天津平高智能电气有限公司天津300304
摘要：随着用电量的逐渐增加，现代我国的发电种类多种多样，但是占比最大的还是火力发电。至2017年我国火电发电量达到45133亿千瓦时，占全国当年发电总量的70.92%，如今很多大型钢铁厂、化工厂、热电联产工程亦需依靠火力余热发电，而火力仍主要依靠传统的煤炭资源，煤炭在燃烧的过程中会产生大量的二氧化碳和尘、二氧化硫及氮氧化物等污染物，对环境造成了较大的威胁，随着国家对环保重视程度的不断提升，热电厂脱硫工程成为电力环保中重点关注领域之一。由于脱硫、脱硝在程序流程和控制思路上大体相似，本文仅对热电厂脱硫工程电气及自控设计进行分析。
关键词：脱硫；电气设计；自控设计
一、概述
某热电厂10万吨/年粘胶配套石灰石-湿法脱硫系统工程，主要工程内容包括烟风系统、吸收塔系统、脱硫剂制备及供给系统、石膏脱水系统、工艺水系统、压缩空气系统、疏放浆液系统、电气系统、DCS控制系统、新建工艺脱水楼1座、新建脱硫塔区厂房1座等。热电厂脱硫工程的工艺、生产设备，其运行状况将直接影响整个热电厂脱硫系统安全、高效运行。进一步提高电气、自控的设计和实施水平就显得格外重要。热电厂脱硫工程电气及自控设计一般包括：工程范围内用电设备供配电设计、防雷及接地设计、分散控制系统DCS系统配置、仪表设备、烟气分析仪配置等。
二、电气设计
1、电气设计范围及内容
根据工艺专业提供的用电设备，按照国家有关电气专业设计规范及标准进行本工程电气设计。以10kV进线电缆终端为界，具体设计内容包括：10/0.4kV干式变压器、低压开关柜、防雷接地、电缆敷设设计。
2、电源及电压
本工程工作电源电压等级为10/0.4/0.23kV，10kV电源的引接方式：直接从高压厂用工作母线引接至10/0.4kV干式变压器，0.4kV脱硫交流保安母线段由主厂房交流保安电源供电。
3、低压开关柜
本工程所有低压开关柜型为GGD型开关柜，进线柜采用框架式智能断路器。各类用电设备配置GGD型低压开关柜，防护等级不低于IP40，并配有门锁防止误操作。所有的电机/泵具备远方/就地两种控制方式，当在就地控制方式时，能够在低压开关柜/控制箱上面实现启/停控制；当在远方控制方式时，能够在DCS控制室进行远控操作，并且能够根据需要随时投入自动控制运行。
4、计量与功率因数
本工程不装设用电计量仪表及无功功率补偿器。
5、线路敷设
电缆敷设主要采用穿电缆沟、桥架敷设。室外电缆沟在进入建筑物处设置防火分隔。电缆沟内需采取防水措施，其底部排水排水沟的坡度不小于0.5%，并设置集水坑。电缆构筑物中电缆引至电气柜、盘等开孔部位，电缆贯穿隔墙、楼板的孔洞处需实施阻火封堵。电缆桥架选用耐腐蚀性的刚性材料，或采取防腐处理。电缆桥架水平敷设时距地面的高度不小于2.5m，垂直敷设时距地面1.8m以下部分须加金属盖板保护。
6、防雷接地
根据计算，工艺脱水楼、脱硫塔区厂房按第三类防雷建筑物的防雷措施设计。接闪带：在建筑物女儿墙压顶及不上人屋面上暗敷φ10热镀锌圆钢作暗装接闪带，在上人混凝土屋面暗敷镀锌圆钢φ10作暗装接闪带。建筑物采用钢筋混凝土屋面、梁、柱、基础内的钢筋作为引线下和接地体。设置人工接地体将脱硫塔本体柱底与接地网可靠连接。脱硫塔利用金属塔体作为接闪器和引下线。为防止雷电波侵入，所进有出建筑物的电缆的金属外皮，管道以及各种金属设备均应就近与防雷接地装置可靠连接；金属屋面、金属构架以及屋面上各种金属设备、金属管道均应就近与接闪装置可靠焊接。本工程采用综合接地系统，即防雷接地，交流工作接地，电气保护接地和弱电设备的所有接地共用接地装置，要求接地电阻小于1欧，若达不到要求，须增加人工接地体及敷设接地线。
7、抗震设计
本项目所在地区抗震设防烈度为7度，变压器、高低压配电箱（柜）、设备箱（柜）、灯具等设备的安装、线路敷设按GB50981-2014《建筑机电工程抗震设计规范》第7章要求采取抗震设防措施。
三、自控设计
1、DCS系统配置
脱硫系统的全部设备根据环保部门的要求统一纳入DCS控制。
在脱水工艺楼控制室内设置一台DCS柜，用于脱硫系统内的浆液循环泵、氧化风机、吸收塔石膏排出泵、除雾器水泵、工艺水泵、电动阀等设备的自动控制，设备和供配电系统的运行状态采集、工艺检测仪表的实时检测数据上传等，将采集的数据与信号通过硬接点信号传至脱硫控制室内，当在远方控制方式时，在控制室进行远控操作，并且能够根据需要随时投入自动控制运行。预留MODBUS-RTURS485硬件接口,作为与真空皮带系统以及多功能仪表的通讯接口，以便将真空皮带系统及多功能仪表的运行参数纳入本脱硫DCS系统进行监控。在脱硫控制室内设置操作员站和工程师站，配备工业计算机两台。主要功能为接收控制层传送来的各工段的工艺参数及设备状态。计算机动态显示生产过程，各种工艺参数趋势图，为生产管理提供依据。
脱硫DCS系统与热电厂中央控制室之间通过100M工业以太网进行数据通信和信息交换，通讯介质为光纤。
2、仪表设备选型
根据工艺流程控制和监测点的要求，按工艺流程配置以下必需的在线检测仪表。包括：压力变送器、压差变送器、温度变送器、液位变送器、管道电磁流量计、粉仓料位计、PH计等。仪表的选型主要考虑其工作环境的适应性，所有可能与腐蚀介质（石灰石浆液、石膏浆液、滤液、废水）接触的设备、部件都需要具有防腐，应能耐受浆液腐蚀，且具有优异耐磨性能和良好强度。由于本工程处于某，根据气候气象资料，极端最低温度达到-22.3℃，故需对放置于室外的仪表控制箱及相应仪表导管等进行电伴热保温。一旦传感器失灵，再好的控制系统也无济于事，仪表均选用工业级在线式仪表，根据安装环境的要求具有相应的防护等级，并注意仪表选型的可靠性和性价比，其输出信号与DCS兼容。
3、烟气分析仪
脱硫塔出口设计烟气分析仪，测量参数至少有温度、压力、流量、H2O、O2含量、SO2含量）。脱硫塔出口设计烟气分析仪通过电子计算机电缆将各信号接入脱硫控制室DCS系统。烟气分析仪放置在就地的分析小屋内，并预留环保监测的接口。
4、弱电防雷
脱硫系统中所有由室内引出室外的通信电缆、信号电缆及仪表的电源电缆，均在电缆两端设置与工作电平相匹配的浪涌保护器。屏蔽电缆的屏蔽层需可靠接地。仪表箱外壳，金属穿线管，电缆屏蔽层，浪涌保护器接地端均应以最短距离与等电位联接端子排联接。弱电系统防雷接地与低压配电系统保护接地共用接地装置，要求接地电阻不大于1欧。
四、零排放工艺的研究与应用进展
1、预处理技术
零排放脱硫废水的主要处理技术为预处理技术，其主要起到的作用是去除脱硫废水内部的悬浮物、调节ph值，软化废水和去除难以处理的重金属物。传统的脱硫废水在发展过程中正逐渐地应用预处理技术，并且与其他处理工艺相结合，形成良好的处理方案。预处理技术在脱硫废水的处理中，将微生物处理、化学沉淀、电解等技术融入到其中，能够达到零排放的标准。在预处理技术的实际应用中，去除悬浮物主要采用的自然沉降和化学沉淀法。
2、重金属去除技术
重金属的去除量是衡量脱硫废水处理质量的关键指标。如果重金属去除的不彻底，将会影响后期脱硫废水的结晶质量。传统化学沉淀法主要是向脱硫废水中加入大量的化学物质，例如碱性物质和硫化物等，能够将其内部的重金属和盐类物质进行沉淀，达到可排放的标准。但是在实际的应用中，其处理效果易出现波动，对于低浓度的重金属物不能处理完全，导致排水中还存在着微量重金属。
结束语
本文以一个常规热电厂脱硫工程为例，描述热电厂脱硫电气及自控设计中内容和部分注意事项，为类似项目电气及自控系统设计提供了参考和借鉴。
参考文献：
[1]DL/T5196-2016火力发电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统设计规程[S].
[2]侯玉彬,张格梅.火电厂脱硫电气自动化系统建设研究[J].基层建设,2017(21).