烟气脱硫工程电气设计

烟气脱硫工程电气设计
摘要：本文介绍了炼铁厂球团烟气脱硫工程的电气供配电设计及自动化控制系统，旨在为此类环保项目的电气设计及应用提供借鉴作用。

关键词: 环保；脱硫；供配电；控制系统
环境保护是各国政府和社会广泛关注和重视的课题，钢铁企业工业污染排放
更是有着相应标准的制约。

本工程旨为贯彻落实“节能环保回头看”的指导思想。

在技术可行、投资可控的原则下，制定适度严格的环保设计标准，减少烟气中粉
尘排放浓度和排放总量，以此达到相对应的环评标准。

此项目电气设计内容主要
包括供配电系统及整个脱硫除尘系统的自动化控制设计，此项目自投产以来，运
行情况正常。

1 供配电系统
1.1高压配电系统
本工程采用高压10kV单回路供电，供电电源取自原有高配室的高压柜。

总装机功率为6553kW，其中10kV脱硫引风机一台为5000kW，低压容量约为1553kW；负荷估算约7700kVA。

脱硫设施设置电气楼一座，内设脱硫高压配电室，配置一套10kV开关柜及一套水电阻起动装置。

10kV高压柜采用中置式铠装高压柜，真空断路器，采用数字
式微机保护装置。

高压柜内设置电力计量。

10kV配电装置给一台脱硫引风机和一台脱硫干式变压器供电。

脱硫引风机装
机功率为5000kW，设置一套水电阻起动装置。

采用直流操作，直流电压系统为DC220V。

为解决脱硫高压增压风机功率因数低的问题，在脱硫电气室对脱硫引风
机采用就地功率因数补偿措施，补偿容量为1700kvar，补偿后，功率因素提高到0.9。

10kV高压供配电系统如图2所示：
图2 10kV 供配电单线系统图
1.2低压配电系统
脱硫除尘设置380V配电装置，380V系统为中性点直接接地系统，采用PC单级供电方式。

设置一台低压脱硫干式变压器，带脱硫系统装置380V低压负荷。

变压器容量为1000kVA，变压器组别为D,yn11。

低压回路控制电源采用220VAC。

脱硫系统设置一只双电源切换箱，用于旁路风挡、引风机稀油站、直流系统
及UPS系统供电。

双电源切换箱进线电源一路引自脱硫380V工作段，另一路引
自保安电源。

保安电源引自脱硫检修照明的备用电源。

脱硫除尘装置内设置一套直流系统，用于高压配电段的合闸母线、控制母线
等供电。

直流电源的容量为40Ah。

直流系统采用双电源进线，一路电源取自脱硫380V工作段，另一路电源取自双电源切换箱。

直流系统采用模块化整流装置，自带蓄电池组，并设有微机型绝缘监测装置
和蓄电池巡检装置。

脱硫高压配电柜、水电阻起动装置、干式变压器、低压配电柜、UPS柜及热
控柜等布置在新建的脱硫电气楼内，其余电气设备就地布置。

低压开关柜采用MNS柜型，短路电流为35kA，峰值电流为85kA。

其中电源进线及母联断路器采用框架智能式空气断路器，其操作机构为电动储能式操作机构。

75kW及以上电动机采用塑壳+电动机软起动器；30kW及以上75kW以下电动机回路采用塑壳断路器+接触器+电动机保护器，30kW以下电动机（除风挡密封风机、仓顶/灰库顶排气风机）采用塑壳断路器＋接触器＋过载继电器。

仓顶/灰库顶排气风机采用塑壳断路器＋接触器＋电动机保护器的配电方案。

双电源切换箱采用双电源供电，一路电源引自主厂房的保安电源，另一路引自脱硫低压段，双电源切换箱主要为旁路风档、油站控制箱等负荷供电。

低压配电回路的电气操作、信号、保护电源采用交流220V电源。

电气信号与PLC联络采用硬接线。

所有电动机馈线开关均在低压配电柜或就地控制箱上设手动控制。

重要电动机在电动机旁设就地急停按钮。

主要采集信号：电压，电流，保护动作及装置故障信号，断路器状态等采用硬接线方式送入脱硫PLC系统。

2 自动化控制系统
本工程自动化控制的范围包括：高低压电气控制、循环流化床半干法脱硫系统、布袋除尘器、吸收剂制备系统、吸收剂供应系统、工艺水系统、物料循环系统、压缩空气系统、气力输送系统等。

脱硫工艺采用龙净新型循环流化床干法烟气脱硫工艺，配套布袋除尘器，在控制室可完成整个脱硫除尘系统的监控。

整个脱硫工艺的过程信号采集和监控采用PLC控制系统来实现。

该系统为EIC 一体化控制系统，能对脱硫装置的运行参数和设备的运行状况进行有效的监视和控制。

脱硫系统的正常运行以HMI和键盘为监控手段。

控制系统包括相应的硬件和软件（系统软件和应用软件），采用Rockwell(AB) PLC系统，本系统配置一台工程师站，两台操作员站，一台打印机。

脱硫主控画面通过以太网通讯方式接入球团主控系统，能够在球团主控画面对脱硫系统进行操作。

PLC网络架构如图3所示“控制系统网络配置图”。

图3 控制系统网络配置图
脱硫控制系统与烧结机组主控制系统的数据传输主要采用以太网通讯方式，部分重要信号采用硬接线方式进行连，接口在脱硫PLC控制柜出线端子。

现场自带控制单元的设备其监控信号采用DP通讯和硬接线方式送至脱硫控
制系统。

系统主要检测内容
工艺水系统
水喷嘴进水、回水压力检测
水箱液位检测
工艺水箱进口、出口水管压力指示
高压水进水、回水管压力指示
水箱进水流量
回流水气动调节阀控制（通过调节回流水气动调节阀开度控制吸收塔出口烟气温度）
烟气系统
布袋除尘器出口烟气流量、压力、温度、湿度检测
烟气再循环调节风挡控制（通过调节烟气再循环调节风挡开度控制布袋出口
烟气流量）
脱硫塔系统
脱硫塔入口压力检测（3点）
脱硫塔出口压力检测（3点）
调节吸收塔床层压降控制（通过调节灰斗物料循环调节阀开度控制在床层压降）
仓泵输送系统
仓泵输送管压力检测
仓泵料位检测
除尘器灰斗料位检测
仓泵输送系统控制（根据灰斗的料位，开启仓泵输送系统）
吸收剂制备及供应系统
消化器温度检测
消化器进料生石灰流量检测
生石灰仓连续料位、高料位检测
消石灰仓连续料位、高料位检测
消化水泵出口流量
布袋清灰系统
吸收塔出口压力检测、布袋出口压力检测
布袋清灰控制（通过调整布袋脉冲阀喷吹，控制布袋压差）
烟气监测系统
在脱硫除尘岛入、出口各设置一套烟气在线连续监测系统，烟气在线连续监
测系统数据：
脱硫除尘岛入口监测项目：SO2浓度、O2含量、NOX浓度、流量、温度、压
力
脱硫除尘岛出口监测项目：SO2浓度、O2含量、NOX浓度、温度、压力、烟
气流量、湿度、粉尘浓度
区域计量及其他
脱硫灰仓的连续料位、高料位检测
设备间接冷却水供水总管流量（计量）
净环水池补水总管流量（计量）
压缩空气总管压力、流量（计量）
蒸汽总管温度、压力和流量（计量）
3 防雷和接地
本工程防雷按三类建筑物防雷设施要求设计，接地与设备工作、保护接地共
用一个接地网，接地极利用结构桩内钢筋，接地干线采用－40x4的热镀锌扁钢，
接地电阻≤1Ω。

脱硫区域设置独立的闭合接地网，至少有二处与球团单元的主接地网可靠电
气连接。

接地装置除利用自然接地外，还敷设以水平接地扁钢为主的棒带复合接地体，组成独立的、闭合接地网。

接地系统包括主接地网、脱硫除尘岛钢支架到主接地
网的接地连接以及脱硫电气设备的接地连接。

接地极采用热镀锌钢管（DN65
L=2500），脱硫除尘岛主接地网采用-60×6热镀锌扁钢，脱硫除尘岛钢支架到主
接地网、控制室内脱硫盘柜等设备接地线及其他室内接地干线均采用-40×4热镀锌扁钢。

电气设备外壳用黄绿双色线与接地网可靠连接，11kW及以下的设备采用6mm2的黄绿双色线，11kW以上至45kW的设备采用16mm2的黄绿双色线，45kW以上的设备采用70mm2的黄绿双色线。

接地线连接处裸露部分采用螺栓连接或焊接，焊接处作防护处理。

4 结论
在国外，干法脱硫副产物一般得到了综合利用，这样既能使脱硫副产物变废为宝，减轻了企业的环境污染，还创造了一定的社会效益和经济效益。

在中国，随着干法脱硫项目的不断采用，及国内专家对脱硫副产物的利用不断深入研究，将大大拓宽脱硫灰的综合利用领域。

本文通过对炼铁厂球团烟气脱硫项目的电气设计总结来叙述此类环保项目的电气设计方法和思路，以上仅为个人之见，欢迎各位专家指正。

参考文献
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[4] 刘洪正. 高压组合电器[M]. 北京: 中国电力出版社，2013.
作者简介
沈萍（1983-），女，上海人，本科，工程师，主要从事设计院电气设计工作。