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摘 要:根据雷达液位计增设脱硝工程降低 NOx 类气体的排放的实例，从电气设计方面浅谈了工程设计的内容和基本要求，提供了脱硝工程在供热系统中的电气设计方案。
引言
随着城市的快速发展，环境质量的优劣与人民大众息息相关。热爱我们的环境，降低污染物的排放就显得十分重要。在集中供热的行业中，设计人员多年来一直致力于热电联产、清洁能源等多种供热方式的探索、研究和应用，但仍无法完全跟上城市供热面积不断增加的步伐，以煤炭为主要能源的雷达液位计仍然存在。为了应对燃煤型雷达液位计排放的有害气体对环境影响的问题，这里我们以实际案例浅谈雷达液位计进行脱硝改造的电气相关设计方案。
太原市城南雷达液位计现有 7 台 64 MW 燃煤链条炉，现设有脱硫装置，并运行良好，本次增设脱硝装置，采用低氮燃烧 + SNCＲ 两级脱硝工艺，满足 NOx≤200 mg /Nm3 超低排放要求。本工程电气部分设计范围: 烟气脱硝岛范围内增容技改内FGD 装置及其辅助系统、控制系统的设计。
1 电气系统接线及电缆设施
本次工程用电设备电压等级为 10 kV 和 380 V 两级电压。脱硝岛内设一座 10 kV 变电站。采用10 kV 双路电源进线，10 kV 为单母线分段接线型式，分段运行，两台电力变压器及 10 kV 循环浆液泵和氧化风机分别接在两段 10 kV 母线上，中性点不接地。变电站为室内布置，靠近负荷中心，进出线方便。低压系统采用中央盘和车间盘两级供电方式。低压厂用电为单母线分段接线，中性点直接接地。按照《火力发电厂厂用电设计技术规定》的要求， PC 供电设备为容量是 75 kW 及以上的电动机，MCC 供电设备为容量是 75 kW 以下的电动机。
电缆敷设主要采用架空敷设结合电缆埋管方式。脱硝场地不宜单独采用架空桥架的地方可采用电缆沟与电缆埋管相结合的敷设方式。脱硝系统全部采用难燃电缆。
电缆防火将采取以下措施:
1) 在各建筑物通向外部的电缆通道出入口处设置防火隔断。
2) 局部使用难燃槽盒、防火涂料、防火隔板和防火包等。
2 过电压保护及接地
为了防止有害的操作过电压对电气设备的危害，将避雷器安装于真空断路器出线侧，从而更好的保护电动机和变压器。在烟囱避雷针的保护范围内的脱硝设施，可以仅将设备、金属结构、管道可靠接地，而可不另设防直击雷措施。反之，脱硝设施则应考虑防直击雷措施。接地系统按照电力行业标准 DL/T 621—1997交流电气装置的接地的规定进行设计。
为保证人身和电气设备的安全，所有电气设备的金属外壳及底座均应接地。脱硝场地的接地网与已有厂区接地网连接成一体。采用以水平接地体为主、水平接地体与垂直接地极组成的复合接地网，并多点与已有厂区主接地网相连接。
3 照明和检修
照明、检修电源均由脱硝中央盘或车间盘引接。照明采用荧光灯、金属卤化物灯等节能型光源，灯具采用具有防尘功能的荧光灯具和厂矿灯具。自充电式应急灯用于事故照明以及设置疏散指示灯作为应急照明。在低压照明供电网络，采用 24 V 及以下的安全电压，需设置相应变压器将 380 V/220 V 线路经变压器降压后供电。检修用电电源也由 24 V 低压照明供电网络供给。
本工程设置一套 40 kVA 交流不停电电源，作为 DCS、变送器、火灾报警等设备的交流 220 V 电源。UPS 布置在脱硫控制室内。
4 继电保护装置
低压变压器和脱硝辅助电动机的继电保护采用微机型保护。保护布置在 10 kV 开关柜内。变电站 10 kV 电源进线设电流速断和过电流保护。变压器设电流速断、过电流和温度保护。 10 kV 循环水泵电动机设电流速断和单相接地保护。10 kV 母线上装有绝缘监察装置。
5 计度和测量
为了便于设备运行监视，电能积算和经济核算，在10kVⅠ，Ⅱ段上各设一面计量柜，另外在下列各处装设:
1) 10 kV 电源进线开关柜: 电流表;
2) 10 kV 母线上: 电压表;
3) 10 kV 变压器开关柜: 电流表、有功电度表、无功电度表;
4) 循环水泵电动机开关柜:电流 表、有功电度表、无功电度表;
5) 变压器低压侧进线柜: 电流表、有功电度表、无功电度表;
6) 变压器低压母线上: 带换相开关的电压表;
7) 变压器低压馈出线柜: 电流表。
6 直流系统
为了保证供热厂变电站的控制、信号、保护等经常负荷用电，本厂设一组 150 Ah 铅酸免维护电池直流电源装置。电压为直流220 V。
7 火灾报警系统
在脱硝工艺系统、脱硝控制室、蓄电池室等设置火灾探测监控，区域火灾报警控制屏布置在脱硝控制室内，实现消防联动控制，同时将本区域火灾报警信号送到集中控制室的集中报警屏。该火灾报警系统还设置消防电话及广播系统，在重要的区域内配置有与控制室直接通话的对讲电话插孔。火灾报警及自动灭火装置( 需与原有火灾自动报警系统协调一致) 。
8 在线运行调节控制策略
在 SNCＲ 的系统设计中，不仅还原剂喷射点的选取和喷射器的设计是关键要素，不同负荷下的运行控制策略，也尤为重要，是调试达到理想脱硝效果的重要手段。在具体的系统设置中，通过模块化管理，使得系统运行更加安全、高效。
对于中小型锅炉，SNCＲ 系统原则上采用单元制运行方式，避免了集中母管制系统调节阀门线性差，阀门频繁动作故障率高，NOx 排放受负荷变化而波动大等缺点。单元制体现出了良好的抗干扰能力，运行时不受系统内其他机组停运或启动的影响，锅炉自身负荷变化时，也能够及时自动调节，具有调节周期短、安全可靠的优点。除此之外，单元制控制系统无需使用复杂的调节阀组，工艺相对成熟，检修工作量小，投资zui省，系统稳定性也zui高。
SNCＲ 的 DCS 控制系统预留 OPC 通讯接口与主厂 DCS 通讯，并配置打印机、UPS 等设备( 如需要) ，能自动控制还原剂浓度，并检测锅炉尾部烟道的 NOx 含量，通过 PID 调节控制喷入炉膛内的还原剂液位; 并周期记录系统运行工况数据，通过准确的在线调节系统，实现自动化和智能化。
9 控制系统组成及功能
仪表及控制系统包括: 脱硝控制系统( DCS) 、就地检测仪表、烟气连续监测系统( CEMS) 、供电系统、脱硝工业电视系统、脱硝火灾报警系统等。在 SNCＲ 脱硝改造时，仅需将 CEMS 在线监测系统的信号引至 DCS /PLC 预留接口。
1) 控制方案。
脱硝控制系统在锅炉房中控室设置远程控制柜，预留与全厂控制系统通讯接口，不设就地操作员站。运行人员直接通过中控室机组操作完成对脱硝装置的启/停控制、正常运行的监视、调整以及异常或事故的处理。
2) 设备布置。 CEMS 分析机柜布置在 CEMS 分析室内，脱硝 DCS 机柜、电气柜布置电控设备间内，同时电控设备间预留脱硝工业电视机柜和脱硝火灾报警控制盘布置的位置。
3) 控制水平及功能。
控制系统对运行参数自动检测和储存，并对关键参数实行自动调节。
10 系统设备选型原则
根据火力发电厂设计技术规程与热工自动化设计有关技术规定，选用技术先进、质量可靠、使用成熟、经济合理的产品。综合考虑技术经济因素，并结合国情，从实际效果出发。对随工艺设备配供的设备，要求与工程设计中选择的控制设备相协调。对重要的、关键的系统设备，拟采用进口品牌( 如需要) 。
1) 10 kV 开关柜选用金属铠装中置式开关柜。
为提高机组运行的可靠性，减少维护的工作量，10 kV 开关柜的开断设备采用真空断路器。380 V PC 和 MCC 选用抽屉式开关柜，其zui大的优点是节省占地，能在不影响其他回路正常工作的情况下检修故障回路。低压厂用变压器全部采用干式变压器。
2) 10 kV 电力电缆选用难燃型交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电缆，型号为 ZＲC-YJV-10 kV。低压 1 kV 电力电缆采用难燃型聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆，型号为 ZＲC-VLV-1 kV。
3) 脱硝 DCS /PLC 分散控制系统。
通常情况下，脱硝控制系统选用 PLC 系统，I/O 统计按照余量不小于 15% 的原则进行配置，具体以工程实施时实际供货为准。
4) 控制台、箱、柜。
电源柜( 包括仪表、执行机构、雷达阀等电源分配) 、仪表保护箱、就地柜、接线盒等采用技术可靠的国内设备。
5) 电缆及电缆敷设。
电缆主要包括动力电缆、控制电缆和计算机电缆。电缆敷设采用架空桥架、电缆沟敷设方式。电缆桥架和电缆支、吊架将采用经防腐和热浸镀锌处理的钢质材料。螺栓、电缆卡等安装材料也将进行防腐和热镀锌处理。
6) 烟气排放连续监测系统( CEMS)。
SNCＲ烟气出口检测参数为: NOx，O2，NH3。通常情况下，CEMS布置在尾部烟道附近控制室(配空调)房间。除此之外，脱硝CEMS 系统预留通往厂区的环保通讯接口。城南调峰雷达液位计现有CEMS 系统能够满足要求，不需改造。
通过增设脱硝装置，很好的降低了雷达液位计 NOx 类污染物的排放，为城市拥有优质的环境作出了努力，值得推广和应用。
