火電廠煙氣脫硫裝置典型儀控設(shè)備運(yùn)行維護(hù)分析
摘要:介紹了煙氣在線分析儀、電動門和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)無煙煤,硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高限為4. 2%。每臺鍋爐配備雙室四電場靜電除塵器, 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t/年。副產(chǎn)品石膏產(chǎn)量35 t/h, 17. 5 萬t/年,年脫除二氧化硫 7萬t。
2006年10月31日脫硫裝置完成168 h試運(yùn)以來,儀控設(shè)備相繼發(fā)生了不少問題,本文就脫硫裝置典型儀控設(shè)備出現(xiàn)問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。火電廠實(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SO2 質(zhì)量濃度的檢測要求。
(1)使用原煙氣分析儀, SO2 質(zhì)量濃度可以測量并顯示至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只能對應(yīng)0～9 999mg/m3 ,無法調(diào)整原煙氣分析儀使量程為5位數(shù)。
(2)簡單擴(kuò)展分析儀量程(超過上限20mA) 。由于擴(kuò)大原煙氣分析儀量程的方案短時間內(nèi)不能實(shí)現(xiàn),故嘗試通過采集原煙氣分析儀超過量程上限電流值擴(kuò)展分析儀量程。對原煙氣分析儀試驗(yàn)結(jié)果為:原煙氣SO2 質(zhì)量濃度超過13 000mg/m3 時,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,可以對應(yīng)20～25mA, 基本滿足線性要求。通過試驗(yàn)證實(shí):煙氣在線分析儀(CEMS)的3條輸出系統(tǒng)中,只有DCS卡件可以識別超上限電流20～25mA,上位機(jī)PLC輸入卡件和環(huán)保實(shí)時數(shù)據(jù)系統(tǒng)輸入卡件均不能識別超上限電流。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;購買0～20 000mg/m3 量程的分析儀。維護(hù)方案:目前已購買并安裝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關(guān)損壞
現(xiàn)場經(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。溫度控制開關(guān)損壞的原因是溫度控制開關(guān)直接與熱負(fù)載相連,因溫度控制開關(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,基本解決問題。
維護(hù)方案:在溫度控制開關(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),以保證溫度控制開關(guān)長期正常運(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)中斷時間與現(xiàn)場煙囪附近發(fā)生雷擊時間接近,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 )作為整個系統(tǒng)接地引出線。
2)就地變送器電源接地通過電纜備用芯接入 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,雷擊時強(qiáng)電竄入電源系統(tǒng),電源防雷柵會自動切斷電源裝置,防止電源損壞。
2)有接入PLC輸入卡件或轉(zhuǎn)換卡件的測點(diǎn)接入前,加裝測點(diǎn)防雷柵,雷擊時強(qiáng)電竄入信號線,測點(diǎn)防雷柵自動燒損,同時避免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)電動門運(yùn)行維護(hù)
2. 1 漿液管線電動門蝶閥的安裝方式
管道中漿液(石膏漿液和石灰石漿液)在長時間(2 h以上)靜置后會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)沿漿液流動方向開啟。
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,開啟閥門時閥板受力也較小;反之,閥板受力很大,造成電動門過力矩開關(guān)動作,無法操作電動門。
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)泵的入口電動門蝶閥轉(zhuǎn)軸軸線垂直安裝,造成電動門過力矩動作,無法開啟電動門。維護(hù)方案:電動門管線停運(yùn)時,將電動門蝶閥旋轉(zhuǎn),使轉(zhuǎn)軸軸線水平,閥板下半周應(yīng)沿漿液流動方向開啟,可解決電動門過力矩動作、無法開啟電動門的故障。
2. 2 電動門無就地機(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門沒有就地機(jī)械位置指示,造成以下情況:
(1)電動門前后管道安裝完畢后無法重新調(diào)整電氣開度,每次調(diào)整電氣開度必須拆開電動門前后管道,憑空增加機(jī)務(wù)拆裝工作量;
(2)電動門發(fā)生電氣故障時,由于就地?zé)o機(jī)械指示,手動操作電動門無法判斷開度,經(jīng)常開過頭或關(guān)過頭。
經(jīng)與總承包商、電動門廠家協(xié)商,確定維護(hù)方案為:延長傳動軸,加工用于連接閥體和電動門的鏤空連接法蘭,露出傳動軸以顯示閥體機(jī)械開度。
2. 3 因風(fēng)機(jī)振動造成電動調(diào)節(jié)門和電動門損壞
(1)增壓風(fēng)機(jī)動葉電動調(diào)節(jié)門為風(fēng)機(jī)廠配套的奧瑪(AUMA)電動調(diào)節(jié)門,直接安裝于動葉調(diào)節(jié)門附近的風(fēng)機(jī)本體上,通過連桿與調(diào)節(jié)門連接。增壓風(fēng)機(jī)動葉投入自動調(diào)節(jié)4個月后,動葉電動調(diào)節(jié)門電機(jī)燒壞。用國產(chǎn)電動調(diào)節(jié)門安裝于地面,采取加長連桿的辦法恢復(fù)動葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)后,該調(diào)節(jié)系統(tǒng)已投入正常運(yùn)行7個月。據(jù)此推斷,風(fēng)機(jī)振動會造成電動調(diào)節(jié)門損壞。
(2)氧化風(fēng)機(jī)出口電動門與機(jī)械閥體(蝶閥)直接相連,氧化風(fēng)機(jī)啟動、運(yùn)行時的較大振動直接傳遞給電動門,使電動門電氣板件接觸不良以致燒壞。廠家多次更換該電動門板件,雖可短時間恢復(fù),但不能長時間正常投運(yùn)。
維護(hù)方案:增壓風(fēng)機(jī)動葉電動調(diào)節(jié)門已移動電動門至地面,加長連桿以連接機(jī)械閥體和電動門。由于電動門離開了振動源,而且連桿可以較大程度緩沖振動,這種改進(jìn)方案可以避免調(diào)門和電動門損壞,目前運(yùn)行情況良好。
氧化風(fēng)機(jī)出口電動門目前只能就地手動開關(guān), 已經(jīng)報修。
3 pH計(jì)運(yùn)行維護(hù)
按pH計(jì)使用說明要求,其測量頭不能長時間暴露在空氣中,否則會損壞測量頭,但可長時間置于測量液或清水中保養(yǎng)。
2套pH計(jì)測量頭均安裝于石膏旋流器附近的管道上,測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,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,石膏漿液充滿測量頭管道;石膏旋流器停運(yùn),石膏漿液通過回流管返回吸收塔,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)場拆開測量頭無漿液冒出) ,從而導(dǎo)致pH計(jì)測量頭損壞較多。
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;改動測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)測量頭長時間暴露在空氣中。
目前采用的維護(hù)方案:改動測量頭至低于回流管位置,使?jié){液充滿管道,避免pH計(jì)測量頭長時間暴露在空氣中。
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(以下簡稱容器)液位與以水為介質(zhì)的液位測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DCS計(jì)算出的平均密度。
脫硫系統(tǒng)投運(yùn)以來,這2個密度值長期與化學(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)測值。
通過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;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。
目前已確定質(zhì)量流量密度計(jì)測量密度的改造方案,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
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)控的對象差異較大;用于漿液系統(tǒng)的電動門必須考慮機(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,對于電廠脫硫儀控檢修人員來說,熱工儀表和控制專業(yè)的知識和技能是基礎(chǔ),只有深入生產(chǎn)現(xiàn)場了解脫硫系統(tǒng)對象的獨(dú)有特性,才能快速有效地解決脫硫系統(tǒng)儀控設(shè)備存在的問題。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
