摘要:介紹了煙氣在線分析儀、電動(dòng)門和pH計(jì)等脫硫系統(tǒng)典型儀控設(shè)備的故障處理、技術(shù)改造和安裝方式,分析了具體的運(yùn)行維護(hù)方案,并針對(duì)其不足給出了改進(jìn)方案。

關(guān)鍵詞:脫硫典型儀控設(shè)備,運(yùn)行維護(hù)方案,技術(shù)改造

引言

華電四川發(fā)電有限公司內(nèi)江發(fā)電廠白馬電廠 (以下簡(jiǎn)稱白馬電廠) 2 ×200MW (# 22機(jī)組、代管# 23 機(jī)組)和1 ×220MW (# 21機(jī)組)機(jī)組鍋爐為超高壓、中間再熱參數(shù)、自然循環(huán)汽包爐,設(shè)計(jì)燃料為宜賓地區(qū)無(wú)煙煤,硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高限為4. 2%。每臺(tái)鍋爐配備雙室四電場(chǎng)靜電除塵器, 除塵效率大于 99. 5%。新安裝2套石灰石- 石膏濕法煙氣脫硫裝置: 1 ×200MW 機(jī)組新安裝“一爐一塔”脫硫裝置, 由于二氧化硫質(zhì)量濃度太高,吸收塔設(shè)計(jì)為5層噴淋層結(jié)構(gòu);另2臺(tái)鍋爐(1 ×220MW和1 ×200MW) 采用“兩爐一塔”脫硫裝置處理煙氣,吸收塔設(shè)計(jì)同樣為5層噴淋層結(jié)構(gòu)。

該系統(tǒng)主要技術(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)(標(biāo)態(tài), 干基,α = 1. 4) :最大煙氣處理量, 2 ×815 000m3 /h;進(jìn)口二氧化硫質(zhì)量濃度, 9 100mg/m3 ;進(jìn)口煙塵質(zhì)量濃度, ≤ 200mg/m3 ;出口二氧化硫質(zhì)量濃度, < 455mg/m3 ; 出口煙塵質(zhì)量濃度, ≤50 mg/m3 ; 脫硫效率, 95%。脫硫劑為石灰石顆粒,脫硫鈣、硫比為1. 03。設(shè)計(jì)工況下,石灰石耗量25. 7 t/h, 12. 85萬(wàn)t/年。副產(chǎn)品石膏產(chǎn)量35 t/h, 17. 5 萬(wàn)t/年,年脫除二氧化硫 7萬(wàn)t。

2006年10月31日脫硫裝置完成168 h試運(yùn)以來(lái),儀控設(shè)備相繼發(fā)生了不少問(wèn)題,本文就脫硫裝置典型儀控設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題的原因及處理辦法進(jìn)行分析。

1　煙氣在線分析儀運(yùn)行維護(hù)分析

1. 1　原煙氣分析儀量程不能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求

白馬電廠地處西南高硫煤(硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3 % ～5% )區(qū)域,按脫硫裝置設(shè)計(jì)要求燃用煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不大于4. 2% (原煙氣SO2 質(zhì)量濃度為10 900mg/m3 ) ,凈煙氣排放質(zhì)量濃度應(yīng)低于1 200 mg/m3�；痣姀S實(shí)際原煙氣中SO2 的質(zhì)量濃度通常為5 000～15 000mg/m3 ,而原煙氣分析儀SO2 質(zhì)量濃度量程為0～9 999mg/m3 ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)SO2 質(zhì)量濃度的檢測(cè)要求。

(1)使用原煙氣分析儀, SO2 質(zhì)量濃度可以測(cè)量并顯示至10 000mg/m3 以上,但分析儀量程調(diào)整只有4位數(shù),最高只能顯示9 999mg/m3 ,因此,輸出電流4～20mA只能對(duì)應(yīng)0～9 999mg/m3 ,無(wú)法調(diào)整原煙氣分析儀使量程為5位數(shù)。

(2)簡(jiǎn)單擴(kuò)展分析儀量程(超過(guò)上限20mA) 。由于擴(kuò)大原煙氣分析儀量程的方案短時(shí)間內(nèi)不能實(shí)現(xiàn),故嘗試通過(guò)采集原煙氣分析儀超過(guò)量程上限電流值擴(kuò)展分析儀量程。對(duì)原煙氣分析儀試驗(yàn)結(jié)果為:原煙氣SO2 質(zhì)量濃度超過(guò)13 000mg/m3 時(shí),分析儀電流輸出值最大為25. 2mA;原煙氣SO2 質(zhì)量濃度為9 999～13 000mg/m3 時(shí),可以對(duì)應(yīng)20～25mA, 基本滿足線性要求。通過(guò)試驗(yàn)證實(shí):煙氣在線分析儀(CEMS)的3條輸出系統(tǒng)中,只有DCS卡件可以識(shí)別超上限電流20～25mA,上位機(jī)PLC輸入卡件和環(huán)保實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)輸入卡件均不能識(shí)別超上限電流。最終放棄了該方案。

(3)目前可采用2種方式解決:通過(guò)代理商尋找可以進(jìn)行量程擴(kuò)展業(yè)務(wù)的維修廠家擴(kuò)大現(xiàn)有原煙氣分析儀量程;購(gòu)買0～20 000mg/m3 量程的分析儀。維護(hù)方案:目前已購(gòu)買并安裝0～20 000mg/m3 的原煙氣分析儀,并書面聯(lián)系四川省環(huán)保局信息中心、四川省調(diào)度局和華電集團(tuán)公司生產(chǎn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)管理部門修改量程數(shù)據(jù)。

1. 2　分析儀樣氣取樣口加熱器溫控開(kāi)關(guān)損壞

現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常發(fā)生分析儀樣氣取樣口堵塞的情況, 經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn),由于樣氣取樣口加熱器溫控開(kāi)關(guān)損壞,樣氣取樣口不能加熱,常溫下取樣口結(jié)露堵塞。溫度控制開(kāi)關(guān)損壞的原因是溫度控制開(kāi)關(guān)直接與熱負(fù)載相連,因溫度控制開(kāi)關(guān)控制觸點(diǎn)容量低而燒壞。經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證,取消溫度控制開(kāi)關(guān),電源與加熱器直接接通,因取樣口保溫差散熱量大,溫度保持較好,基本解決問(wèn)題。

維護(hù)方案:在溫度控制開(kāi)關(guān)與加熱負(fù)載之間加裝隔離繼電器,繼電器輸出接點(diǎn)容量選取高于熱負(fù)載參數(shù),以保證溫度控制開(kāi)關(guān)長(zhǎng)期正常運(yùn)行。

1. 3　CEMS系統(tǒng)雷擊故障

脫硫CEMS系統(tǒng)分別于2008年8月1日、2007 年7月10日發(fā)生2次系統(tǒng)組件大面積損壞故障,經(jīng)查證, CEMS上位機(jī)歷史數(shù)據(jù)中斷時(shí)間與現(xiàn)場(chǎng)煙囪附近發(fā)生雷擊時(shí)間接近,因此判斷CEMS系統(tǒng)組件損壞的主要原因是雷擊。損壞的設(shè)備有PLC輸入/ 輸出卡件、上位機(jī)232通訊口和外圍大部分變送器 (單路擴(kuò)2路卡件、壓力變送器、差壓變送器、濕度變送器和粉塵儀等) 。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和分析,認(rèn)為完善CEMS接地系統(tǒng)、加裝防雷柵和防雨棚是避免雷擊的有效方案。

(1)完善CEMS接地系統(tǒng)。

1)新施放電氣接地網(wǎng)到CEMS小間接地電纜 (95m2 )作為整個(gè)系統(tǒng)接地引出線。

2)就地變送器電源接地通過(guò)電纜備用芯接入 CEMS小間系統(tǒng)接地。

3)就地變送器接入CEMS小間的電纜屏蔽層接入系統(tǒng)接地。采用單端懸浮接地的方式,將電纜屏蔽層在CEMS小間側(cè)接地。

4)把所有PLC卡件接地端接入CEMS小間系統(tǒng)接地。

(2) CEMS系統(tǒng)加裝防雷柵。

1) CEMS 系統(tǒng)總電源加裝電源防雷柵。在 CEMS系統(tǒng)總電源加裝電源防雷柵后,雷擊時(shí)強(qiáng)電竄入電源系統(tǒng),電源防雷柵會(huì)自動(dòng)切斷電源裝置,防止電源損壞。

2)有接入PLC輸入卡件或轉(zhuǎn)換卡件的測(cè)點(diǎn)接入前,加裝測(cè)點(diǎn)防雷柵,雷擊時(shí)強(qiáng)電竄入信號(hào)線,測(cè)點(diǎn)防雷柵自動(dòng)燒損,同時(shí)避免PLC輸入卡件或轉(zhuǎn)換卡件損壞。

(3)分析儀就地取樣平臺(tái)加裝防雨棚,確保取樣設(shè)備干燥,可最大程度地降低EMS系統(tǒng)遭雷擊的幾率。

2　脫硫系統(tǒng)電動(dòng)門運(yùn)行維護(hù)

2. 1　漿液管線電動(dòng)門蝶閥的安裝方式

管道中漿液(石膏漿液和石灰石漿液)在長(zhǎng)時(shí)間(2 h以上)靜置后會(huì)沉積變硬是由石灰石濕法脫硫工藝決定的。因此,漿液管線電動(dòng)門蝶閥安裝方式為:轉(zhuǎn)軸軸線應(yīng)水平,閥板下半周應(yīng)沿漿液流動(dòng)方向開(kāi)啟。

安裝原理:以關(guān)閉閥板為界,靠近容器(容器指漿液箱、罐等)側(cè)漿液會(huì)沉積,而遠(yuǎn)離容器側(cè)在沖洗干凈后只有清水。這樣,即使?jié){液側(cè)沉積后,開(kāi)啟閥門時(shí)閥板受力也較小;反之,閥板受力很大,造成電動(dòng)門過(guò)力矩開(kāi)關(guān)動(dòng)作,無(wú)法操作電動(dòng)門。

由于施工單位缺乏脫硫施工經(jīng)驗(yàn),石膏排出泵和磨煤機(jī)再循環(huán)泵的入口電動(dòng)門蝶閥轉(zhuǎn)軸軸線垂直安裝,造成電動(dòng)門過(guò)力矩動(dòng)作,無(wú)法開(kāi)啟電動(dòng)門。維護(hù)方案:電動(dòng)門管線停運(yùn)時(shí),將電動(dòng)門蝶閥旋轉(zhuǎn),使轉(zhuǎn)軸軸線水平,閥板下半周應(yīng)沿漿液流動(dòng)方向開(kāi)啟,可解決電動(dòng)門過(guò)力矩動(dòng)作、無(wú)法開(kāi)啟電動(dòng)門的故障。

2. 2　電動(dòng)門無(wú)就地機(jī)械位置指示

由于設(shè)備選型的原因,造成石膏排除泵管線、磨制區(qū)再循環(huán)泵管線及石灰石供漿泵管線電動(dòng)門沒(méi)有就地機(jī)械位置指示,造成以下情況:

(1)電動(dòng)門前后管道安裝完畢后無(wú)法重新調(diào)整電氣開(kāi)度,每次調(diào)整電氣開(kāi)度必須拆開(kāi)電動(dòng)門前后管道,憑空增加機(jī)務(wù)拆裝工作量;

(2)電動(dòng)門發(fā)生電氣故障時(shí),由于就地?zé)o機(jī)械指示,手動(dòng)操作電動(dòng)門無(wú)法判斷開(kāi)度,經(jīng)常開(kāi)過(guò)頭或關(guān)過(guò)頭。

經(jīng)與總承包商、電動(dòng)門廠家協(xié)商,確定維護(hù)方案為:延長(zhǎng)傳動(dòng)軸,加工用于連接閥體和電動(dòng)門的鏤空連接法蘭,露出傳動(dòng)軸以顯示閥體機(jī)械開(kāi)度。

2. 3　因風(fēng)機(jī)振動(dòng)造成電動(dòng)調(diào)節(jié)門和電動(dòng)門損壞

(1)增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉電動(dòng)調(diào)節(jié)門為風(fēng)機(jī)廠配套的奧瑪(AUMA)電動(dòng)調(diào)節(jié)門,直接安裝于動(dòng)葉調(diào)節(jié)門附近的風(fēng)機(jī)本體上,通過(guò)連桿與調(diào)節(jié)門連接。增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉投入自動(dòng)調(diào)節(jié)4個(gè)月后,動(dòng)葉電動(dòng)調(diào)節(jié)門電機(jī)燒壞。用國(guó)產(chǎn)電動(dòng)調(diào)節(jié)門安裝于地面,采取加長(zhǎng)連桿的辦法恢復(fù)動(dòng)葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)后,該調(diào)節(jié)系統(tǒng)已投入正常運(yùn)行7個(gè)月。據(jù)此推斷,風(fēng)機(jī)振動(dòng)會(huì)造成電動(dòng)調(diào)節(jié)門損壞。

(2)氧化風(fēng)機(jī)出口電動(dòng)門與機(jī)械閥體(蝶閥)直接相連,氧化風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行時(shí)的較大振動(dòng)直接傳遞給電動(dòng)門,使電動(dòng)門電氣板件接觸不良以致燒壞。廠家多次更換該電動(dòng)門板件,雖可短時(shí)間恢復(fù),但不能長(zhǎng)時(shí)間正常投運(yùn)。

維護(hù)方案:增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉電動(dòng)調(diào)節(jié)門已移動(dòng)電動(dòng)門至地面,加長(zhǎng)連桿以連接機(jī)械閥體和電動(dòng)門。由于電動(dòng)門離開(kāi)了振動(dòng)源,而且連桿可以較大程度緩沖振動(dòng),這種改進(jìn)方案可以避免調(diào)門和電動(dòng)門損壞,目前運(yùn)行情況良好。

氧化風(fēng)機(jī)出口電動(dòng)門目前只能就地手動(dòng)開(kāi)關(guān), 已經(jīng)報(bào)修。

3　pH計(jì)運(yùn)行維護(hù)

按pH計(jì)使用說(shuō)明要求,其測(cè)量頭不能長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中,否則會(huì)損壞測(cè)量頭,但可長(zhǎng)時(shí)間置于測(cè)量液或清水中保養(yǎng)。

2套pH計(jì)測(cè)量頭均安裝于石膏旋流器附近的管道上,測(cè)量頭位置低于石膏旋流器、高于回流管 (石膏排除泵返回吸收塔管道) 。石膏旋流器運(yùn)行時(shí),控制旋流器壓力, 石膏排除泵出口壓力0. 43 MPa,大于泵額定壓力0. 38MPa,石膏漿液充滿測(cè)量頭管道;石膏旋流器停運(yùn),石膏漿液通過(guò)回流管返回吸收塔,由于回流管節(jié)流孔板節(jié)流孔偏大,致使泵出口壓力只能達(dá)到0. 29MPa,而pH計(jì)又在泵揚(yáng)程的最高點(diǎn),漿液不能充滿管道(現(xiàn)場(chǎng)拆開(kāi)測(cè)量頭無(wú)漿液冒出) ,從而導(dǎo)致pH計(jì)測(cè)量頭損壞較多。

改進(jìn)方案有2種:減小回流管節(jié)流孔板節(jié)流孔, 調(diào)整泵出口壓力達(dá)額定值0. 38MPa;改動(dòng)測(cè)量頭至低于回流管位置。2種方法均可使?jié){液充滿管道, 避免pH計(jì)測(cè)量頭長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中。

目前采用的維護(hù)方案:改動(dòng)測(cè)量頭至低于回流管位置,使?jié){液充滿管道,避免pH計(jì)測(cè)量頭長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中。

4　吸收塔、石灰石漿液罐液位顯示不準(zhǔn)

吸收塔、石灰石漿液罐(以下簡(jiǎn)稱容器)液位與以水為介質(zhì)的液位測(cè)量最大的不同在于必須引入變化的密度值修正漿液液位。該套脫硫系統(tǒng)是通過(guò)差壓變送器取不同液位差壓計(jì)算變化的密度,這種方式計(jì)算的密度是取不同液面壓力,通過(guò)DCS計(jì)算出的平均密度。

脫硫系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái),這2個(gè)密度值長(zhǎng)期與化學(xué)取樣值不符,為此采用多種方法查找密度值不準(zhǔn)的原因。

(1)檢查調(diào)校差壓變送器量程零位及線性均正常。

(2)沖洗差壓變送器取樣管路,保證沒(méi)有堵塞現(xiàn)象。

(3)修改DCS組態(tài)中可調(diào)參數(shù),使顯示值接近化學(xué)取樣實(shí)測(cè)值。

通過(guò)以上步驟全面檢查和調(diào)校的密度值(顯示值)仍不能反映實(shí)際密度。由于吸收塔漿液密度用于計(jì)算吸收塔液位,因吸收塔液位異常,多次導(dǎo)致除霧器無(wú)法沖洗,甚至增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖跳閘的不安全情況。

迫于無(wú)奈的維護(hù)方案:在DCS組態(tài)中固定計(jì)算吸收塔液位的密度值,把反映密度的液面壓差增加在畫面上,顯示密度趨勢(shì);同樣,在DCS組態(tài)中固定計(jì)算石灰石漿液罐液位的密度值,畫面上增加液面壓差,顯示密度趨勢(shì)。

目前已確定質(zhì)量流量密度計(jì)測(cè)量密度的改造方案,質(zhì)量流量密度計(jì)的取樣管一般就近取自石膏排除泵(或石灰石供漿泵)的出口管段上。

5　結(jié)束語(yǔ)

火電廠200MW機(jī)組石灰石- 石膏濕法煙氣脫硫裝置中,提高典型儀控設(shè)備投運(yùn)率和完好率,對(duì)保證脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行,提高裝置投運(yùn)率和脫硫率至關(guān)重要。

脫硫裝置儀控設(shè)備技術(shù)手段和工作原理與火電廠主機(jī)熱控設(shè)備相同,兩者最大的不同在于監(jiān)控的對(duì)象差異較大;用于漿液系統(tǒng)的電動(dòng)門必須考慮機(jī)械蝶閥安裝方式;脫硫系統(tǒng)酸堿性介質(zhì)決定了監(jiān)控設(shè)備一次元件應(yīng)做防腐處理等。

總之,對(duì)于電廠脫硫儀控檢修人員來(lái)說(shuō),熱工儀表和控制專業(yè)的知識(shí)和技能是基礎(chǔ),只有深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)了解脫硫系統(tǒng)對(duì)象的獨(dú)有特性,才能快速有效地解決脫硫系統(tǒng)儀控設(shè)備存在的問(wèn)題。

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