大型硫磺制酸装置余热发电电气技术与实践

1、2003年第3期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁硫磷设计与粉体工程󰀁SP&BMHRELATEDENGINEERING37大型硫磺制酸装置余热发电电气技术与实践张晓祖,沈󰀁强(苏州精细化工集团有限公司,江苏苏州󰀁215001)󰀁󰀁摘󰀁要:硫磺制酸装置余热发电是否作为企业的一个独立电源是普遍关心的问题。介绍了余热发电系统的主接线、发电配电并网、发电机励磁调节和各种保护措施,指出余热发电

2、是按热电结合、以热定电而设计的,虽不能作为一个独立电源,但可缓解电力供需矛盾,且在外电网计划停电时,发电机组可与外电网解列,单独运行,实行硫磺制酸系统发电自保。关键词:余热发电;硫酸生产;硫磺;电气;总结中图分类号:TQ111󰀁16:TM617󰀁󰀁文献标识码:B󰀁󰀁文章编号:1009-1904(2003)03-0037-031󰀁概述苏州精细化工集团有限公司现有2套硫磺制酸装置,设计能力分别为300kt/a和180kt/a,配套余热抽凝式汽轮发电机组共5套,机组功率分别为1套1500kW和4套3000

3、kW,总装机容量为13500kW。系统实际运行发电负荷为11000kW,从1999年9月至今,三年间累计发电2.7󰀂108kW h,并给其他车间提供0.5MPa的低压蒸汽,很好地解决了硫酸生产中的余热利用问题,创造了良好的经济效益和社会效益。2󰀁2󰀁主接线和发电配电并网公司总进电源为35kV,以架空线直接进公司35kV变电所。公司设有一座35/10kV变电所,内设10000kVA变压器。主接线如图1示意。发电机组分别为#1发电机组(1500kW),#2、#3、4、5发电机组(均为3000kW),其中#1发电机组为备用机组。为保证发电机组稳定运行,

4、方便操作、充分发挥效益,将发电机与电网并网运行。选用发电机组的额定电压为10.5kV,并网方式采用手动准同期并网,利用人工操作进行转速调整。根据电压表、电流表和同期表的指示,待并网系统(发电机组)和运行系统的电压、频率相同,而同期表的转速较慢时,在同期表指针接近红线(同向位)的瞬间,借助同步检查继电器动作进行并网。为了限制并网瞬间的冲击电流,手动准同期允许频率差为0.050.25Hz,同时为避免非同期并网造成大电流冲击发电机组,选用DT-1/200型同步检查继电器,整定动作角为20!。发电机组并网点选择在各2󰀁余热发电电气工程2󰀁1󰀁主机型号余热

5、锅炉󰀁󰀁󰀁󰀁FRH-40/3.82-450,FRH-26/3.82-450汽轮机󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁CN1.5-35/5(1台),C3-3.43/0.49(4台)发电机󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁QF-1.5-4(1台),QF-3-2(4台)器,抗结垢性能优异,悬浮物的去除率高,过滤强度高,经中间试验证实,能满足工艺指标和长期运行的要求,可在盐卤除硝工艺的工业装置中运用。作者简介:邢亚琴(1968-)

6、,女,江苏如东人,助理工程师,从事化工工艺设计工作;胡󰀁骏(1968-),男,江苏海安人,助理工程师,从事化工工艺设计工作。(收稿日期:2003-02-10)图1󰀁主接线示意硫磷设计与粉体工程38SP&BMHRELATEDENGINEERING2003年第3期发电机出口真空开关柜(#101#105)上;10kV系统并网点选择在35kV主变10kV侧真空开关柜(100)上,并设有低频率、低电压、过流及功率方向等保护装置。各10kV馈线继电保护设速断保护和延时过流保护。目前,我公司硫磺制酸系统的5套余热发电机组总发电负荷为1050011500kW,而装置总用

7、电荷为900010000kW,约有1500kW的有功功率富裕。这样,余热发电不仅能满足公司内部正常生产的电力需要,而且还向外电网送电,为企业创造了良好的经济效益。由于发电机组的发电负荷大于我公司内部用电负荷,当外电网计划停电时,就可以事先平衡10kV馈线用电负荷和发电机组总发电负荷,包括有功功率和无功功率,使10kV系统与外电网电流基本为零;然后解列10kV系统并网点开关(#100),从而使我公司10kV系统与外电网脱离。即发电机组自保运行,由发电机组调节公司内部10kV系统的电压和频率,使公司内部电气设备得以正常使用,为化工装置24h连续生产提供了保障。2 3 发电机励磁调节每台发电机随机各

8、配一套可控硅装置。该装置为自动并联励磁主回路(AVR,见图2),以维持发电机的端电压,合理分配并联运行的发电机间的无功负荷,提高电力系统的输送功率极限;同时对发电机和励磁系统的电参数进行超值限制和保护。以5发电机组为例,发电机运行前可由系统提供励磁电源,即起励。转子励磁电流由可控桥提供,可控桥的输出电压和电流是由调节器控制的。图2中,由硅整流管1Z3Z及可控硅1KZ3KZ组成三相半控桥,4Z是续流管。对于三相半控桥,1KZ3KZ三个可控硅是单个轮流导通的,硅整流管1Z3Z也是单个轮流导通的。电流从可控硅导通的那一相出发,通过负荷,经电压相对最负一相的整流管回到变压器ZB。该自动并联励磁系统灵活

9、可靠,在运行中热负荷也很平稳,有功功率一般保持在25003000kW,cos 在0.8左右。#2 4 发电机的保护1、过负荷保护过负荷保护由接在一相电流中的一个电流继电器和一个时间继电器构成。保护装置发出信号,作为过负荷报警,以引起操作人员的充分注意。2、励磁回路绝缘监察利用转子回路电压表定期测量正负极对地电压来检查励磁回路绝缘情况。当励磁回路出现一点持久性故障时,将励磁的二点接地保护装置(ZBZ-1型转子接地保护装置)投入使用。该保护装置是根据直流电桥原理制成,电桥的两臂则有专用的电位器组成。保护装置中设置中间电流互感器和塞流线圈,以减少交流电流分量对保护装置的影响,防止保护装置误动作。为了

10、防止在瞬时出现两点接地时保护装置动作,保护装置设有0.51.5s的限时。3、三相纵联差动保护三相纵联差动保护由3台带速饱和电流互感器的BCH-2差动继电器组成,无时限地作用于发电机主断路器和灭磁开关,当发电机定子线圈内部短路时使其跳闸。4、复合电压启动的过程保护该过程保护由3个电流继电器、负序电压继电器和一个接在相间的低电压继电器组成,作用于发电机主断路器和灭磁开关,用以防止外部短路引起的定子过电流。这种保护也是差动保护的后备保护。5、单相接地保护由于发电机电网的单机接地电流值小于5A,故不能设专用的发电机定子线圈单相接地保护,而是采用集中的ZD-4型小电流接地信号装置发出信号。6、低周解列保

11、护当外电网出现故障而使系统负荷强加于本机组时,发电机组电压与周波将急剧下降。当周波低于48Hz时,保护装置作用于主断路器和灭磁开关,使发电机与电网解列。7、延时过电流保护当低周解列装置失灵时,本保护经过很短的延时,作用于主断路器及其灭磁开关,作为低周解列的后备保护。3 硫磺制酸装置余热发电机组的自保与硫磺制酸装置配套的5套发电机组的发电负荷,能够满足我公司内部正常生产的电力需要。电力负荷主要是由各车间正常生产所必需的电气设备组成,包括:冷冻机组、带式输送机、破碎机、反应釜、图2 自动并联励磁主回路示意2003年第3期硫磷设计与粉体工程SP&BMHRELATEDENGINEERING39

12、洁净燃烧技术的应用边红立(扬子石化股份有限公司,江苏南京 210048)摘 要:石油化工管式加热炉排放的尾气是大气污染的主要污染源之一,从燃料燃烧角度出发,分析了几种主要污染物的生成机理及燃料燃烧的影响因素,介绍了洁净燃烧设备的特点及应用情况,指出添加燃料添加剂、控制好燃烧工况及选用洁净燃烧设备能有效降低甚至脱除尾气中的污染物,达到洁净燃烧的目的。关键词:洁净燃烧;燃烧器;燃料;分析;应用中图分类号:TK16 文献标识码:B 文章编号:1009-1904(2003)03-0039-03随着现代工业日益发展的同时对环境质量的要求也愈来愈高。石油化工管式加热炉排放的尾气是大气污染的主要污染源之一,

13、尾气中含有大量的硫化物、氮氧化物、一氧化碳和烟尘等污染物质。本文从燃料燃烧的角度出发,探讨这几种污染物的生成机理,以及洁净燃烧设备的开发和应用情况。1 污染物的生成机理1 1 烟尘、CO烟尘包含烟气中各种盐类和游离碳。气体燃料的主要成分是碳氢化合物,它在燃烧时如供应的空气量不足或燃烧工况不良,高温下受热、脱水、分解、高压循环泵、高压风机、两级水泵站及发电机组配套的废热锅炉和水处理等用电设备。装置的总用电负荷为9500kW,为水系统一、二泵站供应全厂用水。当硫磺制酸废热锅炉所产生的中压蒸汽不小于45t/h时,发电机组所抽低压蒸汽为30t/h,可保证我公司正常用电负荷,并有多余的中压蒸汽可作为调节

14、负荷波动之用,保证外电网停电时系统可连续生产。但必须指出,用电负荷计算是按机组正常运行条件,不考虑大功率电动机起动的尖峰负荷等一系列电压急剧波动的情况,仅用发电机的发电负荷余量保持基本平衡,起到保证生产的作用。因此发电机组解列运行时,大功率电动机是绝对不允许起动的。余热发电系统按热电结合、以热定电设计的,一旦硫酸生产中出现故障,如主风机停车,发电机就无法运行了。当单机自保运行时,系统短路容量减小,在10kV馈线出现短路故障时,由于短路电流减小可能使重合而产生碳粒子、CO。在供应足量空气的条件下,气体燃料燃烧可以达到无烟尘、无CO。液体燃料除含有碳氢化合物外,还含有少量的金属元素。液体燃料中的挥发分在燃烧时和气体燃料相似,如果氧气供应充分、控制好燃烧工况,则可有效减少烟尘,主要是减少游离碳和CO,但不能达到无烟尘燃烧。液体燃料本身固有的不挥发分都形成烟尘。综上所述,在选定燃料品种的条件下,抑制产生烟尘、CO的关键是供应足量的空气,控制好燃烧工况。增设第二速断保护,通过压板切换,可保证单机自保运行时馈线继电保护动作的正确可靠。4 结论余热发电是否作为企业的一个独立电源,这是我们普遍关心的一个问题。当外电网计划停电时,发电机组可与外电网解列,单独运行,实行硫磺制酸系统发电自保。当外电网突然或无计划停电时,由于两套硫酸系统所用的5台发电机组与外电网解列前须平衡