本文从项目立项原由、改造供电方案确定和EPS装置、改造施工安排及实用效果四个方面，阐述了某硝化企业对两套装置(对苯与混酸（硝酸和硫酸）硝化制备硝基苯，氯苯硝化制备邻硝基氯苯、对硝基氯苯。)中硝化釜搅拌、紧急冷却设施等硝化系统的关键设备电机电源进行改造，增设独立的应急电源（EPS），从而进一步提升硝化企业本质安全水平。

改造原因

硝化反应是首批重点监管的危险化工工艺之一。

硝化是有机化合物分子中引硝基（一NO2）的反应，最常见的是取代反应。硝化方法可分成直接硝化法、间接硝化法和亚硝化法，分别用于生产硝基化合物，硝胺、硝酸酯和亚硝基化合物等，是放热反应。

硝化工艺危险特点：

（1）反应速度快且放热量大。大多数硝化反应是在非均相中进行的，反应组分的不均匀分布很容易引起硝化锅炉内局部过热导致危险。尤其在硝化反应的开始阶段，如果搅拌桨停止搅拌或由于搅拌叶片脱落等原因而导致搅拌失效是非常危险的，如果搅拌再次起动开动后，就会出现突然引发局部激烈的反应，从而立即产生大量的热量，引起爆炸事故；

（2）反应物料具有燃爆危险性；

（3）硝化剂具有强腐蚀性、强氧化性，与油脂、有机化合物（尤其是不饱和有机化合物）接触能引起燃烧或爆炸；

（4）硝化产物、副产物具有爆炸危险性。硝化反应需要重点监护的单元：硝化反应釜、分离单元。

年8月13日，省应急管理厅《关于进一步提升硝化企业本质安全水平的指导意见》（苏应急函〔〕号）中要求：硝化釜搅拌、紧急冷却设施等硝化系统的关键设备，应设置独立的应急电源（EPS）。

根据文件精神要求，某硝化企业立即对本企业两套装置（苯与混酸（硝酸和硫酸）硝化制备硝基苯的硝化装置、氯苯硝化制备邻硝基氯苯及对硝基氯苯装置）进行隐患排查，发现硝化锅搅拌桨12台、混流泵2台、废酸泵6台总计20台未采用EPS供电。如果市电外部或内部发生供电线路、供电设备故障，造成断电或晃电现象，一旦恢复供电后再次搅拌，过量的物料会突然引发局部激烈反应，瞬间产生大量的反应热量无法带走，从而引发强烈爆炸事故，损失后果将不勘设想，该企业立即组织立项、审批、设计等，开展相关改造工作。

改造方案、容量确定

经相关技术人员共同研究讨论，最终决定对两套装置表一中的设备供电进行改造增设EPS供电。

表一：

EPS配置

1、分别在XX1#变电所和XX2#变电所内增加EPS电源各一套，见下表。并经工艺确认EPS后备时间30分钟满足要求。

2、EPS供电系统示意图

EPS有五种工作模式：充电模式、电池模式、主电模式、ECO模式、智能ECO模式及维护旁路模式。

3、EPS装置

正常情况下，交流EPS由变电所低压配电系统的两段交流低压母线各供一路电源，其中一路电源为主电源、另一路备用电源；当主电源失电时，由进线电源自动投切装置ATS进行控制，备用电源自动投入，保证一路电源的正常工作。蓄电池处于浮充状态，交流EPS负荷由交流低压母线供电。当两路市电电源均失电时，自动不间断切换至电池输出（负荷将通过逆变器由电池组供电）。在电池供电时间内，一旦电网恢复供电，EPS应能由静态开关无扰动切换到市电供电的工作状态；静态开关在上述切换过程中应不间断0ms切换，极端非同步情况下应保证输出电压正弦曲线不会被破坏超过3ms；并且应在8小时内对电池重新充电至要求的电压（从电池耗尽状态充到满容量的80%）。

交流EPS必须始终保持高度可靠性、灵敏性、调节性能，能在全负荷运行状态、维修机器时进行稳定不间断供电。设计时考虑到维护、修理、备件等问题，相同的模块、元器件等必须为标准产品均可互换、且适用于无人值守，并设置手动检修旁路开关，在维修旁路模式时进行更换EPS的所有元器件（旁路开关除外）。

交流EPS直流电压与交流输出电压必须配备电气隔离措施，配备所有必须的保护、控制、报警和通讯功能装置，设置过电压及过电流等保护，输入端应提供可靠的雷击浪涌保护装置（不低于C级），按Ⅲ类防雷配置，接地铜母线的规格不小于25x4mm2。交流EPS为独立系统，除主电源及市电电源外，不需另外提供其它辅助电源。

EPS控制面板采用不小于7英寸触摸彩色显示屏，可显示UPS的运行参数、条历史记录和整机工作状态，具备条用户操作日志记录功能，具备历史记录备份与导出功能。

根据单机容量及后备时间计算匹配的锂电池组数。C：EPS功率PF：输出功率因数，统一按0.8计算T：锂电池后备时间，30minη1：EPS逆变效率，统一按0.94η2：电池利用率，统一按0.95U：EPS直流电压注意：KVA的EPS按照实际负载KVA计算电池，KVA的EPS按照实际负载KVA计算电池。交流EPS应满足GB.2-9中IEC6的要求。

改造供电设计

因为是对运行中的变电所进行供电改造，不仅要考虑变电所内场地空间大小，还要考虑化工生产的连续性，能否给出改造施工的时间。因此，设计人员根据变电所备用空间实际测量和在用运行负荷进行精心计算，将表一中原分段供电的20台设备，新增低压开关柜集中配制由同一段母线供电，为节省改造费用和降低施工难度及时间，其控制原理、现场操作箱及DCS控制等均不做改变。最终设计新增9台低压开关柜、馈电柜4台（总装机容量+最大一台启动容量），进线开关容量设计为/A（EPS出线用其内部开关）、/A（EPS出线分两组母线/A，/A）。

1、硝基氯苯装置XX1#变电所

XX1#变电所Ⅰ、Ⅱ两段末端，分别增加1台低压馈电柜01AA和02AA做为KVAEPS主、备供电回路，8台设备重新设计由新增加的2台03AA、04AA低压开柜供电（03AA、04AA柜安装在XX1#所Ⅰ段新增01AA柜子的末端和位于Ⅱ段新增柜子02AA末端KVA的EPS电池柜面对安装）。

2、硝化装置XX2#变电所

XX2#变电所在Ⅰ、Ⅱ两段分别增加一台低压馈电柜21AA和22AA做为KVAEPS主、备供电回路。原由XX3#变电所供电的7台负荷，本次全部迁至XX2#变电所供电。本装置共需要改造的12台硝化锅搅拌桨等设备供电，设计为新增1AA~7AA共7台同母线低压开柜供电。（1AA~7AA7台低压柜安装在XX2#所Ⅱ段新增22AA柜子的末端依次安装）见下图。

供电改造的20台设备动力电缆直接改接到新低压开关柜开关上，控制电缆在变电所内新增接线箱内端子对接。现场控制箱及DCS均不作改动，原来的20台供电回路暂为备用回路。

具体实施改造施工工序

化工生产的连续性，改造工作一定要事先合理安排，并结合装置机会停车时间进行电源改造工作。

1、施工前期准备工作

对施工人员进行技术交底和安全学习，熟悉现场环境，明确施工任务和规范要求。与化工装置沟通，对接停电交出时间、停电时间；施工机具、工器具及材料备件准备；新增低压开柜、EPS柜、中间过渡箱安装到位，过渡电缆敷设到位并挂牌。

2、停电改造施工工序

（1）硝基氯苯装置电源改造施工工序

改造期间硝化装置计划停车24小时，相关设备在施工当天8:00之前交出，分为两个阶段进行施工改造。

XX1#变电所分段运行状态（母联断路器断开状态）。

①XX1#变电所Ⅱ段停电改造

工艺提前将XX1#变电所Ⅱ段相关设备倒泵至Ⅰ段相关设备，断开Ⅱ段进线断路器后Ⅱ段退出运行。XX1#变电所Ⅱ段停电后，进行EPS供电柜02AA安装拼柜及柜顶母排连接工作。同时将Ⅱ段电源上涉及的4台设备（A01A03B01C01），负荷迁移至由EPS馈电的新增04AA低压开关柜。

拼柜以及负荷迁移完成后，检查合格后，合Ⅱ段进线断路器，XX1#变电所Ⅱ段供电，EPS送电调试后，联动工艺、仪表对电机正反转、开停车信号、电流信号、报警故障信号、DCS等进行联动调试。

②XX1#变电所Ⅰ段停电改造

将Ⅰ段电源上涉及4台设备（A02A04B02C02）负荷迁移至由EPS馈电的新增03AA低压开关柜（改造步骤与Ⅱ段相似）。全部工作完成后，对EPS进行两路进线电源开关ATS自动切换进行调试、模拟两路供电失电后电池供电调试等。

（2）硝化装置电源改造施工工序

改造期间硝化装置计划停车36小时。XX2#变电所分段运行状态（母联断路器断开状态）。

硝化装置电源改造涉及12台设备，其中硝化装置一（5台设备）原由XX2#变电所供电，硝化装置二（7台设备）原由XX3#变电所供电，改造分为三个阶段：

①XX2#变电所Ⅰ段停电改造

工艺提前将XX2#变电所Ⅰ段相关设备倒泵至Ⅱ段相关设备，断开Ⅰ段进线断路器Ⅰ段退出运行。XX2#变电所Ⅰ段停电后，进行EPS供电柜21AA拼柜及柜顶母排连接等工作，同时将Ⅰ段电源上涉及的2台设备（E01F01）负荷迁移至由EPS馈电的新增1AA~7AA低压开关柜。

拼柜以及负荷迁移完成经检查合格后，合Ⅰ段进线断路器，XX2#变电所Ⅰ段恢复供电。进行EPS送电调试，联动工艺、仪表对电机正反转、开停车信号、电流信号、报警故障信号DCS等进行联动调试。

②XX2#变电所Ⅱ段停电改造

断开Ⅱ段进线断路器Ⅱ段退出运行，将XX2#变电所Ⅱ段电源上涉及的3台设备（E02E04F02）负荷迁移至由EPS馈电的新增1AA~7AA低压开关柜，改造步骤与第一个阶段相似。全部工作完成后，对EPS进行两路电源切换调试、模拟失电后电池供电调试。

③XX3#变电所供电的7台设备停电改造

将XX3#变电所涉及的7台相关设备（R01R02R03R04R05P01P02）负荷迁移至由EPS馈电的新增1AA~7AA低压开关柜并完成相关调试。

实用效果

改造完成后运行正常。改造后三个月的某天，因K外供线路Ⅰ段停电检修，K供电模式为Ⅱ段通过母联投入带I段运行单回路供电。线路检修完成后送电造成变电所发生两段市电同时断电故障，EPS自动切换电池组投入供电状态，从本质上确保了硝化反应的硝化锅搅拌桨安全。

参考文献

[1]省应急管理厅关于进一步提升硝化企业本质安全水平的指导意见苏应急函〔〕号

[2]《关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》（安监总管三〔9〕号）

[3]《供配电系统设计规范》GB52-9，9-11-11发布，-07-01实施

[4]不间断电源设备(UOS)第2部分：电磁兼容性（EMC）要求GB.2-9/IEC-2