超净脱硫改造电气设计方案的分析

吴小平

（北京清新环境技术股份有限公司，北京 100142）

根据最新《火力发电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》对火电机组污染物排放指标的要求，燃煤电厂为满足“超净排放”要求，烟气脱硫改造工程需要技术改造升级。现以某发电厂一期2×500MW 燃煤机组石灰石-石膏湿法烟气脱硫改造项目为例，对项目中的电气主接线设计进行了分析，提出几个FGD电气系统的设计改造方案，分析其优缺点。

1 电厂电气原主接线方案

某电厂一期现安装2×500MW台发电机组，1#、2#机组均采用发电机—变压器组单元接线，经主变压器升压至500kV后接入厂内500kV母线。

1#、2#机 组 分 别 设 置1台 容 量 为63/31．5-31．5MVA高压厂用有载调压分裂变压器，1台容量为25MVA高压脱硫有载调压双卷变压器。厂用变压器电源由发电机出口T接。

高压厂用分裂变压器的两个二次绕组分别接6kV A、B段母线供电。高压厂用双卷变压器接6kV 脱硫段母线供电。

厂用电压为6kV和380V两级电压。低压厂变成对设置，互为备用（暗备用）。两个低压母线段分别对应于6kV A、B段母线。

一期1#、2#机组脱每台机组分别设一段6kV脱硫母线，采用单母线接线。单元机组脱硫负荷及低压脱硫变压器接于各自6kV脱硫段母线上，高压公用脱硫负荷分接于2个脱硫母线段上。

每台机组6kV脱硫电源由对应的一台高压脱硫变供电，同时，每台机组的6kV脱硫段从另一台机组的主厂房6kV段各引接一回路电源，作为备用电源。

1#、2#机组分别设一低压脱硫PC段，两段PC段之间设置联络断路器。对应每一脱硫PC段设置1台低压脱硫变供电，2台低压脱硫变采用互为备用方式。低压脱硫变压器电源由对应机组6kV脱硫段引接。

每台机组设置一段保安MCC，保安段电源分别引自脱硫PC段和保安变压器，保安变压器容量为630kVA，其电源引自由启动/备用变供电的主厂房6kV公用段。同时两机组设有工艺楼MCC。MCC采用双电源供电，分别由两机组脱硫PC段各引接一路电源。

2 改造方案

方案设计的改造原则要保证厂用电系统运行的安全可靠性、灵活性，利于运行维护管理，利于长远发展。在考虑安全可靠基础上，充分利用现有系统和设备，尽量减小对原有设施的改动，降低工程造价。脱硫系统改造方案如下。

（1）1#、2#机组主厂房6kV系统。本期#1、#2机组将进行引增合一改造，每台机组1台增压风机3100kW拆除，2台4100kW引风机更新为7500kW后，仍利用现回路开关柜进行改造，共改造4面柜。

（2）脱硫6kV系统。每台机组新增3台315kW氧化风机和1台280kW真空泵接在脱硫I段（II段），共需要4面真空接触器FC柜，可利用现900kW浆液循环泵FC柜1面，并新增FC柜3面。新增2台1250kW循环浆液泵，接在脱硫I段（II段），需要真空断路器柜2面，可利用现增压风机真空断路器柜1面，并新增真空断路器柜1面。另两机组共新增1台1250kW球磨机接在脱硫II段，2#机组需新增2面真空断路器柜。

3 厂用变压器容量校验

根据《火力发电厂厂用电设计技术规定》采用换算系数法对厂用电负荷进行计算。初步核算，改造后主厂房6kV计算负荷超过现有高厂变分支绕组31．5MVA额定容量，最大分支绕组负荷为1656．95kVA。为避免变压器过负荷，可采取更换变压器或将部分负荷迁移到其他电源供电措施，如迁移至公用段或脱硫段。考虑机组单元制要求，可迁移的公用负荷容量小，不足以使负荷降到变压器额定容量以下。

实际上，虽然1#、2#变压器所带负荷已超出其额定容量，但超出的容量不大，不到分支绕组额定容量5．26%。由于各分裂绕组的负荷计算容量，是基于分接在A、B两段上的互为备用的双套负荷全部由一个分裂绕组带时情况，即A或B段退出时的情况下且机组满负荷运行，汽动给水泵停运时才会发生。在实际运行中，这种概率是非常小的，一般不会出现变压器过负荷情况。另外，实际运行负荷容量往往也小于计算负荷。故在变压器分支绕组计算负荷略超出其额定容量情况下，一般不会出现变压器过负荷情况，因此，变压器更换方案不予考虑。为节省工程成本，也暂不进行负荷迁移。

4 脱硫厂用电源可靠性分析及电气设计方案比较

现1#、2#机组脱硫6kV母线及380V PC 母线为每个机组一段，因所有负荷均接在同一母线上，当母线故障必将引起相应机组停运。现1#（2#）机组6kV脱硫段分别由1#（2#）脱硫变和2#（1#）机组6kV厂用母线段各引接1回电源，共两回电源供电，互为备用。现有脱硫厂用电系统可靠性较低，因机组所有脱硫负荷均接在同一母线上，当母线故障则将引起机组停运。但机组当汽动给水泵停运，电动给水泵运行时，高压厂用变压器容量已饱和，则起不到对另一台机组脱硫备用电源作用。此时，若另一台机组高压脱硫变退出，将造成机组停机。

同样，现1#、2#机组低压脱硫段为每机一段，因所有负荷均接在同一母线上，当母线故障则将引起机组停运。同时，两段低压脱硫母线共设置2台低压脱硫变供电、采用互为备用方式，当任一台低压脱硫变退出时，另一台低压脱硫变可带两台炉脱硫负荷满负荷运行。每台低压脱硫变压器电源由相应机组脱硫6kV母线引接，为备用方式，可靠性较低。

为增加脱硫系统运行可靠性和灵活性，可采取如下优化方案。

方案一：脱硫6kV母线在现有高压脱硫变1回电源供电基础上，再由另一台高压脱硫变引接第二回电源（原来由机组6kV厂用电引接的备用电源仍保留，作为紧急备用电源）。现脱硫6kV母线由单母线改为单母线分段接线，并将双套辅机调配在两个半段上。同时，与之对应的低压脱硫段也相应由单母线改为单母线分段接线，并将双套辅机适当调配在在两个半段上。现1、2号机低压脱硫段间母联开关取消，每台机增设1台低压脱硫变，与现有1台低压脱硫变互为备用。由于在此方案下，现两台2500kVA的变压器富裕容量非常大，考虑为后期废水零排放改造预留容量，因此，需要将现有两台2500kVA变压器改接为对同一台机组脱硫段供电。另设置2台1250kVA低压脱硫变对另一台机组脱硫段供电。

6kV脱硫段需增加母联开关柜、第二回脱硫变电源柜和PT柜。低压脱硫段需增加母联开关柜、第二回低压脱硫变电源柜和必要的配电柜。

从电厂现有条件看，现有高压脱硫配电间布置新增母联设备及电源进线设备较困难，需要利用配电间上层房间布置。两层设备通过共箱母线连接。现有低压脱硫配电间没有布置新增设备位置，需要利用隔壁间送风机变频器间增设二层房间布置。根据布置条件采用共箱母线、或电缆连接。

方案二：两台脱硫变改为互为备用运行方式。将主厂房1、2号机高压脱硫总段通过联络开关进行连接。当任一台脱硫变退出时，另一台脱硫变可带两台炉脱硫负荷满负荷运行。

两台机组脱硫总电源段增加1面母联断路器柜和1面隔离触头柜，现有脱硫总电源段间布置可以满足新增开关柜布置需要。由于现场条件限制，两段母线之间的连接采用电缆方式。

方案三：可将双套辅机的电动机采用交叉供电方式分接在两台机组脱硫母线段上。当6kV母线故障时，可保证脱硫系统低效率运行，不至引起机组停机。

综合比较，方案三不利于机组的单元制，不予推荐。方案一单元性强、可靠性较高，持续性更好，为后期废水零排放改造预留有容量。但对现有设备改动较大、增加土建工程量、费用高。从电厂现有条件看，方案二比较容易，改造工程量不大，满足本次改造需求，所增加费用不大。但运行灵活性、可靠性较低。从长远发展看，秉持可持续发展和安全第一的宗旨，最后，电厂选用了方案一。

5 结语

通过实际案例对改造项目电气几种方案优缺点进行比较分析，在以后的改造项目中，可根据实际情况选择合适的方案。基于脱硫工艺系统的变化，电气系统设计既要满足现有规范标准，又要结合脱硫系统的特点进行改造优化，在满足暂时需要的同时节约改造成本，在条件允许的情况下再考虑长远的发展，合理规划，使电气系统设计更趋完善和实用，工程造价也会更适宜。

[1]电力规划设计总院．DL/T 5153-2014，火力发电厂厂用电设计技术规定[S]．北京：中国计划出版社，2014．