火電廠脫硝CEMS系統(tǒng)

1、火電廠脫硝CEMS系統(tǒng)應用及故障處理 姓 名： 劉 鵬 部 門： 設備部 專 業(yè)： 熱工保護 2013 年 9 月 15 日論 文 摘 要 介紹了CEMS系統(tǒng)在火電廠的應用情況及工作原理、構(gòu)成。重點對CEMS系統(tǒng)測量參數(shù)常見故障進行分析并逐一排查原因，找出發(fā)生故障的部件，提出措施，以提高CEMS系統(tǒng)運行的可靠性和準確性，降低故障率。關鍵詞：CEMS 故障分析 處理措施目 錄一、引言-3二、系統(tǒng)介紹-3（一）工業(yè)以太網(wǎng)Modbus TCP/IP介紹-3（二）控制系統(tǒng)介紹-3（三）網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)介紹-5三、網(wǎng)絡解決方案-5（一）PLC系統(tǒng)配置-5（二）網(wǎng)絡的搭建和交換機配置-7（三）服務器和操作站配置-

2、8（四）軟件配置-9四、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)優(yōu)化-10（一）網(wǎng)絡硬件配置-10（二）軟件系統(tǒng)設計-10五、結(jié)束語-11CEMS是英文Continuous Emission Monitoring System的縮寫,即“煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)”。它由氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)組成?；痣姀S脫硫CEMS系統(tǒng)是鍋爐脫硫島的核心設備，承擔著脫硫設施安全穩(wěn)定運行及滿足環(huán)保要求進行達標排放的在線連續(xù)監(jiān)測任務。由于CEMS系統(tǒng)的就地測量取樣裝置直接安裝在鍋爐脫硫島的入出口管道上，工作環(huán)境惡劣，腐蝕磨損厲害，導致CEMS系統(tǒng)部分測量參數(shù)產(chǎn)生波動甚至突變，影響脫硫工藝調(diào)

3、整以及脫硫設備的安全穩(wěn)定運行。某火電廠總裝機容量為1300MW（2×320MW+2×330MW），四臺機組全部采用美國DUCON EEC公司的石灰石石膏濕法脫硫工藝、脫硫裝置采用一爐一塔。CEMS系統(tǒng)采用北京雪迪龍公司成套產(chǎn)品。CEMS系統(tǒng)測量參數(shù)作為脫硫設備運行的重要指標，必須確保測量參數(shù)的穩(wěn)定和準確，提高數(shù)據(jù)被環(huán)保部門采用的有效性。1 工作原理及構(gòu)成1.1 煙氣的氣體分析（NOx、O2）采樣方法為直接抽取加熱法。據(jù)不完全統(tǒng)計，在我國已安裝的氣態(tài)污染物CEMS中，直接抽取法大約占70%。直接抽取法可分為冷-干直接抽取和熱-濕直接抽取，冷-干抽取法給出的煙氣濃度為干基，熱-

4、濕抽取法給出的煙氣濃度為濕基。我國安裝的基本為冷-干直接抽取法。1.2測量原理如下：NOx測量原理NRIR 不分光紅外法；O2 測量原理電化學法；流量測量原理差壓法；溫度測量原理熱阻法。1.3系統(tǒng)構(gòu)成CEMS系統(tǒng)由氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)組成。氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)主要用于監(jiān)測氣態(tài)污染物NOX等的濃度和排放總量;煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)主要用來測量煙氣流速、煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣含氧量等,用于排放總量的計算和相關濃度折算;數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器和DAS系統(tǒng)構(gòu)成,實時采集各項參數(shù),生成各濃度值對應的干基、濕基及折算濃度,生成日、月、年的累積排放量

5、,并將報表實時傳輸?shù)江h(huán)保主管部門。2 氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)故障分析及處理2.1故障現(xiàn)象：凈煙氣吹掃后SO2參數(shù)突變，NOX和O2測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定。從故障現(xiàn)象看，可能是氣態(tài)污染物煙氣采集和預處理系統(tǒng)某個部件工作不穩(wěn)定引起的。因此，對可疑部件進行檢查和處理。（1）根據(jù)信號的傳遞關系，首先懷疑模擬量信號隔離器最可能出現(xiàn)工作不穩(wěn)定。更換模擬量信號隔離器，此現(xiàn)象依然存在，證明不是由于信號隔離器引起的。（2）吹掃電磁閥動作頻繁，在長期使用中可能出現(xiàn)工作不穩(wěn)定的現(xiàn)象。檢查電磁閥的閥芯和線圈完好，帶電試驗電磁閥氣密性和通氣性能正常，只是線圈溫度較高，為75。為謹慎起見，更換了吹掃電磁閥后進行吹掃試驗，可故障現(xiàn)象依

6、然存在。（3）對分析儀通空氣，表計顯示：O2測量值為21左右，SO2和NO測量值均為零；通SO2濃度為480PPm標準氣，分析儀顯示數(shù)值同標準氣體一致，說明分析儀工作也是正常的。（4）PLC模擬量擴展模塊工作不正常，導致信號干擾也會引起測量參數(shù)的突變。更換擴展模塊，并重新接線后進行試驗，故障仍然存在。（5）就地采樣探頭加熱溫度設置在理論值120，由于濕法脫硫煙氣濕度較大，煙氣中的SO2會不同程度的溶解在冷凝水中。懷疑探頭加熱溫度理論設計的偏低，調(diào)高探頭溫度到180，故障現(xiàn)象基本消失。說明原給定探頭加熱溫度在濕法脫硫中不足以克服煙氣的冷凝水，吹掃后冷凝水被吹掉，不再吸收SO2，導致參數(shù)變化。探頭

7、溫度提高后，探頭部位無冷凝水形成，問題得以解決。這可從SO2和H2O的吸收圖關系曲線得到印證。SO2：7.3m，NO：5.3m;氣室溫度壓力恒定;H2O、CO2影響。2.2故障現(xiàn)象：原煙氣SO2瞬間增大一倍或幾倍，脫硫效率大幅波動。 此故障出現(xiàn)偶然性較大，故障現(xiàn)象無規(guī)律可尋。（1）首先懷疑分析儀可能存在故障，在分析儀氣體排出管上再接一臺備用儀器進行監(jiān)視。用空氣對兩臺表計校零，用2398PPm的SO2標氣校驗量程，表計均合格。當測量值瞬間波動時，兩臺表均出現(xiàn)此現(xiàn)象，說明表計正常。（2）將就地采樣探頭溫度調(diào)高到180，管線伴熱調(diào)高到160，并對管線和就地采樣探頭進行吹掃，觀察故障現(xiàn)象依然存在。（3

8、）預處理機柜的氣路若存在漏氣或堵塞也可能發(fā)生測量參數(shù)的突變，仔細檢查氣路嚴密，無漏氣或堵塞現(xiàn)象。（4）測量管線伴熱電阻，發(fā)現(xiàn)其阻值偏低，與計算值差別較大，延采樣管線檢查，發(fā)現(xiàn)一段管線溫度較低，伴熱不工作，對該段管線伴熱進行處理，恢復其伴熱功能，由于SDL公司采樣管線伴熱采取并聯(lián)方式，可能會出現(xiàn)某段管線熱阻故障的現(xiàn)象，觀察一段時間，故障現(xiàn)象消失，說明管線伴熱不良，煙氣冷凝水干擾測量參數(shù)的大幅波動，管線的平面圖如下：Pt100測溫電阻溫度范圍1401608聚四氟乙烯管保溫材料電拌熱帶2.3 故障現(xiàn)象：預處理機柜過濾器有水汽，過濾器濾芯發(fā)黃或表面附著臟物（1）煙氣預處理機柜的除水設備是整個煙氣預處理

9、的核心，除水效果不良，冷卻壓縮機工作性能差，若冷腔溫度超過5或低于1，高溫煙氣瞬間不能冷卻，煙氣攜帶水份進入過濾器，析出在玻璃壁內(nèi)。（2）檢查蠕動泵泵管是否老化產(chǎn)生裂紋，蠕動泵轉(zhuǎn)速是否不均勻、平穩(wěn)，是否有雜音，導致冷凝水無法從管路中不斷排出，隨煙氣流動。若泵管老化變形，及時進行更換。（3）儲液瓶中的冷凝水超過三分之二要及時傾倒。液位過高會導致蠕動泵排水困難，冷凝水倒流回過濾器。2.4 故障現(xiàn)象：樣氣流量低很多原因都會導致樣氣流量低，在氣路完好的前提下，采樣管線堵塞和采樣泵工作不正常是主要原因，應對其進行檢查。同時還應做系統(tǒng)氣密性檢查。（1）旁路閥門開度過大，導致氣體流量過低，對旁路閥門開度進行

10、調(diào)整。（2）檢查疏水過濾器是否堵塞，疏水過濾器本身對于樣氣而言阻力較大。長時間運行后，由于灰塵以及水汽作用，阻力過大導致流量不能保證，可暫時將疏水過濾器去掉，確定其是否堵塞。（3）采樣管路堵塞，檢查采樣管線要注意不要使重物體壓在管線上，或人員踩踏，以避免內(nèi)部取樣管與加熱帶親密接觸而造成取樣管損壞，若取樣管損壞，將難以修復，必須更換。當系統(tǒng)在意外的情況下出現(xiàn)取樣管堵塞時，建議采用壓縮空氣人工的方法對其清洗疏通，同時應保護人身安全及系統(tǒng)設備。（4）當采樣氣體流量降低時，應檢查調(diào)節(jié)針閥和取樣泵膜片，長時間運行后，由于氣體腐蝕以及結(jié)垢，會導致取樣泵內(nèi)氣路堵塞，或者取樣泵膜片磨損。需要清洗或更換。（5）

11、探頭過濾器堵塞?？刹捎脡嚎s空氣對其進行吹掃清洗（拆卸后由濾芯外側(cè)向內(nèi)側(cè)吹掃）。如濾芯嚴重堵塞或裂縫及時更換。建議每6個月檢查一次。2.5 故障現(xiàn)象：SO2、NOX濃度偏低，O2濃度偏高或者不變。出現(xiàn)此種故障，一般是由于管路氣密性不嚴，空氣漏入導致。同時對氣體分析儀器量程進行標定。（1）出、入口O2測量值一般小于9%。比對二者差值，如果差別比較大（1以上），則需要檢查采樣管路的氣密性，查看接頭是否存在漏氣，管路是否破損，采樣探頭電磁閥門是否漏氣。（2）檢查管路中是否有積水，管壁是否有水珠，尤其是冷凝器出、入口管段。檢查采樣管線是否有彎曲以及伴熱是否良好。懷疑管路中有水，可以采用99的N2進行吹掃

12、。（3）對氣體分析儀器進行零點和量程校準。（4）將旁路調(diào)節(jié)閥開到最大，堵住進氣管路，檢查機柜管路的氣密性，若流量接近零，說明機柜管路氣密性良好。反之表明機柜管路存在漏氣，逐一排查。2.6 其它故障現(xiàn)象（1）保護過濾器積塵多：積塵多主要原因是探頭過濾器損壞，應及時檢查清洗或更換。（2）當有水汽或粉塵物通過保護過濾器時，保護過濾器中的濾芯會變色。這時濾芯應予以更換。如果保護過濾器濾芯變色較快，應對過濾器前級氣路進行檢查。原因可能是探頭過濾器失效，制冷器工作失常所致。建議每六個月更換一次保護過濾器濾芯。（3）制冷器后管路有水汽：應檢查致冷器及蠕動泵。尤其要檢查蠕動泵泵管，如泵管不在正常位置時應及時調(diào)

13、整，如泵管損壞應及時更換。（4）如果觀察到在制冷腔有粉塵物時，可采用人工用水清洗的方法進行處理。避免影響制冷效果。（5）電磁閥一般情況下是免維護的。如有問題時，檢查電磁閥滑桿?？梢杂镁凭逑椿瑮U擋頭以保證密封性。建議每三年更換一次電磁閥。（6）氣體分析儀器MODEL 1080必須設置為自動校準，每月進行量程校準，標準氣必須在有效期內(nèi)，且壓力要大于1MPa。（7）氧電池：氧電池的使用壽命至少在兩年以上。在分析儀的狀態(tài)提示功能中可以提示更換氧電池。3 顆粒物監(jiān)測子系統(tǒng)的故障分析及處理3.1 測塵儀光學窗口鏡片受到污染因為測塵儀安裝在微負壓的煙氣中，它的光學窗口鏡片會受到煙氣污染，為了防止煙氣污染鏡

14、片應進行吹掃，定期擦拭鏡面。3.2 抽取測量法CEMS測塵儀的保護風機不需維護。但應每周檢查風機箱的完好情況，保護風機吹掃風的正常提供對測塵儀是非常重要的。風機過濾器應每月清洗，其內(nèi)部濾芯應更換的頻率依據(jù)風機安裝處的空氣條件而定。3.3 火電廠濕法脫硫裝置后未安裝煙氣 GGH（氣-氣換熱器）的煙道內(nèi)，由于水份的干擾，顆粒物無法準確測定其濃度，顆粒物 CEMS 可安裝在脫硫裝置前的管段中，其實際排放濃度值的要按HJ/T75-2007標準K=G1/G2進行計算。3.4 CEMS安裝位置前直管段的長度必須大于安裝位置后直管段的長度，且前直管段不小于4倍煙道直徑，后直管段不小于2倍煙道直徑；當后直管段

15、不能滿足2倍煙道直徑時，離煙氣排氣口距離應不小于1/2煙道直徑。當CEMS的安裝位置不滿足前4后2的安裝條件時，則要考慮采取手工監(jiān)測的方法，求得速度場系數(shù)，以彌補安裝位置不足的缺陷。3.5 CEMS安裝位置應避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位，沒有水滴和水霧。優(yōu)先選擇煙道負壓區(qū)域，且所處位置的煙氣流速應大于5m/s。如果CEMS安裝在正壓煙道區(qū)域時，則要加大采樣頭和皮托管的清洗反吹頻次，因為正壓煙道容易堵塞采樣頭和皮托管。由于皮托管監(jiān)測煙氣流速的測量范圍為5-35m/s，因此CEMS安裝選點時，應考慮所處位置的煙氣流速應大于5m/s。在矩形煙道中，CEMS的安裝位置越高，煙氣流速越大。4 防范措

16、施 針對以上故障原因的分析及處理，在定期檢查維護中應采取以下防范措施可以有效避免類似故障的發(fā)生：4.1 日常維護序號檢查內(nèi)容檢查要求故障分析1檢查MODEL 1080流量滿足1.0-1.5L/min， 檢查氣路氣密性，抽氣泵是否正常工作。2過濾器濾芯應為白色，不允許變色或者附著顆粒物，不允許玻璃壁上有水。濾芯變色需要更換濾芯，如果玻璃壁上有水，需要進行擦拭。3制冷器以及管路制冷溫度為5左右。檢查管路是否有水汽， 如果有，需要檢查制冷器以及蠕動泵。4蠕動泵排水是否正常。更換蠕動泵或者蠕動泵管。5儲液罐冷凝液超過容積1/2，應該予以傾倒。6采樣管線采樣管溫度是否正常，伴熱是否正常。檢查供電以及溫控儀是否正常，7檢查采樣探頭加熱是否正常（不可用手直接觸摸！防止燙傷）檢查供電以及溫控儀是否正常，加熱棒是否損壞8檢查風塵儀器吹掃氣源是否有氣，是否存在漏氣9機柜有無報警，電源是否正常。10DAS系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)是否正常，通訊是否正常。4.2 定期維護序號維護