电气控制技术在煤泥输送系统工程的应用

明若琰

(山西西山热电有限责任公司，山西太原，030022)

0 引言

煤泥是煤炭洗选过程中产生的副产品，由于其粒度细、水分高、粘度大，加之价值低、运输不便，给其综合利用带来较大的难度，如果长期堆存，不仅占用大量土地，而且严重污染环境。随着对环境要求的不断提高，煤炭入洗比例日益加大，煤泥处理问题越来越严峻，已严重制约了煤炭洗选加工企业的正常生产和发展。对煤泥进行综合利用成为煤炭主产区面临的重要课题。

为有效地解决煤泥利用率低、污染环境的问题，我国政府积极鼓励和扶持对煤泥的综合利用，将其与煤矸石一起列入《资源综合利用目录》（1996年修订）；在国家经贸委《关停小火电机组实施意见》（国经贸电力[1999]833号）中也明确规定：综合利用煤矸石、煤泥、石煤、垃圾等低热值燃料的发电工程，不属于关停范围，而且与煤矸石不同的是，意见并未对煤泥的发热值做严格的限定；《国务院办公厅转发国家经贸委关于关停小火电机组有关问题意见的通知》（国办发[1999]44号）中则明确要求：“确属热电联产、综合利用的小火电机组，有关部门和电网企业要按国家对热电联产、综合利用的有关政策，继续给予支持。”

山西西山热电有限责任公司（以下简称西山热电）是综合利用电厂。为此，本文以西山热电煤泥输送系统改造工程为例。

1 系统情况

煤泥输送系统配置为：每台锅炉设2个给料点，配置2条管路，2台独立的泵，不设备用系统；全厂配置6条管路，3个储料仓配6台膏体泵，设3套煤泥预处理系统，采用轮式装载机装料，刮板输送机布料方式。该工程项目电气部分如下

1.1 供配电系统

1.1.1 电源及供电方式

根据车间负荷及厂用电系统情况，车间电源引自主厂房6kV厂用电母线，采用YJV-6kv（3×70mm2）电缆沿主厂房锅炉间至本车间埋地敷设。

1.1.2 电气设备容量

全系统安装设备总台数(含二期预留)共37台，安装的工作设备总台数29台。安装的用电设备总安装容量974KW；用电设备工作总容量641kW。

1.1.3 负荷计算及变压器选择

1）负荷计算：

一期安装的车间有功计算负荷：641.3 kW ；

一期安装的车间无功计算负荷：480.98kVar ；

含二期预留的车间有功计算负荷：830.9kW ；

含二期预留的车间无功计算负荷：623.1kVar；

2）变压器选择：

按照经济、实用、高效的原则，并兼顾二期工程，选择低能耗干式变压器SC-1250/6kV变压器一台，其容量为1250kVA； 一期安装的设备工程负荷率为64%；二期工程负荷率为83.1%。系统年电耗为3492400 KW.h，单位电耗为34.9kW.h/t。

1.1.4 供配电系统

在泵房内一层设配电控制室。配电室内设有低压干式变压器、低压配电柜、变压器与低压配电柜之间采用封闭母线桥连接，低压配电柜负责向本车间设备配电。根据工艺布置及负荷分配情况，在车间相应位置设有动力配电箱，向就近设备供电。所有设备均设有就地按钮箱，以便检修调试时使用。电动葫芦就近设有开关箱。

1.1.5 设备选型

根据工艺设备及总平面的布置，考虑与电厂原有配电系统统一协调，低压配电装置选用性价比高的MNS抽出式开关柜。柜内元器件选用国内生产的经过实际运行考核的高可靠性元器件RWM1(断路器)和B（接触器）系列；考虑到供电的可靠性及维护的方便性，动力电缆选用交联聚氯乙稀铜芯电缆，移动式设备采用橡套软电缆。

1.1.6 照明与接地

照明采用动照合一的方式，灯端电源电压AC 220V。事故照明采用带蓄电池的应急照明灯，事故时维持照明时间不低于30分钟。配电系统采用变压器中性点直接接地方式运行。工作接地﹑保护接地采用联合接地装置并与电厂接地网相连,接地电阻小于1欧姆。

1.1.7 通信

车间控制室设有的调度电话和行政电话分别引自电厂调度总机和行政总机，生产调度由电厂负责，将煤泥搅拌输送车间纳入全厂统一组织调度管理系统。

1.2 控制及自动化

综合利用电厂循环流化床锅炉掺烧煤泥控制系统，可靠性要求较高。系统采用设备厂家所配专用控制柜负责从刮板输送机到多功能煤泥给料器的集中远程控制。控制系统主要元器件采用西门子、ABB等国际知名品牌的电器元件，具有安全、可靠、自动化程度高、操作使用方便等特点。

本系统设备分为源头泵送系统与末端分配系统两部分。刮板输送机、煤泥预处理设备、储料仓、膏体泵等位于煤泥输送车间；煤泥给料器等位于主厂房锅炉间。相应的煤泥搅拌输送车间所有电控设备均由本地控制柜进行控制。控制柜集中布置于车间内控制室。控制系统采用PLC控制，可以实现工作现场所有相关设备的互锁、联动、顺序煤泥输送量控制功能。就地控制柜还可与锅炉控制主机进行通讯，并根据燃烧自动调节系统指令无级调节煤泥的泵送量和对各设备进行远控。

1.2.1 控制图

1.2.2 控制系统说明

本系统由可编程序控制器、监控操作站及现场就地控制设备构成；

1）、可编程序控制器系统上配置了以太网模块，通过工业以太网交换与其他设备通讯；

2）监控操作站：监控操作站由研华工控机、以太网卡等构成，并设置两套监控操作站，其中一套设置在煤泥泵房，用于编程和现场调试，另一套设置在输煤系统控制室作为正常监控操作设备，两套设备设置及功能完全相同，互为备用，系统应设置不同的安全等级，每个用户具有特定的安全级别，用户登陆到系统后，根据自己的安全级别能进行不同范围的操作。

3）、现场就地控制设备：现场就地控制设备主要由就地控制箱、保护装置、安全装置（限位开关等）、信号电笛及行程开关等组成，其主要用于现场设备的操作保护。

1.2.3 控制系统的主要性能

1）、系统的运行方式

集中控制、监控操作站、单台远控（有闭锁），就地控制（解锁）、集中控制方式为正常工作方式，监控操作站单台远控为集中控制方式的补充，就地控制方式为检修方式；

2）、集中控制系统的主要性能指标

a、启动前，流程选择（包括辅助设备如电动三通等）工艺流程中设备应在屏幕上设置，点选功能，以确定该设备是否加入比锁链。进行点选操作应不影响设备正常运转；

b、启动中，发了告信号后，工艺流程中设备按逆煤流依次启动，步序间隔时间可在屏幕上修改，在启动过程中，集控系统操作员和现场岗位人员均能根据需要终止启动；

c、运行中，工艺流程中设备按逆煤流闭锁，当设备未被运行系统选中时，相应的闭锁关系解除，以确保其他设备正常运转，进行点选操作应不影响设备正常运转；

d、停车，发停车指令后，工艺流程中设备按顺煤流依次停车，步序间隔时间可在屏幕上修改，间隔时间的设置原则是将设备上的负荷卸空；

f、故障报警，系统运行过程中，设备发生故障停车时，监控操作站发出声响报警，同时在屏幕上弹出报警窗口，显示故障原因及时间、故障列表可保存到文件和打印输出。

1.2.4 网络连接，可编程控制器和监控操作站之间的连接采用工业以太网，可编程序控制器与远程站之间采用PRIEIBUS工业现场总线协议。

1.2.5 接地，为提高系统的抗干扰性能，系统采用单独的接地系统。

2 改造效果

2.1 国家政策扶持，税收优惠

煤泥属于煤炭洗选后的副产品，具有较高热值，完全可以替代原煤作为电厂燃料。国家鼓励对煤泥实施综合利用，就地消化，并在税收上给予较大的政策扶持。对于综合利用电厂来讲必须借国家这一优惠政策，最大限度的利用煤泥代替原煤发电，这样既能获得利用煤泥代替原煤带来的差价利益，又能得到国家的税收优惠，从而实现西山热电公司利润的最大化。

2.2 环境效益

对电厂而言，采用煤泥输送系统后，煤泥即可直接进入煤泥预处理设备及储料仓中存储，通过高压膏体泵泵出，再经复合管道送入锅炉燃烧。整个过程全密封，对环境绝无污染。更不需要在专门的堆场晾干，避免了原来脱水过程中遇水流失、风干飞扬的问题，可有效地改善和保护厂区环境。

2.3 经济分析

西山热电煤泥输送系统改造工程总投资费用为：3991万元，年税后平均利润：1135万元.投资利润率：36.59%，税后内部收益率：36.43%，煤泥作为燃料发热量不低于3500kcal/kg，煤泥供应燃料系统投产运行后，3.6年左右即可收回投资成本。

2.4 设备运行

煤泥与煤矸石相比，煤泥发热量高，灰分低，锅炉燃烧煤泥时，入炉煤泥的总灰分比只烧中煤加矸石时大为减少，使循环流化床锅炉最为突出的磨损问题随之减轻，提高了锅炉的运行可靠性和使用寿命。

3 结束语

利用煤泥燃烧发电属于国家产业政策扶持的综合利用项目，可享受有关政策优惠。煤泥输送系统改造工程具有很好的经济效益和良好的社会效益，实现企业可持续发展。

[1]《工厂常用电气设备手册》编写组.工厂常用电气设备手册.2版[M].北京:中国电力出版社，1998.

[2]李金伴、陆一心.电气材料手册[M].化学工业出版社，2005

[3]熊信银.发电厂电气部分[M].北京：中国电力出版社，2009

[4]齐占庆，王振臣.电气控制技术[M].北京:机械工业出版社，2002

[5]李道霖.电气控制与PLC原理及应用[M].北京:电子工业出版社，2004.