大型硫磺制酸裝置余熱發(fā)電電氣技術與實踐

1、2003年第3期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁硫磷設計與粉體工程󰀁SP&BMHRELATEDENGINEERING37大型硫磺制酸裝置余熱發(fā)電電氣技術與實踐張曉祖,沈󰀁強(蘇州精細化工集團有限公司,江蘇蘇州󰀁215001)󰀁󰀁摘󰀁要:硫磺制酸裝置余熱發(fā)電是否作為企業(yè)的一個獨立電源是普遍關心的問題。介紹了余熱發(fā)電系統(tǒng)的主接線、發(fā)電配電并網、發(fā)電機勵磁調節(jié)和各種保護措施,指出余熱發(fā)電

2、是按熱電結合、以熱定電而設計的,雖不能作為一個獨立電源,但可緩解電力供需矛盾,且在外電網計劃停電時,發(fā)電機組可與外電網解列,單獨運行,實行硫磺制酸系統(tǒng)發(fā)電自保。關鍵詞:余熱發(fā)電;硫酸生產;硫磺;電氣;總結中圖分類號:TQ111󰀁16:TM617󰀁󰀁文獻標識碼:B󰀁󰀁文章編號:1009-1904(2003)03-0037-031󰀁概述蘇州精細化工集團有限公司現有2套硫磺制酸裝置,設計能力分別為300kt/a和180kt/a,配套余熱抽凝式汽輪發(fā)電機組共5套,機組功率分別為1套1500kW和4套3000

3、kW,總裝機容量為13500kW。系統(tǒng)實際運行發(fā)電負荷為11000kW,從1999年9月至今,三年間累計發(fā)電2.7󰀂108kW h,并給其他車間提供0.5MPa的低壓蒸汽,很好地解決了硫酸生產中的余熱利用問題,創(chuàng)造了良好的經濟效益和社會效益。2󰀁2󰀁主接線和發(fā)電配電并網公司總進電源為35kV,以架空線直接進公司35kV變電所。公司設有一座35/10kV變電所,內設10000kVA變壓器。主接線如圖1示意。發(fā)電機組分別為#1發(fā)電機組(1500kW),#2、#3、4、5發(fā)電機組(均為3000kW),其中#1發(fā)電機組為備用機組。為保證發(fā)電機組穩(wěn)定運行,

4、方便操作、充分發(fā)揮效益,將發(fā)電機與電網并網運行。選用發(fā)電機組的額定電壓為10.5kV,并網方式采用手動準同期并網,利用人工操作進行轉速調整。根據電壓表、電流表和同期表的指示,待并網系統(tǒng)(發(fā)電機組)和運行系統(tǒng)的電壓、頻率相同,而同期表的轉速較慢時,在同期表指針接近紅線(同向位)的瞬間,借助同步檢查繼電器動作進行并網。為了限制并網瞬間的沖擊電流,手動準同期允許頻率差為0.050.25Hz,同時為避免非同期并網造成大電流沖擊發(fā)電機組,選用DT-1/200型同步檢查繼電器,整定動作角為20!。發(fā)電機組并網點選擇在各2󰀁余熱發(fā)電電氣工程2󰀁1󰀁主機型號余熱

5、鍋爐󰀁󰀁󰀁󰀁FRH-40/3.82-450,FRH-26/3.82-450汽輪機󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁CN1.5-35/5(1臺),C3-3.43/0.49(4臺)發(fā)電機󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁QF-1.5-4(1臺),QF-3-2(4臺)器,抗結垢性能優(yōu)異,懸浮物的去除率高,過濾強度高,經中間試驗證實,能滿足工藝指標和長期運行的要求,可在鹽鹵除硝工藝的工業(yè)裝置中運用。作者簡介:邢亞琴(1968-)

6、,女,江蘇如東人,助理工程師,從事化工工藝設計工作;胡󰀁駿(1968-),男,江蘇海安人,助理工程師,從事化工工藝設計工作。(收稿日期:2003-02-10)圖1󰀁主接線示意硫磷設計與粉體工程38SP&BMHRELATEDENGINEERING2003年第3期發(fā)電機出口真空開關柜(#101#105)上;10kV系統(tǒng)并網點選擇在35kV主變10kV側真空開關柜(100)上,并設有低頻率、低電壓、過流及功率方向等保護裝置。各10kV饋線繼電保護設速斷保護和延時過流保護。目前,我公司硫磺制酸系統(tǒng)的5套余熱發(fā)電機組總發(fā)電負荷為1050011500kW,而裝置總用

7、電荷為900010000kW,約有1500kW的有功功率富裕。這樣,余熱發(fā)電不僅能滿足公司內部正常生產的電力需要,而且還向外電網送電,為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經濟效益。由于發(fā)電機組的發(fā)電負荷大于我公司內部用電負荷,當外電網計劃停電時,就可以事先平衡10kV饋線用電負荷和發(fā)電機組總發(fā)電負荷,包括有功功率和無功功率,使10kV系統(tǒng)與外電網電流基本為零;然后解列10kV系統(tǒng)并網點開關(#100),從而使我公司10kV系統(tǒng)與外電網脫離。即發(fā)電機組自保運行,由發(fā)電機組調節(jié)公司內部10kV系統(tǒng)的電壓和頻率,使公司內部電氣設備得以正常使用,為化工裝置24h連續(xù)生產提供了保障。2 3 發(fā)電機勵磁調節(jié)每臺發(fā)電機隨機各

8、配一套可控硅裝置。該裝置為自動并聯勵磁主回路(AVR,見圖2),以維持發(fā)電機的端電壓,合理分配并聯運行的發(fā)電機間的無功負荷,提高電力系統(tǒng)的輸送功率極限;同時對發(fā)電機和勵磁系統(tǒng)的電參數進行超值限制和保護。以5發(fā)電機組為例,發(fā)電機運行前可由系統(tǒng)提供勵磁電源,即起勵。轉子勵磁電流由可控橋提供,可控橋的輸出電壓和電流是由調節(jié)器控制的。圖2中,由硅整流管1Z3Z及可控硅1KZ3KZ組成三相半控橋,4Z是續(xù)流管。對于三相半控橋,1KZ3KZ三個可控硅是單個輪流導通的,硅整流管1Z3Z也是單個輪流導通的。電流從可控硅導通的那一相出發(fā),通過負荷,經電壓相對最負一相的整流管回到變壓器ZB。該自動并聯勵磁系統(tǒng)靈活

9、可靠,在運行中熱負荷也很平穩(wěn),有功功率一般保持在25003000kW,cos 在0.8左右。#2 4 發(fā)電機的保護1、過負荷保護過負荷保護由接在一相電流中的一個電流繼電器和一個時間繼電器構成。保護裝置發(fā)出信號,作為過負荷報警,以引起操作人員的充分注意。2、勵磁回路絕緣監(jiān)察利用轉子回路電壓表定期測量正負極對地電壓來檢查勵磁回路絕緣情況。當勵磁回路出現一點持久性故障時,將勵磁的二點接地保護裝置(ZBZ-1型轉子接地保護裝置)投入使用。該保護裝置是根據直流電橋原理制成,電橋的兩臂則有專用的電位器組成。保護裝置中設置中間電流互感器和塞流線圈,以減少交流電流分量對保護裝置的影響,防止保護裝置誤動作。為了

10、防止在瞬時出現兩點接地時保護裝置動作,保護裝置設有0.51.5s的限時。3、三相縱聯差動保護三相縱聯差動保護由3臺帶速飽和電流互感器的BCH-2差動繼電器組成,無時限地作用于發(fā)電機主斷路器和滅磁開關,當發(fā)電機定子線圈內部短路時使其跳閘。4、復合電壓啟動的過程保護該過程保護由3個電流繼電器、負序電壓繼電器和一個接在相間的低電壓繼電器組成,作用于發(fā)電機主斷路器和滅磁開關,用以防止外部短路引起的定子過電流。這種保護也是差動保護的后備保護。5、單相接地保護由于發(fā)電機電網的單機接地電流值小于5A,故不能設專用的發(fā)電機定子線圈單相接地保護,而是采用集中的ZD-4型小電流接地信號裝置發(fā)出信號。6、低周解列保

11、護當外電網出現故障而使系統(tǒng)負荷強加于本機組時,發(fā)電機組電壓與周波將急劇下降。當周波低于48Hz時,保護裝置作用于主斷路器和滅磁開關,使發(fā)電機與電網解列。7、延時過電流保護當低周解列裝置失靈時,本保護經過很短的延時,作用于主斷路器及其滅磁開關,作為低周解列的后備保護。3 硫磺制酸裝置余熱發(fā)電機組的自保與硫磺制酸裝置配套的5套發(fā)電機組的發(fā)電負荷,能夠滿足我公司內部正常生產的電力需要。電力負荷主要是由各車間正常生產所必需的電氣設備組成,包括:冷凍機組、帶式輸送機、破碎機、反應釜、圖2 自動并聯勵磁主回路示意2003年第3期硫磷設計與粉體工程SP&BMHRELATEDENGINEERING39

12、潔凈燃燒技術的應用邊紅立(揚子石化股份有限公司,江蘇南京 210048)摘 要:石油化工管式加熱爐排放的尾氣是大氣污染的主要污染源之一,從燃料燃燒角度出發(fā),分析了幾種主要污染物的生成機理及燃料燃燒的影響因素,介紹了潔凈燃燒設備的特點及應用情況,指出添加燃料添加劑、控制好燃燒工況及選用潔凈燃燒設備能有效降低甚至脫除尾氣中的污染物,達到潔凈燃燒的目的。關鍵詞:潔凈燃燒;燃燒器;燃料;分析;應用中圖分類號:TK16 文獻標識碼:B 文章編號:1009-1904(2003)03-0039-03隨著現代工業(yè)日益發(fā)展的同時對環(huán)境質量的要求也愈來愈高。石油化工管式加熱爐排放的尾氣是大氣污染的主要污染源之一,

13、尾氣中含有大量的硫化物、氮氧化物、一氧化碳和煙塵等污染物質。本文從燃料燃燒的角度出發(fā),探討這幾種污染物的生成機理,以及潔凈燃燒設備的開發(fā)和應用情況。1 污染物的生成機理1 1 煙塵、CO煙塵包含煙氣中各種鹽類和游離碳。氣體燃料的主要成分是碳氫化合物,它在燃燒時如供應的空氣量不足或燃燒工況不良,高溫下受熱、脫水、分解、高壓循環(huán)泵、高壓風機、兩級水泵站及發(fā)電機組配套的廢熱鍋爐和水處理等用電設備。裝置的總用電負荷為9500kW,為水系統(tǒng)一、二泵站供應全廠用水。當硫磺制酸廢熱鍋爐所產生的中壓蒸汽不小于45t/h時,發(fā)電機組所抽低壓蒸汽為30t/h,可保證我公司正常用電負荷,并有多余的中壓蒸汽可作為調節(jié)

14、負荷波動之用,保證外電網停電時系統(tǒng)可連續(xù)生產。但必須指出,用電負荷計算是按機組正常運行條件,不考慮大功率電動機起動的尖峰負荷等一系列電壓急劇波動的情況,僅用發(fā)電機的發(fā)電負荷余量保持基本平衡,起到保證生產的作用。因此發(fā)電機組解列運行時,大功率電動機是絕對不允許起動的。余熱發(fā)電系統(tǒng)按熱電結合、以熱定電設計的,一旦硫酸生產中出現故障,如主風機停車,發(fā)電機就無法運行了。當單機自保運行時,系統(tǒng)短路容量減小,在10kV饋線出現短路故障時,由于短路電流減小可能使重合而產生碳粒子、CO。在供應足量空氣的條件下,氣體燃料燃燒可以達到無煙塵、無CO。液體燃料除含有碳氫化合物外,還含有少量的金屬元素。液體燃料中的揮發(fā)分在燃燒時和氣體燃料相似,如果氧氣供應充分、控制好燃燒工況,則可有效減少煙塵,主要是減少游離碳和CO,但不能達到無煙塵燃燒。液體燃料本身固有的不揮發(fā)分都形成煙塵。綜上所述,在選定燃料品種的條件下,抑制產生煙塵、CO的關鍵是供應足量的空氣,控制好燃燒工況。增設第二速斷保護,通過壓板切換,可保證單機自保運行時饋線繼電保護動作的正確可靠。4 結論余熱發(fā)電是否作為企業(yè)的一個獨立電源,這是我們普遍關心的一個問題。當外電網計劃停電時,發(fā)電機組可與外電網解列,單獨運行,實行硫磺制酸系統(tǒng)發(fā)電自保。當外電網突然或無計劃停電時,由于兩套硫酸系統(tǒng)所用的5臺發(fā)電機組與外電網解列前須平衡