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摘要：本文通过对神木县洁能综合利用发电厂工程热控施工图进行总结，针对荒煤气发电热控设计提出了典型设计方案，并指出荒煤气发电热控设计应注意的问题。
关键词：热控 可燃气体 安全栅 本安型
1 引言
神木县洁能综合利用发电厂工程位于陕西省神木县北部的孙家岔柠条塔兰炭工业集中区，由神木县五洲、来喜、东源和联众四家兰炭合资建设，利用四家兰炭厂炼焦后的尾炉煤气发电，规划容量4×50MW，分期建设。一期建设2×50MW焦煤燃气锅炉，空冷凝汽式发电机组。二期扩建2×50MW焦煤燃气锅炉，空冷凝汽式发电机组。一二期机组现均已投入运行。本文以一期工程为例，对荒煤气发电热控典型设计进行介绍总结并指出此类电厂设计热控应注意的问题。
2 洁能电厂一期概况
2.1 主厂房工艺系统概况
燃烧制粉系统：烟风系统采用单元制，每台锅炉配两台送风机、两台引风机。锅炉点火燃料为焦炉煤气，点火枪驱动装置點火。
给水系统按母管制设计，配置三台100%容量的电动定速给水泵，两台运行，一台备用。
每台机设置两台高压加热器、两台低压加热器。两台机组设两台立式除氧器。
汽机具有五段抽汽，其中一段抽汽向1号高压加热器供汽，二段抽汽向2号高压加热器供汽，三段抽汽用作除氧器加热蒸汽，四段抽汽向4号低压加热器供汽，五段抽汽向5号低压加热器供汽。
每台机凝结水系统设置两台凝结水泵，一运一备。凝结水由凝结水箱经凝结水泵、轴封加热器送至低加。
抽真空系统设两台水环真空泵。一台运行，一台备用。
2.2 辅助车间工艺系统概况
辅助车间工艺系统有化学水处理系统及综合水泵房、循环水泵房、空压机及制氮系统、启动锅炉房等。
3 设计原则及自动化水平
3.1 控制方式
采用炉、机、电集中控制方式。采用分散控制系统（DCS）实现控制功能分散，信息集中管理的设计原则。辅助车间采用PLC+上位机，预留与DCS的通讯接口。
机组全部实现LCD监控。运行人员在集中控制室内在就地巡检人员的配合下通过LCD操作员站实现机组启/停、运行的控制、正常运行的监视和调整以及机组运行异常与事故工况的处理。
3.2 控制室、电子设备间布置
两炉两机合设一个集中控制室。控制室和电子设备间布置在主厂房运转层8米BC框架内。在集中控制室内布置有机组DCS监控LCD操作员站、DEH操作员站、电气LCD操作员站、辅盘等。在集中控制室两旁布置每台机组的电子设备间。电子设备间内布置有主厂房各控制系统的控制柜、电源柜、阀门配电柜等。集中控制室及电子设备间相应位置下4.2米层设有电缆夹层。
3.3 自动化水平及控制系统配置
采用分散控制系统（DCS）对主厂房内的锅炉、汽机、发电机、除氧给水、减温减压、空冷岛及空压机制氮系统进行监视、控制、保护。建立以LCD操作员站为监控中心的值班运行体系。除少量工作需人工干预外，运行人员可在集中控制室内，通过DCS实现机组的启动、停机、正常运行和事故处理。
每台单元机组设置4台操作员站、1台工程师站，DCS公用网络不设单独的操作员站，通过单元机组操作员站对公用系统监控。
本工程两炉两机合设一套DCS，DCS系统由是杭州和利时自动化有限公司提供。分散控制系统DCS按照功能分散的原则设计。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、锅炉炉膛安全监控系统FSSS。其中：
MCS主要自动调节项目包括：锅炉燃料调节系统、锅炉炉膛压力调节系统、锅炉给水调节系统、锅炉过热汽温度调节系统、除氧器水位调节系统、除氧器压力调节系统、减温减压压力、温度调节系统等。
开关量和顺序控制SCS子组包括：送风机功能组项、引风机功能组项、加热器功能组项、凝结水泵功能组项、各电动泵功能组项、汽机抽汽系统、空冷岛风机组等。
FSSS主要功能：炉膛吹扫、点火器及气枪切投控制、火焰监视及炉膛灭火保护、主燃料跳闸MFT等。
4 DCS的I/O配置及控制器配置
（1）单元机组现场I/O：
（3）DPU配置
单元机组设5对冗余控制器，公用部分设1对冗余控制器。
5 特别注意的问题
5.1 安全栅设置
洁能电厂为紧身封闭的燃气锅炉，锅炉房仪表采用本安型ia级防爆仪表，相应的I/O通道配置与之匹配的隔离式安全栅，安全栅按单点配置。每台炉设3面安全栅柜布置在电子设备间。
5.2 可燃气体泄漏检测
荒煤气为易燃烧、有爆炸危险性气体。同时含有有毒气体成分，因此对通风及可燃有毒气体监测有较高的要求。针对本工程燃气锅炉紧身封闭的情况，在集控室、电子设备间、电缆夹层、燃烧器附近及热机燃气管道易泄露的地方装设隔爆型可燃毒性气体检测探头（本安型ia级）。可燃气体检测装置能够送出4～20mA模拟量信号（可燃气体浓度）和数字量信号（浓度报警），用于DCS控制系统和火灾报警系统。当探头检测到可燃气体浓度高后送出一个强制启动分区内排烟、通风等风机信号，保证运行人员安全。
5.3 仪表、电缆选型注意事项
锅炉房仪表采用本安型ia级防爆仪表，电缆采用铜芯截面积不小于1.5平方毫米，金属软管采用防爆绕性金属软管，接线盒采用防爆型接线盒，满足在紧身封闭的燃气锅炉环境下安全使用，满足现场防爆要求。
6 结束语
本文以洁能一期电厂荒煤气发电热控设计为例，对燃气电厂热控仪表与控制部分进行了研究，对燃气电厂仪表与控制自动化水平、仪表与控制自动化功能、监视与控制系统配置、仪表与控制设备的选型等进行了详细的总结，应用于实际工程设计，具有较高的参考性、可操作性，为今后燃气电厂的控制技术的发展提供了参考依据，对燃气电厂工程热控设计具有较高的指导意义。
参考文献
[1]本院神木洁能综合利用发电厂工程、神木恒东煤化工公司资源综合利用发电厂工程初步设计、施工图设计文件。
[2]爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB 50058
关键词：热控 可燃气体 安全栅 本安型
1 引言
神木县洁能综合利用发电厂工程位于陕西省神木县北部的孙家岔柠条塔兰炭工业集中区，由神木县五洲、来喜、东源和联众四家兰炭合资建设，利用四家兰炭厂炼焦后的尾炉煤气发电，规划容量4×50MW，分期建设。一期建设2×50MW焦煤燃气锅炉，空冷凝汽式发电机组。二期扩建2×50MW焦煤燃气锅炉，空冷凝汽式发电机组。一二期机组现均已投入运行。本文以一期工程为例，对荒煤气发电热控典型设计进行介绍总结并指出此类电厂设计热控应注意的问题。
2 洁能电厂一期概况
2.1 主厂房工艺系统概况
燃烧制粉系统：烟风系统采用单元制，每台锅炉配两台送风机、两台引风机。锅炉点火燃料为焦炉煤气，点火枪驱动装置點火。
给水系统按母管制设计，配置三台100%容量的电动定速给水泵，两台运行，一台备用。
每台机设置两台高压加热器、两台低压加热器。两台机组设两台立式除氧器。
汽机具有五段抽汽，其中一段抽汽向1号高压加热器供汽，二段抽汽向2号高压加热器供汽，三段抽汽用作除氧器加热蒸汽，四段抽汽向4号低压加热器供汽，五段抽汽向5号低压加热器供汽。
每台机凝结水系统设置两台凝结水泵，一运一备。凝结水由凝结水箱经凝结水泵、轴封加热器送至低加。
抽真空系统设两台水环真空泵。一台运行，一台备用。
2.2 辅助车间工艺系统概况
辅助车间工艺系统有化学水处理系统及综合水泵房、循环水泵房、空压机及制氮系统、启动锅炉房等。
3 设计原则及自动化水平
3.1 控制方式
采用炉、机、电集中控制方式。采用分散控制系统（DCS）实现控制功能分散，信息集中管理的设计原则。辅助车间采用PLC+上位机，预留与DCS的通讯接口。
机组全部实现LCD监控。运行人员在集中控制室内在就地巡检人员的配合下通过LCD操作员站实现机组启/停、运行的控制、正常运行的监视和调整以及机组运行异常与事故工况的处理。
3.2 控制室、电子设备间布置
两炉两机合设一个集中控制室。控制室和电子设备间布置在主厂房运转层8米BC框架内。在集中控制室内布置有机组DCS监控LCD操作员站、DEH操作员站、电气LCD操作员站、辅盘等。在集中控制室两旁布置每台机组的电子设备间。电子设备间内布置有主厂房各控制系统的控制柜、电源柜、阀门配电柜等。集中控制室及电子设备间相应位置下4.2米层设有电缆夹层。
3.3 自动化水平及控制系统配置
采用分散控制系统（DCS）对主厂房内的锅炉、汽机、发电机、除氧给水、减温减压、空冷岛及空压机制氮系统进行监视、控制、保护。建立以LCD操作员站为监控中心的值班运行体系。除少量工作需人工干预外，运行人员可在集中控制室内，通过DCS实现机组的启动、停机、正常运行和事故处理。
每台单元机组设置4台操作员站、1台工程师站，DCS公用网络不设单独的操作员站，通过单元机组操作员站对公用系统监控。
本工程两炉两机合设一套DCS，DCS系统由是杭州和利时自动化有限公司提供。分散控制系统DCS按照功能分散的原则设计。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、锅炉炉膛安全监控系统FSSS。其中：
MCS主要自动调节项目包括：锅炉燃料调节系统、锅炉炉膛压力调节系统、锅炉给水调节系统、锅炉过热汽温度调节系统、除氧器水位调节系统、除氧器压力调节系统、减温减压压力、温度调节系统等。
开关量和顺序控制SCS子组包括：送风机功能组项、引风机功能组项、加热器功能组项、凝结水泵功能组项、各电动泵功能组项、汽机抽汽系统、空冷岛风机组等。
FSSS主要功能：炉膛吹扫、点火器及气枪切投控制、火焰监视及炉膛灭火保护、主燃料跳闸MFT等。
4 DCS的I/O配置及控制器配置
（1）单元机组现场I/O：
（3）DPU配置
单元机组设5对冗余控制器，公用部分设1对冗余控制器。
5 特别注意的问题
5.1 安全栅设置
洁能电厂为紧身封闭的燃气锅炉，锅炉房仪表采用本安型ia级防爆仪表，相应的I/O通道配置与之匹配的隔离式安全栅，安全栅按单点配置。每台炉设3面安全栅柜布置在电子设备间。
5.2 可燃气体泄漏检测
荒煤气为易燃烧、有爆炸危险性气体。同时含有有毒气体成分，因此对通风及可燃有毒气体监测有较高的要求。针对本工程燃气锅炉紧身封闭的情况，在集控室、电子设备间、电缆夹层、燃烧器附近及热机燃气管道易泄露的地方装设隔爆型可燃毒性气体检测探头（本安型ia级）。可燃气体检测装置能够送出4～20mA模拟量信号（可燃气体浓度）和数字量信号（浓度报警），用于DCS控制系统和火灾报警系统。当探头检测到可燃气体浓度高后送出一个强制启动分区内排烟、通风等风机信号，保证运行人员安全。
5.3 仪表、电缆选型注意事项
锅炉房仪表采用本安型ia级防爆仪表，电缆采用铜芯截面积不小于1.5平方毫米，金属软管采用防爆绕性金属软管，接线盒采用防爆型接线盒，满足在紧身封闭的燃气锅炉环境下安全使用，满足现场防爆要求。
6 结束语
本文以洁能一期电厂荒煤气发电热控设计为例，对燃气电厂热控仪表与控制部分进行了研究，对燃气电厂仪表与控制自动化水平、仪表与控制自动化功能、监视与控制系统配置、仪表与控制设备的选型等进行了详细的总结，应用于实际工程设计，具有较高的参考性、可操作性，为今后燃气电厂的控制技术的发展提供了参考依据，对燃气电厂工程热控设计具有较高的指导意义。
参考文献
[1]本院神木洁能综合利用发电厂工程、神木恒东煤化工公司资源综合利用发电厂工程初步设计、施工图设计文件。
[2]爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB 50058