配合脱硫烟气旁路挡板封堵电气改造方案.docx

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配合脱硫烟气旁路挡板封堵电气改造方案

　技术工作（方案、措施、汇报、请示、总结）报告

题目：

配合脱硫烟气旁路挡板封堵电气改造方案

编写：

谢长江

初审：

审核：

审定：

批准：

2012年03月11日

1.引言

根据《中国大唐集团公司脱硫烟气旁路封堵（或拆除）管理指导意见（试行）》（以下简称《意见》）的要求，我公司脱硫需在2014年底前对脱硫烟气旁路进行封堵（或拆除），通过对高厂变进行扩容改造或对烟气挡板封堵后的电源配置及结合将进行的脱销工程，对我公司厂用及脱硫系统电源进行计算及负荷重新分配，制定可靠的电源转移及改造方案两种方式可满足《意见》要求。

2.现状分析

我公司2×300MW机组，分别于1995、1996年投产。

原设计为电除尘，无脱硫。

响应国家环保要求，大唐石门发电有限责任公司2006年、2007年分别增设脱硫系统，按煤种含硫1.2%进行设计。

2007年对#2炉除尘器后三个电场进行了布袋改造，一电场仍采用电除尘方式；2008年对#1炉除尘器进行了全布袋改造。

脱硫旁路运行时为关闭、铅封状态。

高压厂用部分电气接线方式为：

石门发电公司厂用高压母线可由启备变或高厂变供电，开机过程中由启备变供给，并网后倒为由高厂变提供电源；脱硫系统高压设备全部由单段6kV脱硫母线供电，6kV脱硫母线电源在并网后由直接接于发电机出口母线的高压脱硫变供电，同时可与另一机脱硫6kV母线进行小容量互供，停机时只能由另一机供小负荷或全停（#1机接有极小容量备用电源，仅供变压器或一台浆液循环泵）。

现开机过程中烟气通过旁路排出，并网后脱硫变带电，提供脱硫各设备所需电源，进行烟气脱硫。

综合石门发电公司现场实际情况，在脱硫烟气旁路取消后，主要存在以下几个问题：

1、因我公司脱硫6kV母线目前设计为无100%容量备用电源进线（仅在另一机开机时可以由其提供低压厂用等部分负荷），正常供电需由接于发电机出口母线的高压脱硫变提供，在开机过程中及脱硫变故障跳闸后，脱硫段失电，烟气必须通过旁路排出。

一旦旁路取消，脱硫段失电将直接导致机组非停且无法启机。

根据《意见》要求，取消旁路后，开机过程中脱硫系统必须保证正常运行，因此脱硫启动电源需从6kV厂用母线取，增加了6kV厂用电母线负荷。

2、根据《意见》要求浆液循环泵需接于不同的供电段，避免因某段电源故障导致脱硫塔浆液循环泵全部停运，目前一台机仅一个6kV脱硫段，考虑到单元机组独立性，不能双机交互设置浆液循环泵，有一台浆液循环泵需加至6kV厂用；

3、目前我公司两台机组每台机有一台容量为40000kVA的高压厂用变压器，双机共设一台容量为40000kVA启备变，经计算，目前厂用负荷分配已接近高厂变额定容量要求，6kV厂用容量已饱和，无继续增加大容量设备的空间，一旦增加容量需对高厂变进行扩容或在限制运行方式的基础上对厂用及脱硫负荷进行重新分配，否则无法满足设计规范（按换算系数法计算）。

4、脱硫6kV配电室已无扩充6kV间隔空间，厂用6kV配电室每段仅可扩一6kV间隔。

3.安全、经济性分析

由于6kV厂用容量已饱和，无继续增加大容量设备的空间，一旦增加容量需对高厂变进行扩容，否则无法满足设计规范。

因更换高厂变需投入大量资金，也可在限制启电泵（5400kW）等方式的基础上，对脱硫及厂用负荷进行再分配，以小的投资，满足脱硫正常开机过程及事故情况下的备用电源要求，确保了烟气旁路挡板封堵后机组的安全稳定运行，但此时不能完全保证机组全部负荷均可启动，需对方式做限制，不能满足复合故障的要求（如脱硫变出线故障同时一台汽泵跳闸，此时机组必须快减负荷，脱硫变出线故障同时跳两台汽泵则可能需紧急停机）。

结合现状分析和上述情况，目前如不对电气一次接线方式进行改变，则无法在旁路挡板封闭的情况下启机，故在旁路挡板封闭前，电气一次接线必须做相应改变。

4.解决问题的方案

4.1方案一：

4.1.1、对厂用6kV负荷及脱硫负荷进行重新分配，在限制启电泵的情况下，实现脱硫开机过程和事故情况下的电源供给，具体过程如下：

脱硫6kV各母线段负荷及总容量统计：

6kVI段电动机总功率为15495kW，变压器总容量7030kVA，负荷总容量为22525kVA；

6kVII段电动机总功率为11785kW，变压器总容量7315kVA，负荷总容量为19100kVA；

脱硫6kVI段电动机总功率为4030kW，变压器总容量1250kVA，负荷总容量为5280kVA;

以1号机组进行计算

1、1C电动给水泵功率5400kW，接于6kV厂用I段母线。

6kV脱硫I段总容量5280kVA；

2、1A灰渣泵电机功率560kW，1C浆液循环泵电机功率560kW。

3、磨煤机功率1120kW，在考虑增引合一后，可将6kVI段1A磨煤机转移至脱硫6kVI段，6kVII段在计算过程中（详见方案二计算过程）容量有冗余度，故引风机1B引风机扩容不影响II段正常运行，2号机则还需将2D磨煤机转移至脱硫6kVII段。

据上述资料，电源重新分配及改造分两步走

第一步，在脱硝没有实施和增引风机未合一之前，将1C浆液循环泵电机与6kVII段上的1A灰渣泵电机进行互换，改为1C浆液循环泵接6kV厂用II段，1A灰渣泵电机接脱硫6kVI段，保证浆液泵不由同一电源供给。

正常运行不受影响，在限制启电泵的基础上，厂用6kVI段仍可作为脱硫6kVI段的备用电源。

第二步，若进行脱硝改造和增引风机合一，单台引风机扩容量约为800kW，则厂用6kVI段负荷在正常运行时将超过其容量允许范围，此时需将厂用6kVI段的1A磨煤机转移至脱硫6kVI段，正常运行时，1A磨煤机由1号脱硫变提供电源，开机及事故情况下，限制电泵的启动，可实现开机过程中及事故状态下脱硫系统的电源供给。

由于2号机组在计算过程中，6kVIII、IV段均已超过允许容量（详见方案二计算过程），故在进行脱硝改造和增引风机合一时，需将2A磨煤机和2D磨煤机分别从6kVIII、IV段转移至脱硫6kVII段，以保证2号机组厂用电源正常运行。

另外，增引风机合一后，脱硫6kV的两段母线容量均减少了1800kW，因此，从厂用6kV转移一台（1120kW）或两台磨煤机（2240kW）至脱硫段，其电源开关可不进行改造，即可满足要求（原电源开关为1250A，有足够裕度），负荷转移前脱硫总容量为5280kVA，负荷转移后#2脱硫总容量5280-1800+2240=5720kVA,根据同类型机组脱硫容量比较，我厂脱硫扩容后总容量会增加约三分之一，即5760+5760/3=7680kVA，而我厂脱硫变容量为8000kVA，故在负荷转以后且脱硫扩容的基础上，脱硫变仍能满足正常运行所需。

而6kVI段在限制电泵情况下，在脱硫6kVI段发生事故时，由于总容量已超过厂用6kVI段计算容量，因此作为脱硫备用电源时，仍需进一步对厂用6kVI段上的其他设备（例如磨煤机等）进行进一步限制才能满足要求。

4.1.2、具体实施步骤如下：

4.1.2.1、1号机组实施步骤：

在厂用6kVI段增加一台脱硫备用电源出线开关（暂命名2T01），作为脱硫6kVI段的启动和事故情况下的备用电源，敷设电缆至脱硫6kVI段原干除灰来备用进线2T107开关，同时取消原干除灰2419-I过来的进线电源。

更换2T107开关为新脱硫6kVI段备用电源进线开关（原2T107开关容量不够），在2T10-I和2T107间设置快切或备自投装置（因无间隔安装进线TV，取厂用6kV母线二次电压经厂用母线侧6kV开关2T01辅助触点后作为进线二次电压）。

将脱硫6kVI段上的1C浆液循环泵与厂用6kVII段上的灰渣泵互换，分别重新敷设其动力和控制电缆。

取消脱硫6kVI段与II段的联络开关备自投，此开关仅作为#2机脱硫电源改造完前手动备用。

在增引风机合一及脱硝实施后，将厂用6kVI段上的1A磨煤机转移至脱硫6kVI段。

原1A增压风机开关作为1A磨煤机开关，敷设脱硫6kVI段至1A磨煤机的动力电缆及至集控室的控制电缆。

4.1.2.2、2号机组实施步骤：

在厂用6kVIII段增加一台脱硫备用电源出线开关（暂命名2T02），作为脱硫6kVII段的启动和事故情况下的备用电源，敷设电缆至脱硫6kVII段备用开关2T207。

更换2T207开关为新脱硫6kVII段备用电源进线开关（原2T207开关容量不够），在2T20-I和2T207间设置快切或备自投装置（因无间隔安装进线TV，取厂用6kV母线二次电压经厂用母线侧6kV开关2T02辅助触点后作为进线二次电压），同时取消脱硫6kV间联络2T012开关接线。

将脱硫6kVII段上的2C浆液循环泵与厂用6kVIV段上的灰渣泵互换，分别重新敷设其动力和控制电缆。

在增引风机合一及脱硝实施后，将厂用6kVIII段上的2A磨煤机转移至脱硫6kVII段，将厂用6kVIV段上的2D磨煤机转移至脱硫6kVII段。

2A增压风机开关作为2A磨煤机开关。

备用开关2T210作为2D磨煤机开关，增加一台脱硫2D磨煤机开关（原备用2T210开关容量不够），敷设脱硫6kVII段至2A、2D磨煤机的动力电缆及至集控室的控制电缆。

4.1.3、主设备及材料费用

1号机组所需费用估算：

设备名称

型号参数

数量

费用估算（万元）

备注

6kV真空断路器

ZN65A-12

1600A

1台

10

厂用6kVI段送脱硫6kVI段备用电源进线开关

6kV真空断路器

VD4M1212-311600A

1台

10

脱硫6kVI段备用电源进线开关

高压电缆

YJV-10kV3*120

600米

30

分两根并用，电源用

高压电缆

YJV-6kV3*25

500米

15

浆液泵与灰渣泵用

高压电缆

YJV-6kV3*70

200米

10

1A磨煤机用

控制电缆

20000米

8

保护装置换型改造

30

土建及设计费用

20

合计

133

2号机组所需费用估算：

设备名称

型号参数

数量

费用估算（万元）

备注

6kV真空断路器

ZN65A-12

1600A

1台

10

厂用6kVIII段送脱硫6kVVI段备用电源进线开关

6kV真空断路器

VD4M1212-311600A

1台

10

脱硫6kVII段备用电源进线开关

6kV真空断路器

VD4M1212-311250A

1台

10

2D磨煤机用

高压电缆

YJV-10kV3*120

600米

30

分两根并用，电源用

高压电缆

YJV-6kV3*25

500米

15

浆液泵与灰渣泵用

高压电缆

YJV-6kV3*70

400米

20

2A、2D磨煤机用

控制电缆

20000米

8

保护装置换型改造

30

土建及设计费用

20

合计

153

通过以上汇总，两台机脱硫烟气旁路挡板封堵后电源重新分配改造，所需的费用共计133+153=286万元

4.2方案二：

4.2.1、为满足《意见》所提出的取消脱硫烟气旁路的各项要求，考虑对现高厂变进行扩容换型改造，同时考虑取消脱硫变，分别在两段厂用6kV母线扩充间隔。

将6kV脱硫段连接至一段厂用6kV母线，转移脱硫全部负荷至6kV厂用，其中一台浆液循环泵接至另一段厂用6kV母线；或在浆液循环泵位置将原有脱硫6kV母线分开，脱硫6kV母线改为分段母线方式，两段厂用各带一段，每段均有浆液循环泵。

考虑脱销将引起引风机扩容，按增压风机同引风机合一及新增部分脱硫和脱销负荷初步估算，单台高厂变容量须从原来40000kVA增容至60000kVA方能满足所需，高厂变分支断路器可能也需更换。

原100%启备变不做改动，变为66.6%启备变，厂用电发生切换时通过同时自动切除部分负荷确保电机自启动成功。

计算过程

以1号高厂变进行计算，目前我公司1号高厂变总容量40000kVA，分支容量20000kVA，通过换算系数法，在变压器总容量不变的情况下等同如下参数：

1、6kVI段所允许带电动机最大容量为：

20000-7030*0.7=15079kW15079/1.1=13708kW

目前6kVI段电动机实际计算容量：

（2200+5400+315）*1+（16850-2200-5400-315）*0.85=15509.75kW

13708<15509.75,6kVI段电动机计算容量已大于允许容量，不能再增加设备。

2、6kVII段所带电动机允许最大容量为：

20000-7315*0.7=14879.5kW14879.5/1.1=13526.8kW

目前6kVII段电动机计算容量：

（2200+315）*1+（11785-2200-315）*0.85=10394.5kW

容量冗余：

13526.8-10394.5=3132.3kW

考虑一台560kW浆液循环泵加至6kVII段，则引风机可扩容容量可容许为2572.3kW。

基本满足要求

3、6kVIII段所允许带电动机最大容量为：

20000-7650*0.7=14645kW14645/1.1=13313.6kW

目前6kVI段电动机实际计算容量：

（2200+5400+315）*1+（15495-2200-5400-315）*0.85=15509.75kW

13313.6<15509.75,6kVIII段电动机计算容量已大于允许容量，不能再增加设备。

4、6kVIV段所带电动机允许最大容量为：

20000-12815*0.7=11029.5kW11029.5/1.1=10026.8kW

目前6kVIV段电动机计算容量：

（2200+315）*1+（13450-2200-315）*0.85=11809.75kW

10026.8<11809.75,6kVIV段电动机计算容量已大于允许容量，不能再增加设备。

综上所述，考虑引风机为每段一台，已无法在6kV厂用增加设备，建议取消脱硫变，转移脱硫全部负荷至厂用，考虑脱销及脱硫扩容和引风机扩容，对高厂变进行改造换型，将高厂变容量从40000kVA扩容至60000kVA可满足要求。

4.2.2、具体实施步骤

取消脱硫变，对高压厂用变压器进行换型改造，厂用6kV母线扩充间隔。

将6kV脱硫段连接至一段厂用6kV母线，转移脱硫全部负荷至6kV厂用，其中一台浆液循环泵接至另一段厂用6kV母线；或在浆液循环泵位置将原有脱硫6kV母线分开，脱硫6kV母线改为分段母线方式，两段厂用各带一段，每段均有浆液循环泵。

考虑脱销将引起引风机扩容，按增压风机同引风机合一及新增部分脱硫和脱销负荷初步估算，单台高厂变容量须从原来40000kVA增容至60000kVA方能满足所需，高厂变分支断路器可能也需更换。

原100%启备变不做改动，变为66.6%启备变，厂用电发生切换时通过同时自动切除部分负荷确保电机自启动成功。

4.2.3、主设备及材料费用：

设备名称

型号参数

所需费用估算（万元）

备注

高压厂用变

60000kVA

组别：

D，d0

变比：

20/6.3-6.3

600

保护装置换型

50

新增两台开关及动力电缆

50

如高厂变分支断路器需更换增加20万

土建及设计费用

50

合计

750

通过以上汇总，两台机脱硫烟气旁路挡板封堵后进行高厂变扩容改造所需的费用共计750*2=1500万元

5.结论

通过综合分析，在限制电泵启动等方式的情况下，对厂用6kV及脱硫6kV的负荷进行再分配，可以在尽量少的资金下，确保脱硫烟气旁路封堵后的脱硫系统电源供给，给机组的稳定运行提供了很好的保障，但此时不能完全保证机组全部负荷均可启动，需对方式做限制，引入新的安全风险，不能满足复合故障的要求（如脱硫变出线故障同时一台汽泵跳闸，此时机组必须快减负荷，脱硫变出线故障同时跳两台汽泵则可能需紧急停机或在快减负荷同时切除电泵同段母线的循泵、引风机、磨煤机后启电泵）;而更换高厂变无新增安全风险，但投资巨大，综合考虑推荐按方案二进行脱硫电源的改造。