火电厂烟气脱硫装置典型仪控设备运行维护分析.pdf

第3 1卷 第 6期 2 0 0 9年 6月 华 电技 术 Hu a d i a n T e c h n o l o g y V0 1 ． 31 No ． 6 J u n ． 2 0 0 9 节 能 与 环 保 火 电厂烟气脱硫装置典型仪控设备 运行维护分析 Op e r a t i o n a n d ma i n t e n a n c e o f t y p i c a l i n s t r u me n t a n d c o n t r o l e q u i p me n t o ffl u e g a s d e s u l p h u r i z a t i 0 n s y s t e m i n p o we r p l a n t 薛峰 华 电四川发电有 限公 司内江发电厂， 四川 内江6 4 1 0 0 5 N e i j i a n g P o w e r P l a n t o f H u a d i a n S i c h u a n P o w e r G e n e r a t i o n C o r p o r a t i o n L i mi t e d ， N e ij i a n g 1 005 ， C h i n a 摘要 介绍 了烟气在 线分析仪 、 电动 门和 p H计等脱硫 系统典型仪控设 备的故 障处理 、 技 术改造和安装方 式， 分析 了具体的运行维护 方案 ， 并针对其不足给 出了改进方案 。 关键词 脱硫典型仪控设备 ； 运行 维护方案 ； 技术改造 中图分类号 X 5 1 1 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 l 2 0 0 9 0 6 0 0 7 2 0 4 Ab s t r a c t T h e f a u l t t r e a t me n t ，t e c h n i c a l r e f o r ma t i o n a n d i n s t a l l a t i o n mo d e o f t y p i c a l i n s t r u me n t s a n d c o n t r o l e q u i p me n t s f o r d e s u l p h u r i z a t i o n s y s t e m we r e i n t r o d u c e d wh i c h i n c l u d e s o n l i n e fl u e g a s a n a l y z e r ， e l e c t r i c a l l y o p e r a t e d g a t e ，p H me t e r 。a n d e t c ．T h e c o n c r e t e s c h e me o f o p e r a t i o n a n d ma i n t e n a n c e wa s a n a l y z e d ．Ai mi n g a t i t s d e f e c t s ， t h e i mp r o v e me nt s c h e me wa s g i v e n ． Ke y wo r d s t y pi c a l i n s t r u me n t a n d c o n t r o l e q ui p me nt for de s u 1 ph u r i z a t i o n；s c h e me o f o p e r a t i o n a nd ma i n t e n a n c e； t e c h ni c a 1 r e f o r ma t i o n 0 引言 华电四川发 电有限公 司内江发电厂 白马 电厂 以下简称 白马电厂 2 X 2 0 0 MW 2 2机组、 代管 2 3 机组 和 1 2 2 0 MW 2 1 机组 机组锅炉为超高压 、 中问再热参数 、 自然循环汽包炉 ， 设计燃料为宜宾地 区无烟煤 ， 硫的质量分数高限为 4 ． 2 ％。每台锅炉 配 备 双 室 四 电 场 静 电 除 尘 器， 除 尘 效 率 大 于 9 9 ． 5 ％。新安装 2套石灰石 一 石膏湿法烟气脱硫装 置 1 2 0 0 M W 机组新安装“ 一炉一塔” 脱硫装置， 由于二氧化硫质量浓度太高， 吸收塔设计为 5层喷 淋层结构 ； 另 2台锅炉 1 x 2 2 0M W 和 1 2 0 0M W 采用“ 两炉一塔” 脱硫装置处理烟气 ， 吸收塔设计同 样为 5层喷淋层结构。 该系统 主要技 术设 计参 数 标态 ， 干基， 收稿 E t 期 2 0 0 90 ll 5 1 ． 4 最大烟气处理量， 2 8 1 5 0 0 0I n ／ h ； 进 口二氧 化硫质量浓度 ， 9 1 0 0 m g ／ In ； 进 口烟尘质量浓度 ， ≤ 2 0 0 mg ／ In 。 ； 出 口二氧化硫质量浓度 ， 4 5 5 m g ／ I n ； 出口烟尘质量 浓度 ， ≤5 0 m g ／ In ； 脱硫效率 ， 9 5 ％。 脱硫剂为石灰石颗粒 ， 脱硫钙 、 硫 比为 1 ． 0 3 。设计 工况下 ， 石灰石耗量 2 5 ． 7 t ／ h ， 1 2 ． 8 5 万 t ／ ／ 年。副产 品石膏产量 3 5 t ／ h ， 1 7 ． 5万 t ／ ， 年， 年脱除二氧化硫 7万 t 。 2 0 0 6年 1 0月 3 1日脱硫装置完成 1 6 8 h试运以 来 ， 仪控设备相继发生了不少问题 ， 本文就脱硫装置 典型仪控设 备 出现 问题 的原 因及 处理 办法 进行 分 析 。 1 烟气在线分析仪运行维护分析 1 ． 1 原烟气分析仪量程不能满足现场要求 白马电厂地处西南 高硫煤 硫 的质量分 数为 3 ％ ～5 ％ 区域 ， 按脱硫装置设计要求燃用煤中硫 第 6期 薛峰 火电厂烟气脱硫装置典型仪控设备运行维护分析 7 3 的质量分数应不大于 4 ． 2 ％ 原烟气 S O 质量浓度 为 1 0 9 0 0 mg ／ 13 3 ， 净烟气排放质量浓度应低于1 2 0 0 m g ／ m 。火电厂实际原烟气 中 S 0 ， 的质量浓度通常 为 5 0 0 0～1 5 0 0 0 m g ／ m ， 而原烟气分析仪 S O ， 质量 浓度量程为 0～ 9 9 9 9 mg ／ 13 1 ， 远远不能满足现场 S 0 ， 质量浓度的检测要求 。 1 使用原烟气分析仪 ， S O ， 质量浓度可以测量 并显示至 1 0 0 0 0 ra g ／ Il l 以上 ， 但分析仪量程调整只 有 4位数， 最高只能显示 9 9 9 9 ra g ／ 13 1 ， 因此 ， 输 出电 流4～ 2 0 m A只能对应 0～9 9 9 9 mg ／ m ， 无法调整原 烟气分析仪使量程为 5位数 。 2 简单扩展分析仪量 程 超 过上限 2 0 m A 。 由于扩大原烟气分析仪量程的方案短时间内不能实 现 ， 故尝试通过采集原烟气分析仪超过量程上限电 流值扩展分 析仪量程。对 原烟气分 析仪试验结果 为 原烟气 S O 质量浓度超过 l 3 0 0 0 m g ／ m 时 ， 分析 仪电流输出值最大为 2 5 ． 2 m A； 原烟气 s 0 质量浓 度为 9 9 9 9～1 3 0 0 0 mg ／ m 时 ， 可以对应 2 0～ 2 5 m A， 基本满足线性要求 。通过试验证实 烟气在线分析 仪 C E MS 的 3条输 出系统 中， 只有 D C S卡件可 以 识别超上限电流 2 0～2 5 m A， 上位机 P L C输入卡件 和环保实时数据系统输入卡件均不能识别超上限电 流。最终放弃了该方案。 3 目前可采用 2种方式解决 通过代理商寻找 可以进行量程扩展业务 的维修厂家扩大现有原烟气 分析仪量程； 购买 0～ 2 0 0 0 0 m g ／ m 量程的分析仪。 维护方案 目前 已购买并安装 0～2 0 0 0 0 rag ／ m 的原烟气分析仪， 并 书面联系 四川省环保局信息 中 心 、 四川省调度局和华电集团公司生产实时系统管理 部门修改量程数据。 1 ． 2 分析仪样气取样 口加热器温控开关损坏 现场经常发生分析仪样气取样 口堵塞的情况 ， 经仔细检查发现 ， 由于样气取样 口加热器温控开关 损坏 ， 样气取样 口不能加热 ， 常温下取 样 口结露堵 塞。温度控制开关损坏 的原 因是温度控制开关直接 与热负载相连 ， 因温度控 制开关控制触点容量低 而 烧坏 。经实际验证 ， 取消温度控制开关 ， 电源与加热 器直接接通 ， 因取样 口保温差散热量大， 温度保持较 好 ， 基本解决问题。 维护方案 在温度控制开关与加热负载之间加 装隔离继 电器 ， 继 电器输 出接点容量选取高于热 负 载参数 ， 以保证温度控制开关长期正常运行 。 1 ． 3 C E MS系统雷击故障 脱硫 C E MS系统分别于 2 0 0 8年 8月 1日、 2 0 0 7 年 7月 1 0日发生 2次系统组件大面积损坏故障 ， 经 查证 ， C E MS上位机历史数据 中断时间与现场烟囱 附近发生雷击时间接近， 因此判断 C E MS系统组件 损坏的主要原因是雷击 。损坏 的设备有 P L C输入／ 输出卡件 、 上位机 2 3 2通讯 口和外 围大部分变送器 单路扩 2路卡件 、 压力变送器 、 差压变送器 、 湿度 变送器和粉尘仪等 。 经现场调查和分析 ， 认为完善 C E M S接地系统、 加装防雷栅和防雨棚是避免雷击 的有效方案。 1 完善 C E MS接地系统。 1 新施放 电气 接地 网到 C E MS小 间接地 电缆 9 5 n l 作为整个系统接地引出线。 2 就地变送器 电源接地通过 电缆备用 芯接入 C E MS小间系统接地。 3 就地变送器接 人 C E MS小问 的电缆屏蔽层 接入系统接地。采用单端悬浮接地 的方式 ， 将电缆 屏蔽层在 C E MS小问侧接地。 4 把所有 P L C卡件接地端接入 C E MS小 间系 统接地。 2 C E MS系统加装防雷栅 。 1 C E MS系统 总 电 源 加 装 电源 防雷 栅 。在 C E MS系统总电源加装 电源防雷栅后 ， 雷击 时强 电 窜入电源系统 ， 电源防雷栅会 自动切断电源装置， 防 止电源损坏。 2 有接人 P L C输入 卡件或转换卡件 的测点接 人前 ， 加装测点防雷栅 ， 雷击 时强 电窜人信号线 ， 测 点防雷栅 自动烧损 ， 同时避免 P L C输入 卡件或转换 卡件损坏。 3 分析仪就地取样平 台加装 防雨棚， 确保取 样设备干燥 ， 可最大程度地降低 E MS系统遭雷击的 几率。 2 脱硫 系统电动 门运行维护 2 ． 1 浆液管线电动门蝶阀的安装方式 管道中浆液 石膏浆液和石灰石浆液 在长时 问 2 h以上 静置后会沉积变硬是 由石灰石湿法脱 硫工艺决定的。因此， 浆液管线 电动 门蝶阀安装方 式为 转轴轴线应水平 ， 阀板下半周应沿浆液流动方 向开启。 安装原理 以关闭阀板为界 ， 靠近容器 容器指 浆液箱 、 罐等 侧浆液会沉积 ， 而远离容器侧在冲洗 干净后只有清水。这样 ， 即使浆 液侧沉积后 ， 开启阀 门时阀板受力也较小 ； 反之 ， 阀板受力很大 ， 造成 电 动门过力矩开关动作， 无法操作 电动门。 7 4 华 电． 髭 第 3 1卷 由于施工单位缺乏脱硫施工经验 ， 石膏排 出泵 和磨煤机再循环泵的人 口电动门蝶阀转轴轴线垂直 安装 ， 造成电动门过力矩动作 ， 无法开启电动门。 维护方案 电动门管线停运时， 将电动门蝶阀旋 转， 使转轴轴线水平 ， 阀板下半周应沿浆液流动方向 开启 ， 可解决电动门过力矩动作、 无法开启电动门的 故障。 2 ． 2 电动 门无就地机械 位置指 示 由于设备选型的原因， 造成石膏排除泵管线 、 磨 制区再循环泵管线及石灰石供浆泵管线电动门没有 就地机械位置指示 ， 造成 以下情况 1 电动门前后管道安装完毕后无法重新调整 电气开度， 每次调整电气开度必须拆开 电动门前后 管道 ， 凭空增加机务拆装工作量 ； 2 电动门发生电气故 障时 ， 由于就地无机械 指示， 手动操作电动门无法判断开度 ， 经常开过头或 关过头。 经与总承包商 、 电动门厂家协商 ， 确定维护方案 为 延长传动轴 ， 加工用于连接阀体和电动门的镂空 连接法兰 ， 露出传动轴以显示阀体机械开度。 2 ． 3 因风机振动造成电动调节门和电动门损坏 1 增压风机动叶电动调节门为风机厂配套的 奥玛 A U M A 电动调节 门， 直接安装于动 叶调节门 附近的风机本体上 ， 通过连杆与调节门连接。增压 风机动叶投入 自动调节 4个月后 ， 动叶电动调节门 电机烧坏。用国产 电动调节门安装于地面， 采取加 长连杆的办法恢复动叶调节系统后 ， 该调节系统 已 投入正常运行 7个月。据此推断 ， 风机振动会造成 电动调节门损坏。 2 氧化风机出口电动门与机械阀体 蝶阀 直 接相连， 氧化风机启动 、 运行时的较大振动直接传递 给电动门， 使 电动 门电气板件接触不 良以致烧坏。 厂家多次更换该电动门板件， 虽可短时间恢复， 但不 能长时间正常投运。 维护方案 增压风机动叶电动调节 门已移动电 动门至地面， 加长连杆以连接机械阀体和电动门。 由于电动 门离开了振动源 ， 而且连杆可 以较大 程度缓冲振动， 这种改进方案可以避免调 门和电动 门损坏 ， 目前运行情况 良好。 氧化风机出 口电动 门目前只能就地手动开关 ， 已经报修。 3 p H计运行维护 按 p H计使用说明要求 ， 其测量头不能长时间 暴露在空气中， 否则会损坏测量头， 但可长时间置于 测量液或清水中保养。 2套 p H计测量头均安装于石膏旋 流器附近的 管道上 ， 测量头位置低 于石膏旋 流器 、 高于回流管 石膏排除泵返 回吸收塔管道 。石膏旋流器运行 时 ， 控 制旋流 器压力 ， 石 膏排除泵 出 口压力 0 ． 4 3 MP a ， 大于泵额定压力 0 ． 3 8 MP a ， 石膏浆液充满测量 头管道 ； 石膏旋流器停运， 石膏浆液通过 回流管返 回 吸收塔 ， 由于 回流管节流孔板节流孔偏大， 致使泵出 口压力只能达到 0 ． 2 9 MP a ， 而 p H计又在泵扬程的 最高点 ， 浆液不能充满管道 现场拆 开测量头无浆 液冒出 ， 从而导致 p H计测量头损坏较多。 改进方案有 2种 减小 回流管节流孑 L 板节流孔 ， 调整泵出口压力达额定值 0 ． 3 8 M P a ； 改动测量头至 低于回流管位置。2种方法均可使浆液充满管道 ， 避免 p H计测量头长时间暴露在空气中。 目前采用 的维护方案 改动测量头至低于 回流 管位置 ， 使浆液充满管道， 避免 p H计测量头长时间 暴露在空气中。 4 吸收塔 、 石灰石 浆液罐液位显示不准 吸收塔 、 石灰石浆液罐 以下简称容器 液位与 以水为介质的液位测量最大的不同在于必须引入变 化的密度值修正浆液液位。该套脱硫系统是通过差 压变送器取不同液位差压计算变化的密度 ， 这种方 式计算 的密度是取不同液面压力 ， 通过 D C S计算 出 的平均密度。 脱硫系统投运以来 ， 这 2个密度值长期与化学 取样值不符 ， 为此采用多种方法查找密度值不准的 原 因。 1 检查调校差压变送 器量程零位及 线性均 正常。 2 冲洗差压变送器取样管路 ， 保证没有堵塞 现象 。 3 修改 D C S 组态中可调参数， 使显示值接近 化学取样实测值。 通过以上步骤全面检查和调校的密度值 显示 值 仍不能反映实际密度。由于吸收塔浆液密度用 于计算吸收塔液位 ， 因吸收塔液位异常， 多次导致除 雾器无法 冲洗 ， 甚至增 压风机联 锁跳 闸的不安全 情况。 迫于无奈的维护方案 在 D C S组态 中固定计算 吸收塔液位的密度值， 把反映密度的液面压差增加 在 画面上 ， 显示密度趋势 ； 同样 ， 在D C S 组态中固定 第6期 薛峰 火电厂烟气脱硫装置典型仪控设备运行维护分析 - 7 5 计算石灰石浆液罐液位 的密度值 ， 画面上增加液面 压差 ， 显示密度趋势 。 目前 已确定质量流量密度计测量密度的改造方 案 ， 质量流量密度计 的取样管一般就近取 自石膏排 除泵 或石灰石供浆泵 的出口管段上。 5 结束语 火 电厂 2 0 0 MW 机组石灰石 一石膏湿法烟气脱 硫装置中， 提高典型仪控设备投运率和完好率 ， 对保 证脱硫系统正常运行 ， 提高装 置投运率和脱硫率 至 关 重要 。 脱硫装置仪控设备技术手段和工作原理与火 电 厂主机热控设备相 同， 两者最大 的不同在于监控 的 对象差异较大 ； 用于浆液系统的电动 门必须考虑机 械蝶阀安装方式 ； 脱硫系统酸碱性介质决定 了监控 设备一次元件应做 防腐处理等。 总之 ， 对于电厂脱硫仪控检修人员来说 ， 热工仪 表和控制专业 的知识和技能是基础 ， 只有深入生产 现场了解脱硫系统对象 的独有特性 ， 才能快速有效 地解决脱硫系统仪控设备存在的问题。 编辑 白银 雷 作者简介 薛峰 1 9 6 8 一 ， 男 ， 四川内江人 ， 华电四川发 电有 限公 司内江发 电厂工程师 ， 从事发电厂脱硫运行和检修管理方面的工作。 上接 第 6 8页 行手动投退 P S S 。 5O O - 50 I O O 1 5 O 2o 0 2 5 0 J 电压接口环节 计算值 图 2有补偿特性励磁调节器无 死区相频特性 曲线 2 ． 2试 验 结果 1 在试验过程中机组的一次、 二次设备均未发 生任何异常。P S S装置投入不影响机组正常运行。 2 该机组 P S S参 数经试 验得优 化参数 值为 4 S ， r Q 10 S， Q l0． 0 2 S， Q 20．1 2 S ， r Q 2 0 ． 0 3 s ， r m 0． 3 s ， m 1 ． 2 s ， K s 1 ． 0 。 3 在优化的 P S S参数下 ， 增益试验、 扰动试验 均证明装置对本机振荡 的抑制效 果十分显著 振荡 次数可以减少到 1次以下 ， 阻尼 比提高数倍 ； 宽频带 补偿对低频段的相位修正有突出作用； 由于正常增 减负荷的速度较慢 ， 反调现象并不明显 ， P S S环节的 输出也只有 0 ． 1 3 ％ ， 即只引起机端电压 0 ． 1 3 ％ 的变 化 ； 频率响应特性符合国标规定。 3建议 根据试验中低负荷工况下有功变化时波动大及 P S S投退不灵活的情况， 提 出以下建议 1 设置 P S S自动投退 P S S自动投退门槛值为 1 4 0 MW， 大 于 1 4 0 M W 时投 入 ， 小 于 1 4 0 M W 时 退 出 。 2 建议在励磁调节器柜处安装一个小开关进 3 5机组有功功率 、 无功功率 、 机端电压如出 现振荡加大 ， 应退出 P S S功能。 4 升级励磁系统 ， 增加 余弦余切功能。为广 东省电网调度提供相应 的数学模 型， 增强实测系统 的及时性和准确性 ， 提高监视能力和调整能力 。 5 P S S由 A系统升级到 A A系统 ， 以区分 因机 组内部故障引起有功扰动或 电网有功波动 ， 增强无 功调节的正确性和灵敏度 。防止机组本身故障引起 功率波动时误反调 ， 抑制振荡。 4 结束语 该机组在小修期间采用 了以上建议 ， 从励磁调 节器屏后 1 0 0 3端 子排上的 1和 1 5端子引 2根线 加装了 P S S手动投退开关 ， 并对励磁调节器软件进 行升级 ， 采用 Q 4 S ， 7 - Q 1 0 S ， Q l 0 ． 0 2 S ， r Q 2 0．1 2 S ， r Q 20． 03 S ， 7 _ Q 30． 3 S， r Q 31 ． 2 S ， KQ s1 ． 0 的设计参数。P S S正式投人使用后机组提高阻尼 比 显著、 抑制振荡效果好 、 适应性 强 ， 对抑制弱阻尼振 荡 、 提高机组的抗扰动能力 、 改善电网的动态稳定性 有很大帮助 。 编 辑 白银 雷 作者简介 郑广明 1 9 7 6 一 ， 男 ， 广东吴 川人 ， 茂 名热 电厂工程 师 ， 从事 集 控运行方面的工作。 公方涛 1 9 8 1 一 ， 男 ， 山东新 泰人 ， 茂 名热 电厂助理 工程 师， 从 事集控运行方面的工作 。 许文辉 1 9 6 O 一 ， 男 ， 广东 高州 人 ， 茂 名热 电厂 汽轮 机运 行技 师 ， 从事集控运行方面 的工作。