脫硝電加熱器常見故障及處理對策分析

摘要：文章針對300MW燃煤機組脫硝電加熱器運行現狀，分析了脫硝電加熱器常見故障的原因，并提出了故障處理的方法及防范措施，將對提高脫硝電加熱器運行、維護管理工作，降低設備故障發生率，保證設備可靠運行具有一定的指導和借鑒作用。

關鍵詞：燃煤機組；脫硝工藝；電加熱器；故障分析；處理對策 文獻標識碼：A

中圖分類號：X701 文章編號：1009-2374（2016）28-0069-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.035

1 概述

河北大唐國際唐山熱電有限責任公司兩臺300MW燃煤機組于2013年新增煙氣脫硝裝置，以降低煙氣中氮氧化物的排放量。脫硝工程采用的是選擇性催化還原脫硝工藝（SCR），每臺脫硝系統配有1臺780kW電加熱器及配套電氣控制柜。電加熱器本體內部共有電熱管105根，其中工作根數96根、備用根數9根，工作根數共分成4組，每組各由1臺SCR電力調整器（可控硅調功器）控制，電壓380V，采用△連接。控制系統電氣元件主要包括斷路器、接觸器、SCR電力調整器、溫度傳感器、溫控表、中間繼電器等，其功能是采集現場各種信號，執行操作人員的命令，經過溫控表自動控制接觸器和SCR電力調整器來調節加熱器功率，達到控制介質溫度目的。

加熱器設有4個發熱元件溫度檢測點，對加熱器內部溫度實施監控，另設有1點監控加熱器出口溫度。這些溫度信號通過檢測轉換成4～20mA后傳至溫控表同，介質溫控表經過分析、比較、PID運算后，輸出控制信號至SCR電力調整器來自動調節加熱器功率，使加熱器溫度達到工藝要求的溫度。元件溫控表通過對發熱元件溫度檢測，一旦任意元件溫度超出設置溫度，就會發出聯鎖保護，同時故障信號送至DCS和控制柜顯示。

2 常見故障及處理方法

脫硝電加熱器在投運后發生了多起故障。及時地判斷出故障原因和處理故障，可以有效提高設備高效、可靠地運行，避免因脫硝電加熱器問題而影響環保指標，甚至降低機組負荷。以下是脫硝電加熱器常見故障原因及排除方法：

2.1 電加熱器運行中最大電流逐步降低

原因分析：內部電熱管有燒損。電加熱器水平安裝，運行中氣體介質中含積灰較多或電加熱器進、出口風壓壓差偏低，造成灰塵在電加熱器內部沉積并覆蓋電熱管，導致電熱管熱量不能散發，最終使電熱管燒斷，底部電熱管最容易燒斷。

故障排除：定期記錄每組電加熱器運行電流，當發現個別組電加熱器運行最大電流逐步降低，可以判定為內部電熱管燒斷，少數電熱管燒斷不會影響到系統運行，可待機組停機檢修期間更換電加熱管。如多數電熱管燒斷，加熱器出口溫度不能滿足系統需求時，可適當調高發生故障組電加熱的最大功率，來保證系統正常運行。

2.2 某組SCR電力調整器可控硅工作溫度>60℃，造成接觸器聯鎖跳閘

原因分析：SCR電力調整器散熱風扇不轉，加熱器柜體散熱效率低。

故障排除：立即打開加熱器控制柜前門，讓空調冷氣進入，如散熱風扇不轉，聯系檢修維護隊伍進行更換。

2.3 電加熱器出口實測溫度長時間大于設定值

原因分析：控制方式不對，加熱器本體內部風量及風壓低，溫控器及控制回路故障。

故障排除：檢查遠方手動或自動控制參數是否正確，增加本體風量，提高風壓。檢查修復溫控器。緊固各端子排連接線。

2.4 某組電加熱器實測溫度等于或大于設定值

原因分析：本體內部風量低、積灰嚴重，溫度測點不準，溫控器損壞。

故障排除：立即停止某組加熱器運行，防止電熱管燒損，增加本體內部風量。檢查、校驗溫控器及溫度測點。

2.5 某組電加熱器單個跳閘

原因分析：本體內部超溫、可控硅超溫、控制元件及回路故障。

故障排除：單組加熱器保護聯鎖跳閘條件包括本體內部超溫、可控硅超溫、控制元件及回路故障。當某組加熱器跳閘后應快速查找并確認、排除故障點，否則將影響到機組正常運行。在電氣控制回路設計中，每個跳閘條件都對應一個中間繼電器，可通過中間繼電器指示燈來斷定跳閘條件，當中間斷電器指示燈亮起，則說明對應的跳閘條件已觸發。當發生本體內部超溫故障，應立即檢查、校驗溫度測點及溫控器是否工作正常，同時提高風壓流量，待溫度低至聯鎖跳閘值后方可投入運行。當發生可控硅超溫故障，應檢查、更換SCR電力調整器散熱風扇。控制元件及回路故障多是因保險、中間繼電器、連接導線松動引起，更換損壞的保險、中間繼電器，緊固回路各連接導線。

2.6 四組電加熱器同時跳閘

原因分析：運行人員誤操作設備參數調節不當、加熱器出口超溫、系統聯鎖保護跳閘、控制元件及回路故障。

故障排除：運行人員應根據機組工況，正確控制設備，檢查并恢復設備各聯鎖參數不超設定值，檢查、校驗加熱器出口溫度測點及溫控器，檢查、更換中間繼電器。

3 提高電加熱器可靠運行的措施

由于近些年來大氣等環境污染問題日益突出，我國對發電設備節能減排等環保性能的要求也越來越高，隨著火電廠大氣污染物排放新標準的施行，脫硝系統的可靠運行顯得尤其重要，其中當脫硝電加熱器發生缺陷故障時將直接影響到機組負荷。通過分析電加熱器各種缺陷和故障，提出了以下防范措施：

3.1 優化電加熱器的設計和安裝，防止內部積灰

電加熱管燒斷故障是所有故障中發生次數最多的，主要是由內部積灰過多無法排出引起。由于更換電加熱管工期較長，當發生多根電加熱管燒斷后，加熱器出口溫度將不能滿足系統需求，會長時間影響到機組負荷甚至停機，給企業帶來巨大的經濟損失。因此在電加熱器的選型、脫硝系統的設計、安裝階段應重點考慮內部積灰問題，應要求電加熱器廠家增大電熱管與本體內壁距離，將備用電加熱布置在下部，同時考慮設計、配備在線噴灰裝置，在脫硝系統設計時應要求電加熱器垂直安裝并配備檢修平臺，便于設備的吊裝。

3.2 改善電加熱器控制柜的通風散熱，確保周邊工作環境溫度不超過25℃

由于SCR電力調整器可控硅工作時發熱量大且具有可控硅超溫聯鎖保護跳閘功能，當可控硅工作溫度超過70℃時觸發其溫控元件動作，聯鎖接觸器跳閘。設備運行中因電加熱器控制柜內部散熱問題及工作環境溫度問題而引起設備停運故障時有發生。因此改善電加熱器控制柜的通風散熱，確保其工作環境溫度十分重要。在加熱器控制柜訂貨前，應要求廠家在設計時采用大功率的柜體散熱風扇，擴大進風口面積，柜體尺寸應設計合理，內部預留足夠的剩余空間。控制柜所在的配電室要安裝至少兩臺空調器，確保配電室溫度保持在25℃以下。

3.3 加強電加熱器的巡檢，及時發現設備異常并處理

機組在運行中發電部運行人員、設備部點檢人員及檢修維護人員應每天檢查電加熱器本體及控制柜的運行情況，并做好相關記錄，與之前同類型數據對比分析，確保提前發現設備隱患并處理。重點檢查的項目應包括：（1）檢查管路中閥門的開與關都應處于正確位置，不能隨意更改閥門的狀態；（2）檢查、記錄并分析電加熱器出、入口風壓，應符合設計要求，發現風壓值過低或過高應及時調整系統運行參數，否則將加速電熱管損壞；（3）檢查加熱器本體接地線是否完好，安裝是否連接牢固，避免發生人身觸電事故；（4）檢查SCR電力調整器底部散熱風扇及柜體散熱風扇是否運轉良好，如有停轉的需立即更換新風扇；（5）檢查控制柜所在配電室的空調是否運轉正常，測量并記錄配電室溫度，如發現異常應立即處理；（6）測量SCR電力調整器可控硅運行溫度，如測量值接近70℃時應采取措施，提高通風散熱使其溫度下降，必要時停止該組運行進行檢查；（7）記錄每組電加熱器的運行電流最大值，并與之前數據進行對比分析，如運行電流最大值下降較大時，可適當調整溫控器參數，提高加熱器功率。

3.4 做好電加熱器的定期檢修與維護

在機組檢修或停備期間，電加熱器應斷開總電源開關，隨之開展相關試驗及解體檢查工作。機組停機后，應當立即檢測電加熱器，確保及早發現問題并有足夠的時間進行處理。檢測項目包括：每組的三相直流電阻和每相的絕緣電阻并做好記錄。如發現絕緣電阻低于1MΩ，則應將電纜頭拆開，單獨測量電纜和電熱管的絕緣電阻，分清是電纜問題還是電熱管問題。如發現三相直流電阻不平衡，也應對電纜及電熱管分別測量，確定具體位置及數量。同時做好電加熱器抽芯檢查工作，清除加熱器內部積灰，清掃電熱管進行除垢，檢查電熱管的外觀及緊固情況，緊固控制柜內各連接導線，檢查、校驗溫度計及溫控器動作是否正常。機組起機前，還應再次對加熱器絕緣電阻進行測量，如發現個別組絕緣電阻低，禁止送電投入運行，防止發生電熱管或電纜損壞。應提前通入介質，對加熱器內部進行燥干，當絕緣電阻合格后方可送電投入運行。

3.5 加強培訓，掌握電加熱器運行操作標準及設備工作原理

當設備出現小缺陷時往往因運行人員、檢修維護人員對系統和設備原理不熟悉，造成消缺不及時，擴大了影響范圍，因此應加強對運人員、檢修維護人員的培訓，讓他們能夠掌握設備的工作原理，學會看懂設備電氣控制原理圖，準確調節設備運行參數，做到設備缺陷能夠及時發現及時處理。

4 結語

總之，脫硝系統的電加熱器對發電廠環保及機組穩定運行具有重要意義，加強設備管理，認真統計分析各類故障原因，做好防范措施，把預防和檢修維護結合起來，建立完善相關管理制度，可提高機組穩定運行，能夠給企業帶來良好的經濟效益。

參考文獻

[1] 溫耀宇.提高火電廠煙氣脫硝系統運行可靠性研究

[J].能源環境保護，2013，27（4）.

[2] 趙宗讓.電廠鍋爐SCR煙氣脫硝系統設計優化[J].中國電力，2005，38（11）.

[3] 郭聰明，李慶.燃煤電廠SCR煙氣脫硝系統調試探索[J].華北電力技術，2010，（10）.

[4] 王杭州，陳進生.300MW燃煤機組增設煙氣SCR脫硝裝置的技術改造[J].鍋爐技術，2007，38（2）.

[5] 廖永進，徐程宏，等.火電廠SCR煙氣脫硝裝置的運行優化研究[J].鍋爐技術，2008，39（5）.

作者簡介：李政（1977-），男，河北唐山人，供職于河北大唐國際唐山熱電有限責任公司，研究方向：電氣一次設備管理。

（責任編輯：蔣建華）