò)斷路器，向脫硫低壓公用負(fù)荷供電。單臺(tái)脫硫低壓工作變?nèi)萘繛?250 kV·A，單臺(tái)脫硫公用變?nèi)萘繛?00 kV·A。

保安負(fù)荷由脫硫裝置保安MCC段供電保安MCC段為雙電源，正常由脫硫PC段供電，事故情況下自動(dòng)切換至相應(yīng)機(jī)組的380／220V保安段供電。

脫硫裝置內(nèi)設(shè)置1套220 V單相UPS系統(tǒng)，用于向脫硫集中控制系統(tǒng)（DCS）及其他一些重要負(fù)荷供電。

原#3脫硫裝置廠用電供電系統(tǒng)圖如圖1所示。

3 脫硫裝置廠用電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝改造方案，脫硫裝置增壓風(fēng)機(jī)將與引風(fēng)機(jī)合并，每臺(tái)機(jī)組增加2臺(tái)漿液循環(huán)泵。因引風(fēng)機(jī)由高壓廠用變壓器A供電，在取消增壓風(fēng)機(jī)后，脫硫島內(nèi)高壓負(fù)荷減少1 286 kV·A，改造后脫硫高壓計(jì)算負(fù)荷容量為12731 kV·A。

圖1 原脫硫裝置廠用電供電系統(tǒng)

依據(jù)《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》［2］計(jì)算，原高壓廠用變壓器B及脫硫6 kV段容量能夠滿足改造后要求。

依據(jù)廠用電接線原則，應(yīng)保證對(duì)廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，且將2臺(tái)機(jī)組之間的影響降至最低［3］。由于每臺(tái)機(jī)組只設(shè)2段脫硫6 kV段且2路進(jìn)線電源均來(lái)自相應(yīng)機(jī)組廠用6 kV C段，在運(yùn)行中存在安全隱患，且取消旁路后對(duì)脫硫裝置電氣系統(tǒng)的可靠性要求更高。本次升級(jí)改造決定將脫硫裝置6 kV備用進(jìn)線電源改為相應(yīng)機(jī)組啟備變供電，具體方案為：#3機(jī)組在啟備變封母接入主機(jī)6 kV 3C段備用電源開(kāi)關(guān)30BCA05上端封母處開(kāi)孔，進(jìn)行封閉母線T形接線［3-4］，然后將T接封母引到位于主機(jī)6 kV 3C段#13柜的脫硫備用電源開(kāi)關(guān)30BCA13柜頂，接入新增的電流互感器箱，再接入脫硫備用電源進(jìn)線母排。#13柜和#14柜內(nèi)之間的母排做鋸斷處理，母線室側(cè)壁加裝封板，使其完全隔離。新增保護(hù)電流互感器用于#03啟備變差動(dòng)保護(hù)及后備保護(hù)，參照設(shè)計(jì)規(guī)范，新增保護(hù)電流互感器的選擇與原有#03啟備變低壓側(cè)電流互感器選取一致，主機(jī)6 kV C段的脫硫6 kV備用電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)至脫硫6 kV母線電纜經(jīng)過(guò)負(fù)荷計(jì)算后，可以利用原有設(shè)備。

改造后的接線圖如圖2所示。

圖2 #3脫硫裝置6 kV廠用電改造接線

4 啟備變T形接線后的分支保護(hù)設(shè)計(jì)

#03啟備變保護(hù)采用是GE保護(hù)T35裝置，由于T35裝置已無(wú)備用電流通道且不能再增加電流插件，所以怎么實(shí)現(xiàn)新增T形接線分支的保護(hù)成為研究的重點(diǎn)。

根據(jù)二次保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定［5-6］，經(jīng)過(guò)多種方案的研究，決定實(shí)施以下設(shè)計(jì)方案。

（1）在開(kāi)關(guān)柜30BCA13上方增加保護(hù)電流互感器，將新增分支和原30BCA05分支經(jīng)由#03啟備變低電壓保護(hù)裝置F35實(shí)現(xiàn)分支過(guò)流保護(hù)，取消#03啟備變分支30BCA05的分支過(guò)流保護(hù)。

（2）#03啟備變保護(hù)低壓側(cè)分支40BCA05電流和新增40BCA13分支電流先經(jīng)啟備變保護(hù)低電壓保護(hù)裝置F35匯流后進(jìn)入#03啟備變保護(hù)裝置T35，實(shí)現(xiàn)#03啟備變差動(dòng)保護(hù)。

（3）由于原來(lái)啟備變保護(hù)出口箱的出口繼電器已經(jīng)飽和，所以將原來(lái)#03啟備變過(guò)負(fù)荷啟動(dòng)風(fēng)扇回路改由經(jīng)T35直接出口至啟備變冷控柜，在啟備變冷控柜安裝一個(gè)中間繼電器，由中間繼電器啟動(dòng)風(fēng)扇。空出兩個(gè)出口用于新增分支開(kāi)關(guān)的跳閘回路。

（4）原開(kāi)關(guān)30BCA13的保護(hù)裝置AREVE的P141保留，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)下側(cè)的保護(hù)。

這種設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了原來(lái)分支和新增分支的全面可靠保護(hù)，消除了保護(hù)死區(qū)，極大地節(jié)省了改造費(fèi)用［7］。

5 負(fù)荷優(yōu)化調(diào)整

由于#3機(jī)組脫硫裝置6 kV及380V工作段各只有一段母線，雖然脫硫裝置廠用電接線方式經(jīng)過(guò)調(diào)整，大大提高了6 kV母線的可靠性，但在母線失電等極端情況下，機(jī)組排放無(wú)法滿足排放限值的要求，故需要對(duì)脫硫裝置負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。原脫硫裝置6 kV段布置了3臺(tái)漿液循環(huán)泵、2臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)。吸收塔加高后，漿池區(qū)增加9m，第3層噴淋層與除霧器之間抬高4.6m，漿池容積由1 471m3增加到2942m3，漿液循環(huán)停留時(shí)間為3.84min。保留第1層、第2層6500m3／h噴淋層，第3層增加到11000 m3／h，并新增2層11 000m3／h的噴淋層，改造后總噴淋體積流量達(dá)到46 000 m3／h，液氣比（L／G）為22.12L／m3，3臺(tái)漿液循環(huán)泵進(jìn)行了更換。改造后5臺(tái)循環(huán)泵電源功率分別為630，630，1 000，1 120，1250 kW。對(duì)5臺(tái)漿液循環(huán)泵與2臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化組合，分段布置，確保即使一段6 kV母線失電，二氧化硫的排放質(zhì)量濃度也能達(dá)到排放限值的要求，從而保證機(jī)組正常運(yùn)行。經(jīng)分析計(jì)算，系統(tǒng)選擇#1，#2，#4漿液循環(huán)泵與#3，#5漿液循環(huán)泵分段運(yùn)行，分配達(dá)到最優(yōu)。要達(dá)到環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、國(guó)家能源局下發(fā)的《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》里面二氧化硫出口質(zhì)量濃度（標(biāo)態(tài)）35mg／m3的要求，機(jī)組不同負(fù)荷情況下、“超低排放”對(duì)相應(yīng)吸收塔入口二氧化硫質(zhì)量濃度限值見(jiàn)表1。

根據(jù)表1計(jì)算結(jié)果，參照#3機(jī)組正常運(yùn)行情況，將#1氧化風(fēng)機(jī)和#1，#2，#4漿液循環(huán)泵電源移至主機(jī)6 kV C段供電。分段運(yùn)行時(shí)，即使脫硫裝置6 kV母線失電且機(jī)組運(yùn)行在最大負(fù)荷，系統(tǒng)也能保證相應(yīng)的吸收塔入口二氧化硫質(zhì)量濃度滿足“超低排放”的要求，降低了事故發(fā)生的概率，極大地提高了機(jī)組的安全性。

本次改造同樣對(duì)380V低壓負(fù)荷進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，每臺(tái)機(jī)組新增加一臺(tái)脫硫工作變，由主機(jī)6 kV C段供電，與原機(jī)組脫硫工作段負(fù)荷互為備用。將原#3，#4機(jī)組的脫硫工作段之間的母聯(lián)開(kāi)關(guān)拆除，消除兩臺(tái)機(jī)組脫硫裝置廠用電之間的影響，提高脫硫裝置380V系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性。改造后的#3機(jī)組脫硫裝置廠用電接線圖如圖3所示。

表1 #3機(jī)組不同負(fù)荷情況下6 kV母線單段運(yùn)行二氧化硫質(zhì)量濃度限值

圖3 改造后的#3脫硫裝置廠用電接線

6 結(jié)束語(yǔ)

由于環(huán)保要求日趨嚴(yán)格，各個(gè)電廠都在進(jìn)行升級(jí)改造，但許多機(jī)組由于設(shè)計(jì)時(shí)未考慮系統(tǒng)負(fù)荷的重要性，所以廠用電配置方面不是很完善。系統(tǒng)進(jìn)行增容改造時(shí)，在保證安全的前提下對(duì)廠用電進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，既可節(jié)省改造資金，又能達(dá)到資源最優(yōu)配置。本文所述改造設(shè)計(jì)方案是在前期可行性研究過(guò)程中層層篩選后的結(jié)果，改造結(jié)果符合預(yù)期，極大地節(jié)省了改造成本。

［1］火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)：GB 13223—2011［S］.

［2］火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定：DL／T 5153—2014［S］.

［3］周鶴良.電氣工程師手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2008：891-893.

［4］譚鵬展.環(huán)保改造中廠用電系統(tǒng)調(diào)整方案的確定［J］.華電技術(shù)，2015，37（9）：63-64.

［5］火力發(fā)電廠、變電所二次接線設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程：DL／T 5136—2012［S］.

［6］電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范：GB／T 50062—2008［S］.

［7］毛錦慶.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)匯編［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2000.

（本文責(zé)編：劉炳鋒）

TK 26

B

1674-1951（2016）12-0059-03

王東亞（1983—），男，河南商丘人，工程師，從事電廠檢修管理工作（E-mail：dongya_2000＠163.com）。

2016-08-08；

2016-09-05