陳光云 李 雷

（華電四川發(fā)電有限公司宜賓分公司，四川宜賓 644600）

黃桷莊電廠2×200MW機組脫硫系統(tǒng)采用的是兩爐一塔石膏濕法脫硫，其煙氣分析系統(tǒng)自2006年12月正式投入運行.在脫硫投運初期一年多，脫硫系統(tǒng)運行正常，煙氣分析系統(tǒng)運行穩(wěn)定，故障較少.后來由于脫硫GGH系統(tǒng)（煙氣換熱系統(tǒng)）不能正常運行被拆除后，凈煙氣溫度由原來的70℃左右降到45℃左右，煙氣濕度明顯變大，煙氣分析儀運行環(huán)境明顯改變，經(jīng)常出現(xiàn)故障報警、露點報警、S710紅外分析儀顯示數(shù)值不正常、分析儀零點漂移嚴重、分析儀樣氣分析室水污染等故障情況，造成黃桷莊電廠3套S710煙氣分析儀因故障無法現(xiàn)場維修而多次返送制造廠家進行維修處理.同時，#21、#22爐凈煙氣分析儀的連接管路和部分配件也因腐蝕嚴重而多次造成設(shè)備損壞，取樣管路泄漏或堵塞，取樣頭堵塞，嚴重影響分析數(shù)據(jù)的準確性、穩(wěn)定性和可靠性.而分析儀器頻繁出現(xiàn)故障，又將影響煙氣數(shù)據(jù)分析的連續(xù)性，給實時營銷系統(tǒng)、環(huán)保數(shù)據(jù)的實時傳送和脫硫系統(tǒng)的正常運行帶來較大的困難.

為提高分析系統(tǒng)運行的準確性、穩(wěn)定性和可靠性，筆者在此就黃桷莊電廠煙氣分析系統(tǒng)運行中的故障進行分析討論，以此與同行人員共同探討，互相交流，希望能對解決同類問題有所借鑒.

1 煙氣分析儀的基本結(jié)構(gòu)及原理

黃桷莊電廠的CEMS分析系統(tǒng)使用的是西克麥哈克（北京）儀器有限公司生產(chǎn)的SMC-9021型CEMS（煙氣排放連續(xù)監(jiān)測）系統(tǒng)，它包括取樣單元、樣氣傳輸單元、樣氣預(yù)處理單元、樣氣分析單元、顆粒物分析單元、其他氣體參數(shù)測量單元、DAS系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng))等幾個設(shè)備組件及流速測定儀、壓力變送器、溫度變送器、濕度變送器和SMC-900數(shù)據(jù)系統(tǒng).

1.1 取樣單元

黃桷莊電廠煙氣取樣單元采用的是SICK公司生產(chǎn)的SMB-202型取樣探頭，取樣探頭主要是用來對脫硫后的煙氣進行過濾采樣，其中有一個陶瓷濾芯及三個不同規(guī)格的“O”型圈，其陶瓷濾芯容易堵塞，需要經(jīng)常更換.這種取樣探頭上除了樣品氣輸出口外還有一個口，那就是反吹/校準口，反吹/校準口可以作為反吹口用（目前黃桷莊電廠煙氣取樣單元反吹用的是取樣口），它還可以做為校準口用.校準有兩種不同的校準方式，一種是儀器校準，就是只對S710分析儀器進行校準；一種是系統(tǒng)校準，就是標準氣由反吹/校準口進入，由取樣口出來，再經(jīng)過傳輸管進入樣氣預(yù)處理單元，最后進入 S710主機進行校準.系統(tǒng)校準的目的是確定系統(tǒng)的采樣速率，并且由氣路確定或修正系統(tǒng)測量誤差.

1.2 樣氣傳輸單元

樣氣傳輸單元使用的是 SICK公司生產(chǎn)的SMB-203型復(fù)合伴熱管線，其作用是對采進來的樣氣進行加熱傳輸.傳輸管路一共有兩根，系統(tǒng)校準時一根進，另一根出，正常運行時可互為備用.

1.3 樣氣預(yù)處理單元

樣氣預(yù)處理單元是保證樣氣分析單元正常運行的最重要的部分，只要把這部分工作做好了，整個系統(tǒng)正常運行就能有效的得到保障.黃桷莊電廠使用的樣氣預(yù)處理單元是SMC-9021型系統(tǒng)柜，樣氣預(yù)處理單元主要是對取進來的樣氣進行冷卻脫水、過濾處理、氣液分離、流量調(diào)節(jié).

1.4 樣氣分析單元

樣氣分析單元（見圖1）是SICK公司生產(chǎn)的S710系列紅外線氣體分析儀.它的測量原理是將單波長的單紅外光源分成兩束光，其中一束透射標準（參比）氣室，另一束透射工作（樣氣）室，進行比較算出所測樣氣的成分含量，標準氣室里所充標準氣是純凈的氮氣.通過這種方法可以檢測出SO2和NOX（其工作波形圖見圖2），而氧含量主要是通過順磁法和電化學(xué)法測量的.

圖1 樣氣分析單元

圖2 工作波形圖

圖3 工作氣室與標準氣室

1.5 顆粒物分析單元

黃桷莊電廠使用的顆粒物分析單元是SICK的FW300粉塵濃度測量儀.該測量儀是發(fā)射光源穿透分析氣體并從對面的反光鏡反射回光源發(fā)射器，通過測量反射回的光束率就可檢測出分析氣體的顆粒物含量.

1.6 其他氣體參數(shù)測量單元

其他氣體參數(shù)測量單元由壓力、溫度、濕度變送器、流速測定儀組成.黃桷莊電廠目前使用的流速測定儀是熱式氣體質(zhì)量流量計，其它的溫度、壓力等設(shè)備與常規(guī)儀表一樣，這里就不再敘述.

1.7 DAS系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng))

該系統(tǒng)是通過一臺上位機與固定程序?qū)Ω黜梾?shù)進行采集處理并生成報表，可供存檔或者打印輸出.

2 運行中常發(fā)生的故障分析及對策

由于黃桷莊電廠脫硫GGH系統(tǒng)（煙氣換熱系統(tǒng)）不能正常運行被拆除后，凈煙氣溫度由原來的70 ℃左右降到45 ℃左右，煙氣濕度明顯變大，煙氣分析儀運行環(huán)境明顯改變，造成煙氣分析系統(tǒng)長期處于大濕度煙氣環(huán)境中運行，改變了原來設(shè)計的工作環(huán)境，必然伴隨較多的故障發(fā)生.現(xiàn)在就黃桷莊電廠煙氣分析系統(tǒng)時常發(fā)生的故障進行分析，談?wù)勊鶓?yīng)采取的對策.

2.1 測量值不正確：SO2、NO數(shù)值偏低或O2數(shù)值偏高

造成SO2、NO數(shù)值偏低或O2數(shù)值偏高的原因有很多，具體分析如下：首先可以判斷是有空氣從取樣管外部向內(nèi)漏，其漏點位置肯定是樣氣抽氣泵進氣前的管路（負壓管路）漏氣.其可能的漏點位置有：一是蠕動泵泵管損壞，造成漏氣.采取的對策只能是直接更換泵管.二是抽氣泵前各取樣管路的接頭松動或管路腐蝕斷裂以及接頭破裂.采取的對策是直接更換破裂的管路緊固接頭，使其密封嚴密即可.三是取樣探頭濾芯密封圈損壞.采取的對策是更換密封圈.四是取樣探頭外反吹接口漏氣.采取的對策是重新密封取樣探頭外反吹接口使其嚴密不漏氣.五是反吹電磁閥或采樣電磁閥漏氣.采取的對策是緊固各連接螺釘或接頭，否則應(yīng)更換相應(yīng)的電磁閥.六是抽氣泵泵膜損壞漏氣.采取的對策是購買備用泵膜更換已損壞的泵膜，必要時需直接更換抽氣泵.

2.2 樣氣流量低

造成樣氣流量低的原因也很多，可以判斷是抽氣泵故障或抽氣泵前、后取樣管路堵塞或抽氣泵后管路向外漏氣造成.具體故障點位置可能是：一是抽氣泵故障或氣路正壓部分管路漏氣.檢查方法是首先將制冷器一級缸出口管接頭拆開，如果流量仍然很小，可以判斷為正壓部分漏氣或堵塞.如果抽氣負壓偏小，再將抽氣泵出口管拆下，此時現(xiàn)象如仍未改變，則抽氣泵發(fā)生故障.采取的對策是疏通或更換堵塞的管路，若抽氣泵故障則處理好故障或更換抽氣泵.二是冷凝器二級缸排水管中氣阻損壞或丟失造成漏氣.采取的對策當(dāng)然是更換好氣阻.三是前面板手動閥門在取樣測試位置.對策就只需要轉(zhuǎn)換到旁路放空位置，同時調(diào)整好旁路放空流量即可.四是氣路堵塞，對于氣路堵塞的判斷可以根據(jù)運行收集的參數(shù)曲線圖（見圖4，圖5）相比較就可直觀的看出.產(chǎn)生氣路堵塞的部位可能有探頭濾芯堵塞、冷凝器缸體堵塞、恒溫閥箱處的三通堵塞、流量計針閥堵塞，流量計管壁粘連堵塞、浮子臟堵塞、冷凝報警彎頭堵塞.采取的對策是疏通堵塞位置或直接更換不能疏通的部件（如采樣探頭濾芯）.對于冷凝器堵塞的疏通辦法：可以先用熱水灌入冷凝器內(nèi)以后適當(dāng)加壓使進出口能有液體流通，然后在熱水中加適量的堿性洗滌劑清洗疏通冷凝器即可.五是系統(tǒng)工作時面板上的校準三通閥切換到“校準氣通”的位置，此時樣氣無法進入分析儀表，只與校準氣口相通，流量顯示幾乎為零.這時只要將校準三通閥切換到“校準氣斷”的位置即可.

圖4 氣路堵塞、正常時SO2曲線比較

圖5 氣路堵塞、正常時O2曲線比較

2.3 S710顯示數(shù)值與工控機或DCS不對應(yīng)

產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有以下幾種情況：一是S710模擬輸出參數(shù)量程設(shè)置與工控機或DCS設(shè)置不匹配.在出現(xiàn)這種情況時一般的辦法是修改模擬量輸出參數(shù)設(shè)置或修改DCS及工控機的量程，使之與 S710互相匹配.具體的修改辦法要根據(jù)整個系統(tǒng)環(huán)節(jié)來確定，如黃桷莊電廠的煙氣分析系統(tǒng)輸出參數(shù)是同時送環(huán)保部門、實時營銷系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、工控機，若S710設(shè)置量程不合理而通過修改DCS系統(tǒng)及工控機的量程單位就會造成輸出到環(huán)保部門和實時營銷系統(tǒng)的參數(shù)不正確，這時就只能修改S710的量程單位與實際相符才能使參數(shù)正確.二是S710模擬輸出通道故障.這種情況就需要進入硬件測試菜單，檢查模擬輸出是否正常，如果有偏差，可以使用模擬輸出校準菜單校準輸出電流值；如果是輸出通道損壞，則需要更換到另一通道輸出或返廠修理 S710主機通道.三是信號隔離器故障.出現(xiàn)這種情況時的現(xiàn)象是信號隔離器的輸入與輸出值不同，需要校驗或更換信號隔離器.四是信號接混，或信號的+/-方向反了.這種情況一般是發(fā)生在安裝調(diào)試階段，系統(tǒng)正常運行后是不會發(fā)生這種情況的.

2.4 S710測量數(shù)值偏差較大

產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有：一是 S710分析儀長時間未進行校準，測量值漂移.這時需要對 S710分析儀進行校準.黃桷莊電廠對煙氣分析系統(tǒng)實行定期標定（每月至少1次）.二是分析儀器氣室進水污染.產(chǎn)生這種情況時一般都是因為預(yù)處理單元脫水效果不好造成的，針對這種情況我們進行過多次攻關(guān)及技術(shù)改進.改進方法：

1）對進氣管路進行改造（見圖6，圖7），改造之前氣路是從上往下進入 S710主機，改造后氣路是從下往上進入 S710主機，這樣就可以防止氣路中凝結(jié)的小水珠因重力作用直接進入 S710樣氣分析室（改造部分見圖中藍色線路）.

圖6 煙氣分析系統(tǒng)氣路圖改造前

圖7 煙氣分析系統(tǒng)氣路圖改造后

2）在樣氣進入S710主機之前再加一道阻水膜.

3）調(diào)節(jié)冷凝器的溫度到合理參數(shù).冷凝器溫度調(diào)得過低就會造成冷凝器中脫出來的水結(jié)晶而堵塞冷凝器，若溫度調(diào)得過高又達不到脫水的效果，這就需要我們在工作中尋找合適的溫度范圍.

這樣改進后分析儀器氣室進水污染的確有所下降，但效果不是十分理想.針對分析儀進水污染問題，提兩點建議：

1）再加裝一級冷凝脫水，提高脫水的效率.

2）更換新型的冷凝器，同樣提高脫水效率.

總而言之，樣氣脫水問題解決了，分析儀進水污染問題也就從根本上得到了解決.三是分析儀主機部件損壞也會造成數(shù)值偏差較大，只要判斷出主機部件損壞，唯一能做的就是將主機返回生產(chǎn)廠家進行維修處理.

3 系統(tǒng)存在的不足及改進方法

黃桷莊電廠使用的煙氣預(yù)處理單元存在脫水效果較差，經(jīng)常造成分析儀主機進水污染分析室的情況.SICK公司生產(chǎn)的S710主機，對于用戶維護十分困難.S710工作氣室被污染后，一般情況下都要返回生產(chǎn)廠家才能處理維修.而黃桷莊電廠在拆除脫硫GGH系統(tǒng)后，煙氣濕度明顯增大，而煙氣分析系統(tǒng)的脫水效率沒有同步增加，工作氣室進水污染就更加頻繁.下面談?wù)勧槍δ壳八褂玫臉託忸A(yù)處理單元進行改造的辦法.

1）一是在樣氣氣動取樣閥后加裝水氣分離器或者普通的空氣過濾器，其目的是除塵及部分脫水；二是在抽氣泵正壓側(cè)脫水后加裝水氣分離器，其目的是增加一級脫水和除塵，使目前的三級脫水增加為四級脫水；三是更換冷凝器.目前使用的冷凝器與新型冷凝器比較有以下幾點不足：

首先，我們使用的冷凝器排水管在冷凝器底部，加之冷凝器屬于坐式安裝，在安裝和搬運的過程中容易出現(xiàn)將排水管壓扁或損壞等現(xiàn)象，而新式冷凝器的排水管在正面下部，采用的是懸掛式，避免了這一問題.

其次，我們使用的冷凝器溫度控制不穩(wěn)定，制冷溫度經(jīng)常超過 5℃（技術(shù)要求的露點溫度應(yīng)控制在2-5℃），新式冷凝器基本恒定在3℃.另外，為了提高壓縮機的效果，控制壓縮機的溫度在2-5℃，S710主機內(nèi)水含量在8 000PPM以下，可以減小抽氣泵旁路的流量，減小壓縮機的負荷，但這樣做的不足之處就是由于流速的減小，容易造成探頭的堵塞，這就需要我們探索出合適平衡點.

2）黃桷莊電廠脫硫系統(tǒng)使用的流速儀是從美國進口的庫茲流速儀，其最大的缺點就是耐腐蝕能力差.黃桷莊電廠使用的兩臺凈煙氣流速儀都已腐蝕斷裂，不能使用.目前我們正在進行探索性改造，擬改造為畢托管流速儀.畢托管流速儀的優(yōu)點是耐腐蝕能力強，價格便宜，安裝使用方便，原理簡單易懂.在此，希望同行有更好的經(jīng)驗方法互相交流.

3）該套系統(tǒng)維護材料設(shè)備較多，且費用昂貴.黃桷莊電廠為節(jié)約維護費用，在國內(nèi)尋找類似SICK公司提供的維護材料，但效果不是十分理想.例如樣氣管路耐腐蝕問題比較突出，目前還沒有很好的替代品.

4 結(jié)束語

該篇論文是在編寫的培訓(xùn)資料的基礎(chǔ)上整理而成，其內(nèi)容的實用性在后來的工作中得到了充分驗證.以此希望對黃桷莊電廠脫硫煙氣分析系統(tǒng)的檢修維護工作具有指導(dǎo)作用，對同類電廠的脫硫煙氣分析系統(tǒng)的檢修維護工作具有借鑒意義.

[1]杜長東，李見為，任海軍.基于GIS的電廠管網(wǎng)管理系統(tǒng)[J].重慶工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2003（3）.

[2]王娟，吉晏平.FACTS裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].重慶工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2007（10）.