高义钢铁有限公司15MW高温超高压煤气发电项目技术方案

15MW高炉煤气发电项目
技术方案
上海运能能源科技有限公司
2017年1月
目录
4.6电气设备及系统 (30)
4.7热工自动化 (36)
4.8通讯 (43)
8.附件
（9）附图09：电气主接线
（10）附图10：DCS控制系统网络配置图
（11）附图11：电站综合自动化系统图
4.6电气设备及系统
4.6.1发电机
发电机采用汽轮发电机，额定功率15MW。

励磁方式为：三机无刷励磁(暂定)。

4.6.2主要负荷明细(暂定)
序号名称规格数量用备10kV 50HZ
单台功率（kW）运行功率（kW）
一、锅炉系统
1 给水泵
2 1用1备1250 1250
2 引风机 1 1用1250 1250
3 送风机 1 1用450 450
二、汽机系统
4
5
三、其它
6
7
合计···
4.6.3电气主接线
1）主接线方案
本工程装机规模为1x15MW汽轮发电机组，额定电压为10.5KV。

发电机出口设置一段10kV的主母线，由该母线引出一根电缆线路就近接入变电站室内2#制氧5324柜10kV母线进行联络。

低压厂用电电压：0.38/0.22kV。

电源引自风机房低压柜，为全厂低压负荷供电，380V采用单母线。

机组的启动/备用电源由联络线倒送取得。

各级电压的中性点接地方式：发电机中性点采用不接地方式，10KV中性点为不接地方式，400V厂用电系统中性点为直接接地动力和照明共用的低压供电网络。

发电机出口10kV 配电室布置在主厂房0.00m。

电气主接线详见附图“电气主接线”。

2）发电机回路接线
发电机组经出口断路器接入10.5KV发电机电压母线。

发电机出线端设1组电流互感器，中性点端设1组电流互感器。

发电机出线端配置2组电压互感器。

3）配电装置10.5kV
10.5kV母线为单母线不分段连接。

10.5kV出口及10.5kV 母线上各装设一组电压互感器，作为计量及同期用。

4.6.4厂用电及直流系统
1)厂用电系统
厂用电系统采用10kV和380V两级电压。

高压厂用电动机由10.5KV供电，低压厂用电动机、照明和检修等低压设备由380V供电。

发电机出口电压 10.5kV
厂用低压配电电压 380VAC
操作电压 220VAC
2）直流系统及UPS
本工程发电机系统设1组蓄电池，电压为220VDC向自己的机组的直流控制负荷、热工负荷、汽机直流事故油泵、UPS负荷以及直流事故照明负荷供电。

蓄电池采用免维护型，容量为100Ah,分别布置在主厂房内。

本工程共设1套交流不停电电源系统，为DCS系统、电气、热控、通讯等重要负荷提供安全、不间断的交流电源。

交流不停电电源和配电屏布置在各自主厂房6米层的主控室内。

4.6.5电气设备布置
主厂房设有机、电、炉集中控制室、及高压配电室。

主控系统的微机保护测控屏、微机监控免维护直流电源屏、远动屏等布置在主控室内。

发电机中性点及引出线的设备布置在发电机小间内。

在主厂房内，设有厂用高压配电室，10.5KV配电装置及变频调速控制柜布置在其中。

4.6.6计量
10kV联络线电厂侧作为电量计费关口点。

配PT/CT。

4.6.7电气测量装置
测量装置按照《电测量仪表装置设计技术规程》的配置原则，将模拟量信号转化为数字量信号送入单元DCS系统，在LCD上显示。

4.6.8继电保护和安全自动装置
继电保护遵照《继电保护和安全自动装置技术规程》配置。

发电机保护均采用微机保护。

保护装置出口采用硬接线连接。

保护装置的报警信号通过DCS系统报警。

本工程采用下列自动装置：
✧微机自动调节励磁装置。

✧微机自动准同期装置
✧DCS系统可以通过通讯接口或硬接线对自动装置进行监测。

本工程采用机、电、炉集中控制室的控制方式。

为了实现机、电、炉集中管理，使集中控制室内机、电、炉的控制水平协调一致，本工程电气系统的监控进入热工专业合并的DCS系统，电气系统单独设置操作员站。

DCS系统的选型、系统配置、技术参数、性能指标等详见热控专业说明。

本工程DCS系统采用LCD监视，键盘鼠标操作的控制方式，仅在操作员站控制台上保留发电机出口断路器的紧急停机按钮。

电气系统进入DCS系统监控的元件有：发电机、励磁系统、厂用电源、单元机组机炉程控电动机、220V直流系统、UPS系统。

本工程同期系统设有带有闭锁的手动准同期装置和自动准同期装置。

同期点设在发电机出口开关柜。

4.6.9电缆选择和敷设
动力电缆和控制电缆均采用铜芯电缆，重要的消防系统、火灾报警系统、不停电电源等使用的动力电缆和控制电缆均采用耐火电缆。

10kV动力电缆的绝缘水平应为133%额定电压。

低压动力电缆的绝缘水平应为1000V，控制电缆的绝缘水平为500V。

主厂房0m部分采用电缆沟，0m以上部分采用架空桥架。

4.6.10接地
全厂接地按《交流电气装置接地》的有关要求进行设计。

对所有电气设备外壳、开关装置和开关柜接地母线、金属架构、电缆桥架、金属箱罐和其他可能事故带电的金属物的接地系统进行设计。

各级电压中性点接地方式
✧发电机出口电压为10.5kV。

✧厂用电为380/220VAC，为中性点直接接地系统。

4.6.11主要设备选择和布置
1)导体及设备选择原则
导体及设备选者遵照《导体和设备选择设计技术规定》（SDGJ14-86），并考虑以下特殊气象条件。

✧选择导体和设备的环境温度为35℃，屋外设备耐受的环境最低温度为-40℃。

✧电厂海拔高度不超过1000m,常规电气设备安全可以满足要求。

2）主要设备选择
高压开关柜选用KYN【】-10型铠装金属封闭开关柜，内配真空断路器。

低压配电屏选用MNS或GCS型低压抽出式开关柜，柜内元器件选择技术先进、质量可靠的合资或国产优质产品。

4.7热工自动化
4.7.1设计范围
本工程热工检测和控制的对象为：1×190t/h高温超高压再热煤气锅炉+1台15MW高温超高压背压式汽轮机+1台15MW发电机及其生产辅助设施。

具体分为以下子系统：
✧主厂房部分
1x190t/h高炉煤气锅炉的系统控制。

1x15MW高温超高压背压式汽轮发电机组的系统控制。

热力除氧给水的系统控制。

✧辅助车间部分
循环冷却水的系统控制。

4.7.2热工自动化水平和控制室布置
1）热工自动化水平
✧主厂房设备的控制方式
a）机组采用机、电、炉集中控制方式，设一集中控制室，控制室位于主厂房6米层。

控制对象为锅炉、汽轮发电机组、除氧给水、供水、循环冷却水。

b）本期工程机组，在汽轮机房机头附近，设置一面汽机开机盘，供汽轮机启动、停机时监测参数用。

本期工程机组采用分散控制系统（DCS），配极少量的后备停炉、机、发电机按钮。

对机组进行集中监视、分散控制、保护及辅助安全监视，使机组的自动化水平达到较高的程度。

实现上述自动化设计后，可使机组达到如下水平：
a）真正实现以操作员站为中心的机组监视与控制，使机组的键盘人员大大减少，在集控室实现每主设备1人为主，就地设少量巡检人员的运行、管理模式。

b）在机组启停、正常运行或异常工况时能自动对有关参数进行扫描和自动处理。

当参数越限时可自动报警打印。

机组事故后，可对事故前、后一段时间的追忆进行打印。

c）在集中控制室内可实现机组的启、停运行的控制，正常工况下的监视和调整以及机组运行异常与事故工况的处理。

辅助车间设备的控制方式：
循环冷却水采用的系统监控控制，除盐水制水系统采用的控制不在本设计范围内。

2）控制室布置
本项目电子设备间布置在新建汽轮机房内，操作员站和工程师站设置在原高炉鼓风机房的控制室。

具体布置详见相关专业布置图。

控制室内设置DCS控制系统的显示器、计算机。

设置热控综合盘，盘面布置汽机本体仪表TSI盘、锅炉水位监视仪表和汽包水位、燃烧视频监视器。

电子设备间内设置热工控制电源柜、DCS控制机柜和锅炉红外线火焰监测器的控制机柜等控制设备。

3）自动化系统配置及主要功能
分散控制系统（DCS）基本配置详见DCS系统配置方案图。

DCS的功能包括数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、汽机跳闸控制系统（ETS)。

汽机数字电液控制系统（DEH）、汽机监视系统（TSI）随汽机成套供货。

DEH 设有与DCS数据通讯接口；TSI与DCS的数据交换采用硬接线方式。

4）控制系统的可靠性
在选择较为先进可靠的分散控制系统的基础上并充分利用其功能之外，主要
还采取如下的可靠性措施:
✧DCS系统应具有良好的开放性并易于扩展.同时还应具有良好的防病毒入侵能
力。

✧DCS的冗余设计,DCS各个功能装置中要求通讯网络、通信接口、处理器冗余设
置。

✧DCS供货商应从安全性、符合均衡和故障分散的角度进行I/O分配。

✧DCS中重要的参量，要考虑一次元件双重设置或采取3取2、2取均方式设置，
同时考虑相应模件冗余设置。

4.7.3热工自动化功能
1）数据采集系统（DAS）
✧能连续地、及时地采集和处理机组在不同工况下的各种运行参数和设备运行状
况，，并有良好的中断相应。

✧通过彩色LCD或功能键盘，能为运行人员提供机组在正常和异常工况下的各种
相关信息。

✧通过打印机能完成打印制表、开关跳变、顺序记录、事故追忆、LCD画面拷贝
等功能。

✧DCS系统的监视范围限于对主、辅设备各有关参数的监视和处理，以下参数将
进入DCS系统：
机组启、停运行及事故处理过程中需要监视和记录的参数。

定时制表所需要的参数。

重要的风门、挡板开度及油动机行程等参数。

重要的电气参数。

2）自动调节系统（MCS）
✧MCS能满足机组在负荷至100%MCR负荷范围内，控制运行参数不超过允许值。

✧使用分散控制系统组成的自动调节系统有：
锅炉鼓、引风自动调节系统
高炉煤气流量自动调节系统
锅炉给水自动调节系统
过热蒸汽自动调节系统
除氧器水位、压力自动调节系统
凝汽器水位自动调节系统
轴封压力自动调节系统
3）顺序控制系统（SCS）
SCS系统功能为：
✧通过LCD和键盘（鼠标）对机组被控制功能组进行操作控制。

运行人员可按照
功能组启、停。

也可进行单台设备的软手操。

✧根据主设备、辅助设备及工艺系统的运行要求，构成不同的顺序控制子功能组。

子功能组至少包括以下内容：
燃气子组
鼓、引风机子组
锅炉疏水、放汽子组
电动给水泵子组
循环水泵子组
汽机油系统子组
其它控制系统子组
✧汽机505数字电液控制系统（DEH)。

基本功能包括：（以最终技术协议为准）
自动/手动升速
闭环速度控制（汽机预热/转动/升速/速度保持/自动转动到临界转速）
自动/手动同期
速度试验（103%，110%，113%）
超速保护
手动/自动不需要人工干预
✧热工保护和功能
炉有如下停炉保护：
汽包水位保护
主蒸汽压力高(过压）保护
高炉煤气速关保护
汽轮机、发电机有如下停机保护：
紧急停机
发电机一次保护
汽机有如下保护：
汽机超速
润滑油压低
轴承振动值高
手动停机
汽轮机和电厂其它保护
✧主要保护功能的冗余设计原则
专用保护的数字仪表的接点信号，应该三取二后直接用于停炉或停机。

保护系统具有防止误操作或不当操作的措施。

热工信号报警原则。

DCS监控系统内需要提供以下的声、光报警信号。

报警信号必须准确可靠。

工艺系统参数偏离正常范围
热工保护动作及主要辅助设备故障
热工监控系统故障
热工电源、气源故障
主要电气设备故障
辅助系统故障
4.7.4热工自动化配置
1）系统硬件
分散控制系统（DCS）
汽机数字电液调速系统（DEH）
2）硬手操
在操作员站台面上将布置下列单独于DCS的操作设备。

锅炉紧急跳闸（MFT）；
汽机紧急跳闸；
发电机紧急跳闸；
4.7.5热工自动化设备选择
1）分散控制系统
本工程分散控制系统（DCS）的选择在充分考察和调研的基础上，在选型时注意了以下问题：
DCS系统应具有良好的开放性易于扩展。

DCS系统应从安全性、负荷均衡和故障分配的角度进行I/O分配。

DCS 系统提供的过程优化控制和管理软件应具有良好的经济性、实用性并适合本工程的实际情况。

2）现场仪表和控制系统的选型
现场仪表和控制设备应选用成熟经验、性能良好、质量可靠的仪表和控制设备。

对于高炉煤气，考虑到安全需要，采用合资或国内质量较好的CO泄露报警仪，确保运行人员的安全。

锅炉红外线火焰检测器选用成熟技术的成套设备，以确保锅炉安全。

锅炉汽包视频监视系统选用显示器分割技术，一台显示器同时显示两边汽包水位。

变送器采用智能变送器。

调节阀电动执行器选用智能型。

电动阀门执行机构采用质量可靠的产品。

其余的一次仪表设备，选用通用性好、质量好、耐用的优质产品。

4.8通讯
为了行政管理、调度方便，设计确定在有关部门及岗位设置行政管理、调度电话，行政管理、调度电话接至钢铁厂的程控交换机系统。

调度需与上级调度系统建立通信联络线路。

为了安全生产及早发现火情，在集控室、高压配电室等处设置火灾报警装置。