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脱硝CEMS主要故障分析及改善措施

时间:2020年11月24日 分类:经济论文 次数:

摘要:国家能源集团荆门发电有限公司6号、7号机组脱硝烟气在线监测系统投入使用5年后故障频发,设备可靠性差,严重影响脱硝系统运行,甚至造成环保考核事件。电厂生产技术人员在生产实际中不断摸索,深入分析故障原因,总结经验,不断改善措施,结合完善的维

  摘要:国家能源集团荆门发电有限公司6号、7号机组脱硝烟气在线监测系统投入使用5年后故障频发,设备可靠性差,严重影响脱硝系统运行,甚至造成环保考核事件。电厂生产技术人员在生产实际中不断摸索,深入分析故障原因,总结经验,不断改善措施,结合完善的维护制度,最终提高脱硝CEMS运行可靠性。

  关键词:脱硝;CEMS;故障;可靠性

电力科学与工程

  1 引言

  国家能源集团荆门发电有限公司(荆门公司)6号、7号机组(640MW)采用的是SCR选择性催化还原反应脱除氮氧化物,配套直接抽取式脱硝烟气在线监测系统(CEMS)。由于安装在SCR入口和出口处,处于高温度、高粉尘、高腐蚀气体等恶劣工况下,脱硝CEMS故障频发,严重影响脱硝系统运行。

  2 荆门脱硝CEMS主要故障及其原因分析

  通过统计了2018年1月~6月脱硝8套CEMS故障平均次数为18次/月,故障有分析仪故障、冷凝器故障、采样探杆堵塞、伴热管线加热异常、蠕动泵排水不畅、采样探头加热异常、湿度仪报警、采样泵出力不足等,其中分析仪故障、冷凝器故障、采样探杆堵塞三种故障占每月故障的70%以上。

  2.1 分析仪故障原因分析

  荆门公司脱硝CEMS 8台U23分析仪型号均为7MB2335-1PE00-3AA1,测量气体为NO,已使用6年。分析仪故障主要表现在以下3个方面:

  2.1.1分析仪测量漂移

  分析仪设定每6小时自动校验零点,每月进行一次人工校验零点及量程。正常情况下每月无需人工校验,零点漂移和测量误差均在允许范围内。出现分析仪测量漂移一般出现在CEMS小间空气污染的情况。

  CEMS系统设计零点校验时,采集的是CEMS小间内的空气(脱硝CEMS校验零气为空气),小间为密闭空间。当采样管线有泄漏时,造成小间气体污染,自动校验零点时,修正系数越来越大,最终导致分析仪测量值漂移。

  2.1.2分析仪硬件故障

  脱硝CEMS的8台U23分析仪投用使用6年,均出现过硬件故障,有分析仪气室污染,少数为按键失灵、屏幕花屏、压力传感器失灵、凝液罐堵塞。其中大部分故障为分析仪气室污染。造成分析仪气室污染的主要为采样气体预处理不彻底,进入分析的样气含杂质较多,污染气室,最终导致分析仪出现测量故障。

  2.1.3分析仪测量精度低

  脱硝CEMS 8台分析仪出厂量程为0~600mg/m3 。超低排放改造后,脱硝出口NOx要求控制在0~50mg/m3以内(既NO控制在0~33mg/m3以内)。当NO含量在0~20mg/m3波动时,分析仪测量出现跳变现象。脱硝出口的分析仪表精度不能满足超低排放后测量要求。

  2.2 冷凝系统故障原因分析

  冷凝系统是CEMS重要预处理设备,样气通过冷凝器回路将温度降低至3℃左右,使其低于烟气露点温度形成液态水从而除去大部分水分。冷凝系统的稳定性直接影响CEMS系统正常运行。冷凝系统包含冷凝器、蠕动泵、冷凝管、精过滤器、湿度报警器等,其主要故障主要表现在以下3个方面:

  2.2.1冷凝器制冷异常

  冷凝器不间断运行,设定控制温度在3℃,异常时制冷可到-10℃,或不制冷到10℃,报系统故障,CEMS停止采样。检查发现出现异常的6台中冷凝器有5台属于压缩机卸载阀开合卡涩,一台为冷凝器温控器异常。卸载阀使用寿命低是冷凝器故障的主要原因。

  2.2.2冷凝管冷凝效果较差

  与冷凝器配套使用的是单极玻璃材质冷凝管,在烟气湿度较大时,不能有效去除样气中的水分。冷凝管的样气与冷腔有效接触面积低,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个月的冷凝管入口处出现明显的腐蚀痕迹,逐渐使玻璃管变薄,最终出现采样气体泄漏。通过化验发现样气中含有微量的氟化氢气体,氟化氢遇水生成结成氢氟酸,氢氟酸对玻璃距离强腐蚀性。样气在进入冷凝管入口时迅速冷凝,微量的氢氟酸持续冲刷玻璃内壁,最终使冷凝管出现泄漏。

  2.3采样探头堵塞原因分析

  烟道内烟气在采样泵的作用下,通过采样探头的前置烧结滤芯和陶瓷滤芯,并通过高温伴热管线进入CEMS小间。采样探头包含探杆、前置滤芯、内置滤芯、加热器、温控器等部件。采样探头堵塞的部位有:前置滤芯、采样探杆、前置滤芯、取样小孔。

  2.3.1采样探杆堵塞

  采样探头前置滤芯采用烧结滤芯,精度为2微米左右。烧结滤芯孔径大于10微米,会有大量粉尘进入滤芯,不到3个月就出现积灰现象,导致采样流量偏低。

  冬季气温偏低时多次出现采样探杆堵塞现象。采样探头靠近安装法兰部位出现绿色及粉尘的混合物结焦。分析原因为采样法兰短管处保温效果较差,采样短管处温度较低,样气通过冷端时在生成硫酸氢氨的结晶吸附在探杆内部,逐步与粉尘结焦堵塞探杆,造成采样流量偏低,系统出现故障。

  2.3.3取样小孔堵塞

  采样探头加热器故障时,易出现取样小孔堵塞。分析原因为探头温度降低,样气很快在取样小孔处生成硫酸氢氨的结晶,导致取样小孔堵塞。

  3针对主要问题实施的多项改善

  3.1降低分析仪故障的改善措施

  3.1.1提高分析仪测量稳定性

  3.1.1.1改善CEMS小间环境温度

  分析仪属于精密光学分析仪,对使用环境温度、湿度有较高的要求。根据环境温度与小间内温度对比测试,将CEMS小间的空调由1P增大至2P。即使在夏天40℃左右环境温度,也能使小间温度保持在28℃以内。另外安装远程温湿度仪,实现DCS远程监控小间温湿度情况。

  3.1.1.2改善CEMS小间空气质量

  改善CEMS小间空气质量,就是要治理采样回路中的泄漏点。将易腐蚀的零部件更换成耐腐蚀零部件:将冷凝管的乳胶垫片更换成耐腐蚀的氟胶垫片;将与烟气回路接触的不锈钢电磁阀更换为更耐腐蚀的PVC材质;将样气分流阀(不锈钢材质)更换为PVC材质。蠕动泵管与四氟管连接处安装包箍。

  3.1.1.3改善零点校验空气采样方式

  将分析仪校验的零气取样位置由CEMS小间内延伸至室外。零气自动校验时采集的是室外干净空气,小间内气体污染不再影响分析仪自标定。为防止冬季零气管路和废气排出管路结冰导致系统故障,在零气管路和废气排出管路上加装电伴热带。零气改为取室外空气后,分析仪零点漂移问题取得显著效果,一个月内自动标定时零点漂移在仪表允许范围内。

  3.1.2增加外置过滤滤芯

  在样气进入分析仪前的管路上加装一个雾吸收器(精过滤装置),有效去除烟气中的微量水分和杂质,延缓分析仪气室污染。并及时更换分析仪内置滤芯。达到双重过滤延长分析仪使用寿命。每半年清洗一次分析仪的凝液罐,每半年更换一次采样探头烧结滤芯和内置过滤滤芯,提高进入分析仪样气纯度。

  3.1.3 提高分析仪测量精度

  目前分析仪精度不能满足超低排放后测量要求,重新采购4台低量程高精度分析仪需要花费约30万元,成本较高。经调研得知,高量程分析仪在一定程度上可经过处理可满足超低排放改造测量要求。

  3.2少采样探头堵塞的改善措施

  3.21防止采样探杆堵塞的措施

  在脱硝硝CEMS探头的法兰短管加高温伴热带。伴热带可利用废弃采样管线中的高温加热带,将高温加热带缠绕法兰短管处,并用利用探头加热温控器,可温度可加热至100℃左右。有效改善冬季法兰短管处低温造成的采样探杆堵塞问题。

  3.2.2防止取样小孔堵塞的措施

  提高探头加热器温度,将设定值由120℃提升至140℃,有效延缓样气在取样孔处的结晶和堵塞。提高压缩空气反吹压力,由0.4MPa提升至0.5MPa,并将反吹少时间由100秒调整至120秒。将采样探头端盖密封方式由氟橡胶垫圈式密封改进成石墨密封,密封性能更好,更便于维护,有效减少密封不良引起的缓慢性堵塞。

  电力论文投稿刊物:《电力科学与工程》杂志为国家教育部主管,国内外公开发行的科学技术类刊物。曾荣获全国水利电力成果奖,并多次被评为电力部和河北省优秀期刊。以报道电力工业科学技术的研究、开发与应用为主。主要刊登发电、供电及电力系统和相关的自动化工程、机械工程、环境工程、计算机及其应用,现代通信等方面的科技发展动态和最新成果。

  7.结语

  本文通过对荆门公司8套脱硝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,荆门公司脱硝CEMS运行稳定,充分说明各项改善措施的实施取得显著成效。电厂维护人员在将精益管理活动中,利用精益工具的方法继续提升设备可靠性,旨在进一步达到提质增效,节能降耗的目的。

  【参考文献】

  HJ 76-2017,火电厂烟气排放连续监测技术规范【s】

  孟尚虎.CEMS装置烟气预处理装置的改进及维护【J】.电力科学与工程,2011,(4):58-60.

  作者:张 成,童正超

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