摘要：國(guó)家能源集團(tuán)荊門發(fā)電有限公司6號(hào)、7號(hào)機(jī)組脫硝煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投入使用5年后故障頻發(fā)，設(shè)備可靠性差，嚴(yán)重影響脫硝系統(tǒng)運(yùn)行，甚至造成環(huán)?？己耸录ｋ姀S生產(chǎn)技術(shù)人員在生產(chǎn)實(shí)際中不斷摸索，深入分析故障原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷改善措施，結(jié)合完善的維護(hù)制度，最終提高脫硝CEMS運(yùn)行可靠性。
關(guān)鍵詞：脫硝;CEMS;故障;可靠性
1 引言
國(guó)家能源集團(tuán)荊門發(fā)電有限公司(荊門公司)6號(hào)、7號(hào)機(jī)組(640MW)采用的是SCR選擇性催化還原反應(yīng)脫除氮氧化物，配套直接抽取式脫硝煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CEMS)。由于安裝在SCR入口和出口處，處于高溫度、高粉塵、高腐蝕氣體等惡劣工況下，脫硝CEMS故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響脫硝系統(tǒng)運(yùn)行。
2 荊門脫硝CEMS主要故障及其原因分析
通過統(tǒng)計(jì)了2018年1月~6月脫硝8套CEMS故障平均次數(shù)為18次/月，故障有分析儀故障、冷凝器故障、采樣探桿堵塞、伴熱管線加熱異常、蠕動(dòng)泵排水不暢、采樣探頭加熱異常、濕度儀報(bào)警、采樣泵出力不足等，其中分析儀故障、冷凝器故障、采樣探桿堵塞三種故障占每月故障的70%以上。
2.1 分析儀故障原因分析
荊門公司脫硝CEMS 8臺(tái)U23分析儀型號(hào)均為7MB2335-1PE00-3AA1，測(cè)量氣體為NO，已使用6年。分析儀故障主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：
2.1.1分析儀測(cè)量漂移
分析儀設(shè)定每6小時(shí)自動(dòng)校驗(yàn)零點(diǎn)，每月進(jìn)行一次人工校驗(yàn)零點(diǎn)及量程。正常情況下每月無(wú)需人工校驗(yàn)，零點(diǎn)漂移和測(cè)量誤差均在允許范圍內(nèi)。出現(xiàn)分析儀測(cè)量漂移一般出現(xiàn)在CEMS小間空氣污染的情況。
CEMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)零點(diǎn)校驗(yàn)時(shí)，采集的是CEMS小間內(nèi)的空氣(脫硝CEMS校驗(yàn)零氣為空氣)，小間為密閉空間。當(dāng)采樣管線有泄漏時(shí)，造成小間氣體污染，自動(dòng)校驗(yàn)零點(diǎn)時(shí)，修正系數(shù)越來越大，最終導(dǎo)致分析儀測(cè)量值漂移。
2.1.2分析儀硬件故障
脫硝CEMS的8臺(tái)U23分析儀投用使用6年，均出現(xiàn)過硬件故障，有分析儀氣室污染，少數(shù)為按鍵失靈、屏幕花屏、壓力傳感器失靈、凝液罐堵塞。其中大部分故障為分析儀氣室污染。造成分析儀氣室污染的主要為采樣氣體預(yù)處理不徹底，進(jìn)入分析的樣氣含雜質(zhì)較多，污染氣室，最終導(dǎo)致分析儀出現(xiàn)測(cè)量故障。
2.1.3分析儀測(cè)量精度低
脫硝CEMS 8臺(tái)分析儀出廠量程為0~600mg/m3 。超低排放改造后，脫硝出口NOx要求控制在0~50mg/m3以內(nèi)(既NO控制在0~33mg/m3以內(nèi))。當(dāng)NO含量在0~20mg/m3波動(dòng)時(shí)，分析儀測(cè)量出現(xiàn)跳變現(xiàn)象。脫硝出口的分析儀表精度不能滿足超低排放后測(cè)量要求。
2.2 冷凝系統(tǒng)故障原因分析
冷凝系統(tǒng)是CEMS重要預(yù)處理設(shè)備，樣氣通過冷凝器回路將溫度降低至3℃左右，使其低于煙氣露點(diǎn)溫度形成液態(tài)水從而除去大部分水分。冷凝系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接影響CEMS系統(tǒng)正常運(yùn)行。冷凝系統(tǒng)包含冷凝器、蠕動(dòng)泵、冷凝管、精過濾器、濕度報(bào)警器等，其主要故障主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：
2.2.1冷凝器制冷異常
冷凝器不間斷運(yùn)行，設(shè)定控制溫度在3℃，異常時(shí)制冷可到-10℃，或不制冷到10℃，報(bào)系統(tǒng)故障，CEMS停止采樣。檢查發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)異常的6臺(tái)中冷凝器有5臺(tái)屬于壓縮機(jī)卸載閥開合卡澀，一臺(tái)為冷凝器溫控器異常。卸載閥使用壽命低是冷凝器故障的主要原因。
2.2.2冷凝管冷凝效果較差
與冷凝器配套使用的是單極玻璃材質(zhì)冷凝管，在煙氣濕度較大時(shí)，不能有效去除樣氣中的水分。冷凝管的樣氣與冷腔有效接觸面積低，是冷凝管冷凝效果差的主要原因。
2.2.3冷凝管泄漏
通常使用3~6個(gè)月的冷凝管入口處出現(xiàn)明顯的腐蝕痕跡，逐漸使玻璃管變薄，最終出現(xiàn)采樣氣體泄漏。通過化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)樣氣中含有微量的氟化氫氣體，氟化氫遇水生成結(jié)成氫氟酸，氫氟酸對(duì)玻璃距離強(qiáng)腐蝕性。樣氣在進(jìn)入冷凝管入口時(shí)迅速冷凝，微量的氫氟酸持續(xù)沖刷玻璃內(nèi)壁，最終使冷凝管出現(xiàn)泄漏。
2.3采樣探頭堵塞原因分析
煙道內(nèi)煙氣在采樣泵的作用下，通過采樣探頭的前置燒結(jié)濾芯和陶瓷濾芯，并通過高溫伴熱管線進(jìn)入CEMS小間。采樣探頭包含探桿、前置濾芯、內(nèi)置濾芯、加熱器、溫控器等部件。采樣探頭堵塞的部位有：前置濾芯、采樣探桿、前置濾芯、取樣小孔。
2.3.1采樣探桿堵塞
采樣探頭前置濾芯采用燒結(jié)濾芯，精度為2微米左右。燒結(jié)濾芯孔徑大于10微米，會(huì)有大量粉塵進(jìn)入濾芯，不到3個(gè)月就出現(xiàn)積灰現(xiàn)象，導(dǎo)致采樣流量偏低。
冬季氣溫偏低時(shí)多次出現(xiàn)采樣探桿堵塞現(xiàn)象。采樣探頭靠近安裝法蘭部位出現(xiàn)綠色及粉塵的混合物結(jié)焦。分析原因?yàn)椴蓸臃ㄌm短管處保溫效果較差，采樣短管處溫度較低，樣氣通過冷端時(shí)在生成硫酸氫氨的結(jié)晶吸附在探桿內(nèi)部，逐步與粉塵結(jié)焦堵塞探桿，造成采樣流量偏低，系統(tǒng)出現(xiàn)故障。
2.3.3取樣小孔堵塞
采樣探頭加熱器故障時(shí)，易出現(xiàn)取樣小孔堵塞。分析原因?yàn)樘筋^溫度降低，樣氣很快在取樣小孔處生成硫酸氫氨的結(jié)晶，導(dǎo)致取樣小孔堵塞。
3針對(duì)主要問題實(shí)施的多項(xiàng)改善
3.1降低分析儀故障的改善措施
3.1.1提高分析儀測(cè)量穩(wěn)定性
3.1.1.1改善CEMS小間環(huán)境溫度
分析儀屬于精密光學(xué)分析儀，對(duì)使用環(huán)境溫度、濕度有較高的要求。根據(jù)環(huán)境溫度與小間內(nèi)溫度對(duì)比測(cè)試，將CEMS小間的空調(diào)由1P增大至2P。即使在夏天40℃左右環(huán)境溫度，也能使小間溫度保持在28℃以內(nèi)。另外安裝遠(yuǎn)程溫濕度儀，實(shí)現(xiàn)DCS遠(yuǎn)程監(jiān)控小間溫濕度情況。
3.1.1.2改善CEMS小間空氣質(zhì)量
改善CEMS小間空氣質(zhì)量，就是要治理采樣回路中的泄漏點(diǎn)。將易腐蝕的零部件更換成耐腐蝕零部件：將冷凝管的乳膠墊片更換成耐腐蝕的氟膠墊片;將與煙氣回路接觸的不銹鋼電磁閥更換為更耐腐蝕的PVC材質(zhì);將樣氣分流閥(不銹鋼材質(zhì))更換為PVC材質(zhì)。蠕動(dòng)泵管與四氟管連接處安裝包箍。
3.1.1.3改善零點(diǎn)校驗(yàn)空氣采樣方式
將分析儀校驗(yàn)的零氣取樣位置由CEMS小間內(nèi)延伸至室外。零氣自動(dòng)校驗(yàn)時(shí)采集的是室外干凈空氣，小間內(nèi)氣體污染不再影響分析儀自標(biāo)定。為防止冬季零氣管路和廢氣排出管路結(jié)冰導(dǎo)致系統(tǒng)故障，在零氣管路和廢氣排出管路上加裝電伴熱帶。零氣改為取室外空氣后，分析儀零點(diǎn)漂移問題取得顯著效果，一個(gè)月內(nèi)自動(dòng)標(biāo)定時(shí)零點(diǎn)漂移在儀表允許范圍內(nèi)。
3.1.2增加外置過濾濾芯
在樣氣進(jìn)入分析儀前的管路上加裝一個(gè)霧吸收器(精過濾裝置)，有效去除煙氣中的微量水分和雜質(zhì)，延緩分析儀氣室污染。并及時(shí)更換分析儀內(nèi)置濾芯。達(dá)到雙重過濾延長(zhǎng)分析儀使用壽命。每半年清洗一次分析儀的凝液罐，每半年更換一次采樣探頭燒結(jié)濾芯和內(nèi)置過濾濾芯，提高進(jìn)入分析儀樣氣純度。
3.1.3 提高分析儀測(cè)量精度
目前分析儀精度不能滿足超低排放后測(cè)量要求，重新采購(gòu)4臺(tái)低量程高精度分析儀需要花費(fèi)約30萬(wàn)元，成本較高。經(jīng)調(diào)研得知，高量程分析儀在一定程度上可經(jīng)過處理可滿足超低排放改造測(cè)量要求。
3.2少采樣探頭堵塞的改善措施
3.21防止采樣探桿堵塞的措施
在脫硝硝CEMS探頭的法蘭短管加高溫伴熱帶。伴熱帶可利用廢棄采樣管線中的高溫加熱帶，將高溫加熱帶纏繞法蘭短管處，并用利用探頭加熱溫控器，可溫度可加熱至100℃左右。有效改善冬季法蘭短管處低溫造成的采樣探桿堵塞問題。
3.2.2防止取樣小孔堵塞的措施
提高探頭加熱器溫度，將設(shè)定值由120℃提升至140℃，有效延緩樣氣在取樣孔處的結(jié)晶和堵塞。提高壓縮空氣反吹壓力，由0.4MPa提升至0.5MPa，并將反吹少時(shí)間由100秒調(diào)整至120秒。將采樣探頭端蓋密封方式由氟橡膠墊圈式密封改進(jìn)成石墨密封，密封性能更好，更便于維護(hù)，有效減少密封不良引起的緩慢性堵塞。
電力論文投稿刊物：《電力科學(xué)與工程》雜志為國(guó)家教育部主管，國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行的科學(xué)技術(shù)類刊物。曾榮獲全國(guó)水利電力成果獎(jiǎng)，并多次被評(píng)為電力部和河北省優(yōu)秀期刊。以報(bào)道電力工業(yè)科學(xué)技術(shù)的研究、開發(fā)與應(yīng)用為主。主要刊登發(fā)電、供電及電力系統(tǒng)和相關(guān)的自動(dòng)化工程、機(jī)械工程、環(huán)境工程、計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用，現(xiàn)代通信等方面的科技發(fā)展動(dòng)態(tài)和最新成果。
7.結(jié)語(yǔ)
本文通過對(duì)荊門公司8套脫硝CEMS主要故障原因做了分析并提出了改善措施。截止2019年7月，荊門公司脫硝CEMS運(yùn)行穩(wěn)定，充分說明各項(xiàng)改善措施的實(shí)施取得顯著成效。電廠維護(hù)人員在將精益管理活動(dòng)中，利用精益工具的方法繼續(xù)提升設(shè)備可靠性，旨在進(jìn)一步達(dá)到提質(zhì)增效，節(jié)能降耗的目的。
【參考文獻(xiàn)】
HJ 76-2017，火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范【s】
孟尚虎.CEMS裝置煙氣預(yù)處理裝置的改進(jìn)及維護(hù)【J】.電力科學(xué)與工程，2011,(4)：58-60.
作者：張 成，童正超
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