喬 棟

（山西大唐國際臨汾熱電有限責(zé)任公司，山西 臨汾 041000）

0 引言

本廠2×300MW 機(jī)組為空冷、供熱、脫硫、脫硝、小機(jī)直接排空冷島汽輪發(fā)電機(jī)組。汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的CZK300-16.7/0.4/538/538 亞臨界、單軸、中間再熱、雙缸雙排汽、空冷、抽汽凝汽式汽輪機(jī)。鍋爐為哈爾濱鍋爐有限責(zé)任公司制造的HG-1092/17.5-YM28，鍋爐型式為亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、擺動(dòng)式燃燒器、四角切圓燃燒、固態(tài)排渣、半露天布置、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、燃煤Ⅱ型汽包爐。本廠DCS系統(tǒng)采用北京日立華勝控制有限公司的HIACS-5000M 系統(tǒng)。1 號機(jī)組于2010 年12 月15 日投產(chǎn)，2 號機(jī)組于2011年01 月04 日投產(chǎn)，相應(yīng)脫硝、脫硫設(shè)施同時(shí)投產(chǎn)。2015年10 月對1 號機(jī)組進(jìn)行脫硝、脫硫超低排放改造，同時(shí)將CEMS 環(huán)保設(shè)備由杭州聚光科技的CEMS-2000 系統(tǒng)更換為北京雪迪龍SCS-900 煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。2016 年對2 號機(jī)組進(jìn)行脫硝、脫硫超低排放改造。

1 設(shè)備系統(tǒng)介紹

圖1 設(shè)備氣路圖Fig.1 Equipment gas road map

圖2 探頭箱實(shí)物圖Fig.2 Physical map of probe box

雪迪龍SCS-900 CEMS 系統(tǒng)選用的是電加熱直接抽取法。系統(tǒng)由取樣單元、預(yù)處理單元及分析單元組成。取樣單元由探頭箱、專用伴熱管路、匯氣箱組成。預(yù)處理單元由濕度儀、取樣泵、制冷器、蠕動(dòng)泵及相關(guān)電磁閥、截止閥及管路組成。分析單元主要由西門子Ultramat23 分析儀及二氮轉(zhuǎn)換器組成。系統(tǒng)配置西門子SMART 系列PLC 對外圍設(shè)備（如探頭反吹電磁閥SV101、截止閥SV1、濕度截止閥SV2，皮托管吹掃閥SV11）進(jìn)行控制，以完成相應(yīng)探頭吹掃、CEMS 自標(biāo)定等操作。SCS-900 CEMS 系統(tǒng)氣路圖如圖1 所示。

2 設(shè)備工作原理

探頭箱內(nèi)包括取樣探頭、反吹電磁閥、反吹壓縮空氣儲氣罐、溫控開關(guān)、探頭加熱器、探頭濾芯及相關(guān)管路、接頭。探頭加熱溫度一般設(shè)置在140℃～180℃[1]。反吹電磁閥在PLC 的控制下每3 個(gè)小時(shí)對探頭濾芯進(jìn)行反吹，防止煙氣中的灰塵堵塞濾芯，造成流量下降。反吹電磁閥每次吹掃時(shí)動(dòng)作3 次，每次持續(xù)5s，間隔為10s。探頭箱實(shí)物圖如圖2 所示。

SCS-900 系統(tǒng)濕度儀每小時(shí)工作50min，這就導(dǎo)致程序設(shè)定濕度儀旁路電磁閥（SV1）每小時(shí)失電10min（SV1電磁閥為帶電關(guān)閉式）。系統(tǒng)反吹時(shí)SV1、SV2 電磁閥同時(shí)帶電關(guān)閉，隔絕取樣管路。這樣既可以保證探頭反吹效果，也可以防止高壓壓縮空氣進(jìn)入分析儀機(jī)柜內(nèi)，導(dǎo)致機(jī)柜內(nèi)設(shè)備損害或管路接口脫開。系統(tǒng)取樣動(dòng)力來源為取樣泵。取樣泵運(yùn)行中，取樣膜片做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過形成負(fù)壓及逆止閥完成煙氣采樣。樣氣進(jìn)入分析儀機(jī)柜后，首先經(jīng)過濕度儀進(jìn)行濕度測量，而后經(jīng)過一級冷卻、保護(hù)過濾器、二級冷卻后進(jìn)入分析儀進(jìn)行成分分析。使用空氣進(jìn)行自標(biāo)定時(shí)，空氣經(jīng)過二級冷卻器去除水份。制冷器形成低溫，煙氣經(jīng)過玻璃冷腔完成水份分離，樣氣中冷凝水通過蠕動(dòng)泵排除至儲液罐[2]。

SCS-900 CEMS 系統(tǒng)氧量測量采用電化學(xué)法，日常巡檢中應(yīng)定期查詢氧分析模塊電壓值，電壓低于6.0mV 時(shí)U23分析儀將觸發(fā)維護(hù)請求，應(yīng)盡快更換。氧分析模塊電壓低于5.0mV，分析儀將觸發(fā)故障報(bào)警。

3 設(shè)備常見故障

CEMS 設(shè)備日常巡檢中應(yīng)檢查分析儀樣氣流量、蠕動(dòng)泵工作情況、制冷器排風(fēng)扇排氣溫度是否高于環(huán)境溫度，并定期清理制冷機(jī)散熱片上積灰，防止積灰影響散熱。同時(shí)雙室玻璃冷腔中防凍液液位及顏色應(yīng)定期檢查，本廠曾出現(xiàn)因反吹電磁閥密封老化導(dǎo)致探頭反吹壓縮空氣沿取樣管路返回至分析儀機(jī)柜內(nèi)，導(dǎo)致玻璃冷腔破裂的情況。為便于巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)預(yù)處理制冷系統(tǒng)故障，對儲液罐增加液位標(biāo)簽，每日巡檢記錄各機(jī)柜儲液罐液位。同時(shí)，記錄小間內(nèi)溫度、濕度[3]。室內(nèi)溫度應(yīng)保持在15℃～30℃，相對濕度應(yīng)≤60%。

SCS-900 系統(tǒng)運(yùn)行中，常見故障有氧量偏高、NOX 測量偏低、流量偏低。

本廠CEMS 運(yùn)行中出現(xiàn)過在自動(dòng)吹掃后O2增至21.00%，NOX 降至0.0ppm 的現(xiàn)象。原因大致有以下幾種：

◆ 因反吹時(shí)濕度儀旁路電磁閥SV1 內(nèi)漏，導(dǎo)致探頭反吹時(shí)高壓壓縮空氣沿取樣管路到達(dá)分析儀機(jī)柜內(nèi)，導(dǎo)致蠕動(dòng)泵與排水管軟連接氟橡膠管崩脫。

◆ 探頭反吹電磁閥SV101 因工作環(huán)境溫度高，工作時(shí)通過冷壓縮空氣，導(dǎo)致電磁閥內(nèi)NBR（丁腈橡膠）密封墊老化變形內(nèi)漏。

◆ 蠕動(dòng)泵排水管脫開。

運(yùn)行中CEMS 氧量偏高，原因大致有以下幾種：

◆ 探頭處取樣接頭漏氣。

◆ 分析儀機(jī)柜內(nèi)濕度儀接頭漏氣。

◆ 分析儀機(jī)柜內(nèi)蠕動(dòng)泵泵管漏氣。

◆ 分析儀機(jī)柜內(nèi)自標(biāo)定兩位一通電磁閥內(nèi)漏。

◆ 分析儀機(jī)柜內(nèi)保護(hù)過濾器密封圈老化漏氣。

◆ 氧分析模塊零點(diǎn)漂移。對氧分析模塊進(jìn)行標(biāo)定或?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行手動(dòng)自標(biāo)定。

取樣流量過低，原因大致有以下幾種：

◆ 探頭濾芯堵塞。日常巡檢中加強(qiáng)對匯氣箱內(nèi)匯氣罐各流量計(jì)流量情況分析，定期對探頭濾芯進(jìn)行人工吹掃。

◆ 取樣泵膜片磨損或取樣泵處力不足，應(yīng)定期更換取樣泵膜片或取樣泵。

◆ 制冷器故障、散熱風(fēng)扇故障停轉(zhuǎn)、散熱片積灰過多導(dǎo)致散熱效果不佳；制冷器溫度升高，導(dǎo)致制冷器溫控器觸發(fā)報(bào)警，聯(lián)鎖停運(yùn)取樣泵。

◆ 制冷器溫控儀損壞，聯(lián)鎖誤動(dòng)作，導(dǎo)致取樣泵停運(yùn)。

◆ 濕度儀內(nèi)部腐蝕，導(dǎo)致流量降低。

◆ 二氮轉(zhuǎn)換器內(nèi)部堵塞，導(dǎo)致流量降低。

測量值偏低，原因大致有以下幾種：

◆ 分析儀發(fā)生零點(diǎn)漂移。

◆ 蠕動(dòng)泵排水效果不佳或故障，導(dǎo)致分析儀內(nèi)管路中積水。

◆ 伴熱管線伴熱溫度不佳，導(dǎo)致取樣管路內(nèi)形成冷凝式，樣氣中NOX溶于冷凝水，使測量值偏低。

1395 Effect of attachment patterns on post-traumatic stress disorders of parents who lost their only child

原設(shè)計(jì)中探頭取樣管到達(dá)匯氣箱內(nèi)經(jīng)兩個(gè)PTFE 三通接頭匯集為一路，經(jīng)主取樣管路送至分析儀機(jī)柜。此種設(shè)計(jì)無法監(jiān)測各個(gè)探頭的工作情況，導(dǎo)致對探頭進(jìn)行定期人工吹掃時(shí)多次發(fā)現(xiàn)部分探頭堵塞嚴(yán)重。為此將匯氣箱內(nèi)樣氣匯集裝置設(shè)計(jì)為帶流量計(jì)的匯氣罐，可以通過流量計(jì)監(jiān)測各個(gè)探頭的堵塞情況，便于CEMS 系統(tǒng)的維護(hù)。同時(shí)，可以使用流量計(jì)進(jìn)行隔離操作，在檢查氧量偏高問題時(shí)，可以迅速排查各個(gè)探頭的密封情況，在降低排查困難度的同時(shí)，大大縮短故障排查時(shí)間。匯氣罐設(shè)計(jì)有串聯(lián)式雙排污閥，定期對匯氣罐進(jìn)行排污。

蠕動(dòng)泵的作用是將煙氣通過制冷器而冷凝析出的水份排出至儲液罐。蠕動(dòng)泵停止工作將使雙室冷腔中的積水無法排出，使煙氣含水量增加。西門子ULTRAMAT 23 分析儀采用非分光紅外法（NDIR），分析腔內(nèi)水分過高，將直接影響測量的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致測量值偏低且波動(dòng)較大。

4 系統(tǒng)改進(jìn)

隨著環(huán)保壓力的不斷增加，CEMS 設(shè)備的定期維護(hù)及運(yùn)行人員對運(yùn)行參數(shù)的及時(shí)調(diào)節(jié)，對于保證環(huán)保數(shù)據(jù)正常及設(shè)備溫度可靠運(yùn)行至關(guān)重要。為及時(shí)提醒運(yùn)行人員CEMS 設(shè)備反吹時(shí)間，防止反吹時(shí)瞬時(shí)超標(biāo)數(shù)值被長期保持引發(fā)環(huán)保事故。在DCS 畫面中增加了CEMS 設(shè)備反吹倒計(jì)時(shí)。本廠CEMS 設(shè)備采用雪迪龍SCS-900 煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，分析儀為西門子產(chǎn)ULTRAMAT 23 分析儀，設(shè)置反吹間隔為180min，反吹時(shí)間為10min（反吹包括探頭反吹、系統(tǒng)標(biāo)定、樣氣置換3 個(gè)過程）。因反吹時(shí)間復(fù)位信號采用CEMS 系統(tǒng)標(biāo)定信號，但是系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)定和維護(hù)人員對設(shè)備進(jìn)行量程標(biāo)定都會(huì)使該信號置位。若在一臺CESM 設(shè)備進(jìn)行量程標(biāo)定過程中恰逢另一臺CEMS 設(shè)備自動(dòng)標(biāo)定，就會(huì)導(dǎo)致DCS 畫面上兩臺CEMS 設(shè)備的反吹時(shí)間出現(xiàn)重疊（CEMS 設(shè)備的反吹時(shí)間為10min），實(shí)際時(shí)間由U23 分析儀設(shè)置。將反吹時(shí)間復(fù)位信號更換為反吹電磁閥動(dòng)作信號，可以解決這一問題。反吹電磁閥動(dòng)作信號只有在CEMS 設(shè)備自標(biāo)定，開始進(jìn)行探頭反吹時(shí)才會(huì)觸發(fā)。反吹倒計(jì)時(shí)邏輯如圖3 所示。

圖3 反吹倒計(jì)時(shí)邏輯Fig.3 Backblow countdown logic

針對皮托管流量計(jì)安裝法蘭處易因冷熱沖擊產(chǎn)生冷凝水，同時(shí)煙氣中NOX、SO2溶于冷凝水形成酸性溶液，導(dǎo)致連接法蘭產(chǎn)生腐蝕的情況。相應(yīng)的對皮托管連接法蘭敷設(shè)電伴熱并相應(yīng)增加保溫，以減少因冷熱沖擊帶來的煙氣中濕氣冷凝腐蝕，延遲皮托管壽命。

針對脫硫CEMS 設(shè)備因小間靠近煙道冷凝水排水地坑，環(huán)境空氣中SO2、NOX含量較高，CEMS 設(shè)備自動(dòng)標(biāo)定時(shí)多次發(fā)生自標(biāo)定偏移超出設(shè)定值而觸發(fā)“M”維護(hù)請求的情況。使用壓縮空氣作為CEMS 設(shè)備自動(dòng)標(biāo)定的樣氣，相應(yīng)增加壓縮空氣凈化、除油、過濾裝置，保證樣氣質(zhì)量。因壓縮空氣壓力較高發(fā)生過一次蠕動(dòng)泵排水管路連接軟管脫開事故，導(dǎo)致環(huán)保數(shù)據(jù)異常。研究決定使用萬能膠對蠕動(dòng)泵、排水管路進(jìn)行膠接，同時(shí)增加減壓組件，經(jīng)膠接后未發(fā)生蠕動(dòng)泵排水管路連接軟管脫開事故。

檢修中發(fā)現(xiàn)雪迪龍?jiān)b采樣探桿為組合式，探桿與法蘭使用螺紋連接，有運(yùn)行中存在因振動(dòng)掉落風(fēng)險(xiǎn)，故使用一體化采樣探桿進(jìn)行更換，以防止因采樣探桿掉落影響下游設(shè)備運(yùn)行安全。同時(shí)，原裝采樣探桿材質(zhì)耐磨性較差，出現(xiàn)不同程度磨損，磨損較嚴(yán)重者探桿頭部迎煙面已因磨損形成，同時(shí)因探桿磨損變短，導(dǎo)致采樣代表性下降，采用耐磨材質(zhì)不銹鋼探桿取代原裝探桿。

雪迪龍?jiān)b匯氣箱內(nèi)無伴熱，使樣氣在取樣管路中水汽冷凝形成冷凝水，存在因樣氣成分溶解于水，導(dǎo)致測量偏低或測量波動(dòng)情況；同時(shí)也存在冬季因取樣管路中冷凝水凍結(jié)，導(dǎo)致取樣中斷情況。探頭反吹時(shí)取樣管路內(nèi)積水聚集于濕度截止閥SV2 入口，系統(tǒng)完成自動(dòng)標(biāo)定后濕度截止閥SV2 失電打開，濕度測量值存在階躍式波動(dòng)。

在濕度儀至一級冷腔管路中增加定制低壓安全閥，并增加泄放口封堵，保證在濕度儀旁路電磁閥SV1 或截止電磁閥SV2 嚴(yán)密性下降時(shí)，能將反吹壓縮空氣及時(shí)泄壓，保證下游設(shè)備安全。同時(shí)，日常巡檢發(fā)現(xiàn)泄放口封堵丟失后，立刻組織對SV1、SV2 電磁閥進(jìn)行嚴(yán)密性排查，有效降低設(shè)備故障率。

5 總結(jié)

比較而言，CEMS 系統(tǒng)是一個(gè)維護(hù)量較高的設(shè)備。因設(shè)備接頭較多、相關(guān)設(shè)備眾多，加強(qiáng)日常巡檢，做好設(shè)備劣化分析及維護(hù)保養(yǎng)可有效降低CEMS 設(shè)備故障率，確保設(shè)備的安全運(yùn)行，從而使CEMS 真實(shí)、可靠、準(zhǔn)確地反映企業(yè)的煙氣排放情況。