过氧化氢装置的电气优化设计

[摘 要]本文介绍了过氧化氢装置电气设计的特点及发展，阐述了过氧化氢装置电气设计中优化措施。

[关键词]过氧化氢 优化 电气设计

中图分类号：TE624.43 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）42-0158-01

从八五年第一套工业化装置开始，经过三十年的发展，过氧化氢装置产量从3600t/a开始、一步一个脚印发展到今天24万t/a（30%计）规模。装置的设计、运行及管理也得到进一步的完善，电气专业的设计同其他专业一样，也取得了长足的发展。

随着我国能源日益紧张，国家对环境保护、节能减排的要求越来越高，对装置的大型化所带来的安全性、经济性、可靠性等问题有了更高的要求。

我们不断的实践中，根据双氧水装置的特点，结合各种规模装置实践运行情况，在装置设计中也针对性地采取以下措施。

一.装置的电气设备选型

过氧化氢装置生产过程中，装置内存在（或使用）氢气、芳烃等爆炸危险介质，其分级分组为：氢气为IICT1，芳烃为IIBT4。《爆炸危险环境电力装置设计规范》要求，选用的防爆电气设备和控制仪表的级别、组别不低于爆炸气体环境内爆炸性气体混合物的级别和组别。电气设备的选型时，选择级别、组别过高投入大、成本高，给企业造成较大的经济负担，选择级别、组别等级过低又会带来安全隐患。

过氧化氢装置中氢气压缩工段存在（或使用）氢气，主装置中大部分区域存在芳烃、局部区域存在（或使用）氢气，依据《爆炸危险环境电力装置设计规范》要求，氢气爆炸危险环境内要求设备防爆等级不低于exDIICT1，芳烃爆炸危险环境内要求设备防爆等级不低于exDIIBT4。通过划分危险区域，明确氢气、芳烃介质存在的危险部位，与工艺、土建讨论，优化设备布置，减少量布置在氢气爆炸危险范围内的电气设备；调整厂房结构，采用全敞开式建筑物，加大装置内通风量，缩小、降低危险等级；依据爆炸危险区域的划分，优化总图布置，使相邻装置厂房不受危险工段影响。通过优化调整后，既做到安全节约，又做到经济、合理。

二.装置的节能、环保

随着装置规模越来越大，电机功率的能量消耗不容小觑，季节的交替、产能的变化，要求压缩机、循环水泵及工艺流体泵有操作弹性。传统上，流量的调节采用调节阀，通过开度的调节来控制流量的大小。这种调节虽然成熟可靠，但是流体泵、空压机一直恒速运转，不随流量降低、产能下降而减少能量消耗，停机时，管道内工作液在重力作用下，迅速下落，形成水锤效用，使得管道、电机承受大的冲击力，严重时甚至造成电机叶轮损坏、管道撕裂。

经多专业讨论、论证，调整流量条件方式，优化设计如下：对功率较大、有弹性操作要求的电机，采用变频器代替调节阀控制流体泵泵流量。根据操作弹性，优化变频器、电机选型，根据现场流量传感器反馈信号，调整频率，精确控制流量；对一开一备电机设定休眠、唤醒频率，自动调整电机运行台数，随机分配运行状态；起动时，按设定加减速积分程序开机，兼有软起动器功能，避免大电流对电网冲击；停车时，自动启动停机程序，缓慢减速停机，避免水锤效应，延长电机轴、泵及管道寿命。另通过RS485通讯口上传电机参数至能源管理系统，实时监控设备运行状态、参数。

采用该方案的装置，投入运行以来，运行状况良好，既达到节能目的，又保证设备的安全。

三.装置的能源管理系统

随着装置规模越来越大，电气设备的能量增加，传统的电气设备控制方式，已经无法满足装置安全性、可靠性、连续性的要求。

为了提高供电系统的自动化水平，确保供配电的安全性、可靠性、连续性，便于及时发现、分析、处理故障，在双氧水装置中设置功能齐全、可靠性高、结构紧凑、操作简单的变电所综合自动化系统。

全厂设控制室，控制室设置全厂电力调度及监控中心，用电设备的监测信号亦纳入自动化系统之中。

变电所综合自动化系统集保护、控制、监测、通讯为一体。系统结构按照集控层、网络层、间隔层的分层分布式设置。变电所综合自动化系统具有多种数据通信的能力。分层分布式的终端综合保护装置为数字式模块化结构，各综合保护装置和主机间采用开放型总线，标准通讯网络，易于信息交换和各种指令传递。

35kV配电装置采用保护、测控、智能数显表独立设置，在控制室集中组屏；10kV采用保护测控一体化、智能数显表独立设置，安装在开关柜上。

综合自动化系统对35kV、10kV系统进行监控和保护，实现对变电所35kV、10kV进线及分段开关、馈出线及变压器出线、380V配电装置进线及分段开关的操作，实现数据远传，与上级变电所或调度所进行通讯联系及传送有关信息。

35kV及10kV变配电所的综合自动化系统应具有遥信、遥测、遥控、遥调“四遥”功能。完全达到无人值班站规范要求。

设置当地监控主机和后台监软件以实现完整的变电站综合自动化。

系统采用分散分布式结构。按结构和功能可分为三层：站级监控层、通讯管理层和现场控制。

现场控制层为分散安装的微机保护测控装置及其它智能设备（如智能电度表，变压器温控装置，UPS电源、直流电源、故障录波装置等）。

通讯管理层为集中组屏的通信管理单元和网络交换机及其它通信设备。通信管理层的通信管理单元及网络交换机采用独立的双网方式，分别和综合保护器两个独立的通信口通信。

采用变电所综合自动化系统后，不但能提高运行和自动化调度、管理水平，还能减少电气运行及管理人员，保证装置的安全可靠。

总之，随着工业技术的发展，装置规模逐步扩大，新型电气设备逐渐更替、设计理论逐步更新，在过氧化氢装置的电气设计过程中，不应该单单满足装置配电运行的要求，还要从装置运行的合理性、安全性、可靠性等多方面考虑，合理设计、优化设计，保证装置运行可靠的同时，做到节能降耗、智能控制，安全可靠！

参考文献

[1] 《工业与民用配电设计手册（第三版）》北京：中国电力出版社，2005.

[2] 戴延年.《建筑电气设计与应用》北京：水利电力出版社出版、发行，1992.

[3] 《钢铁企业电力设计手册》北京：冶金工业出版社出版发行，1996.

[4] 天津电气传动设计研究所.《电气传动自动化技术手册（第3版）》北京：机械工业出版社，2011.