淺談煙氣超低改造中熱控設計的主要內容

王繼華

摘 要：人類在開發(fā)利用能源的同時，也面臨著日益嚴重的環(huán)境問題，超越了環(huán)境自身的承載能力，使生態(tài)環(huán)境越發(fā)惡化。火電廠燃煤鍋爐在發(fā)電過程中，排放了大量的煙塵、二氧化硫、氮氧化物。2014年9月，國家發(fā)改委、環(huán)保部、國家能源局聯合印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃》之后，全國各地的燃煤電廠廣泛開展建設煙氣超低排放改造項目。筆者經過多個項目的設計經驗總結，通過本文簡要介紹在超低改造項目中熱控專業(yè)設計中的主要改造內容，設計中的相關注意事項。

關鍵詞：超低排放 CEMS 微塵儀

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（b）-0041-02

依據環(huán)保最新要求，燃煤機組在煙氣排放的標準為氮氧化物50mg/m3、二氧化硫35mg/m3、煙塵5mg/m3（具體規(guī)定查閱《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2011）。為滿足污染物排放標準的要求，大部分燃煤機組在原有脫硫、脫硝、除塵等配置的基礎上進行了煙氣超低排放改造的建設。而在此改造項目中，熱控專業(yè)設計的主要改造內容有以下幾個方面。

1 DCS/PLC控制系統(tǒng)

根據改造后的工藝系統(tǒng)流程圖（PID系統(tǒng)圖），熱控設計人員據此統(tǒng)計出項目改造新增的I/O測點數量；經現場踏勘或是工程資料收資，獲悉改造前DCS/PLC控制系統(tǒng)的具體配置情況、技術協議的其他要求（是否有新增操作站，控制系統(tǒng)升級改造，歷史站擴容改造等內容），從而選擇控制系統(tǒng)的配置方案。常規(guī)設計有在原有機柜內新增部分卡件、有新增擴展柜、有新增控制柜等幾種設計方案。但通常情況下，新增機柜的電源取自原有控制系統(tǒng)電源柜中的備用回路開關，無需額外新增電源柜。

注意事項如下。

（1）無論超低改造時，控制系統(tǒng)配置方案如何，切勿忘記將新增設備和對已有設備的組態(tài)、現場調試、軟件系統(tǒng)改造工作等及在原操作員站（或新操作站）上增加本期的畫面組態(tài)工作等內容包含在DCS/PLC控制系統(tǒng)采購內容中。

（2）在DCS/PLC控制系統(tǒng)改造時，設計人員應現場踏勘，核實原有系統(tǒng)網絡交換機接口配置情況，是否有足夠的空余接口用于改造新增機柜設備的網絡連接，若交換機備用接口數量不足，應在控制系統(tǒng)設備采購階段，考慮升級交換機及其相應的設備、線纜配備等。

2 熱工儀表

根據改造后的工藝系統(tǒng)流程圖（PID系統(tǒng)圖：Piping & Instrument Diagram，又稱帶控制點的工藝流程圖。包括所有的管路、工藝設備、熱工儀表、以及各種閥門等），熱控設計人員依據工藝配置要求、熱工儀表的設置位置、介質測量條件、量程范圍等內容，對熱工儀表（含溫度、壓力、流量、液位、密度等）進行合理選型，滿足用于實現整個控制系統(tǒng)的自動連鎖控制需要，重要參數的現場監(jiān)視等。

注意事項如下。

（1）熱工儀表的安裝方式（法蘭、螺紋、插入式）和接口尺寸，必須確保與相關專業(yè)預留接口相匹配。尤其是吸收塔上的儀表管口、箱罐上的儀表管口等。確?，F場到貨儀表、閥門等與設備達到無縫連接。

（2）特別注意測量漿液的變送器儀表，應配置沖洗環(huán)，且需在安裝材料清冊中開列沖洗閥門、沖洗管道等輔材；測量漿液的電磁流量計儀表，應配置接地環(huán)，且需在安裝材料清冊中開列接地線輔材。熱工儀表安裝圖應依據儀表供貨廠家資料進行繪制。

3 熱工電源

在超低改造項目中，關于熱工電源的配置改造，完全依據改造新增電負荷的容量、回路數量以及原有電源柜的配置情況來選擇電源改造方案。通常有以下兩種情況。

（1）新增負荷較少，回路較少，經核實原有電源柜中備用開關回路可滿足本次改造新增設備（熱工儀表、氣動/電動執(zhí)行機構）的供電，可直接利舊原機柜，原有備用回路或在原機柜內新增部分開關。

（2）新增負荷較多，回路較多，經核實原有電源柜內備用回路開關無法滿足本次改造新增設備（熱工儀表、氣動/電動執(zhí)行機構）的供電，則選擇新增熱工電源柜的方案，并向電氣專業(yè)進行電負荷提資，給新增電源柜提供進線電源。

注意事項：采取新增熱工電源柜的方案時，若是原有熱工電子設備間內無機柜備用位置，可依據新增設備的實際布置位置，選擇設置一個或多個就地電源箱的供電方式。

4 煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）

在燃煤機組煙氣超低排放改造項目中，CEMS系統(tǒng)的改造是必不可少的，且是非常重要的環(huán)節(jié)。CEMS系統(tǒng)數據測量輸出的各類參數值，將直接接至環(huán)保平臺。煙氣超低排放改造后，煙氣排放標準是否達標，將以凈煙氣出口CEMS系統(tǒng)的數據檢測結果為準。在執(zhí)行超低排放標準之前，對氮氧化物、二氧化硫、煙塵的排放要求并不高，故在原有系統(tǒng)配置時，對測量儀表、分析儀表的量程選型較大，根本無法滿足超低排放的測量要求。故而在超低改造時，對凈煙氣出口CEMS系統(tǒng)采取分析儀更換、部分測量儀表更換或是全套CEMS系統(tǒng)更換等多種方案，具體改造內容依據電廠原有CEMS配置情況而定。

凈煙氣出口CEMS系統(tǒng)監(jiān)測的主要參數有SO2濃度、NOX濃度、O2濃度、煙塵濃度、煙氣流量、壓力、溫度、濕度。

其中煙塵濃度通常采用微塵儀（量程為0～10mg/m3）測量。測量原理有電暈荷電、空氣動力學、激光散射、微振天平等。目前項目中使用頗多的測量原理為激光散射法，優(yōu)點為快速響應、設備簡單；缺點為受顆粒物特性的影響（密度、大小等），無法區(qū)分水滴和顆粒物。光學法微塵儀主要有福德世（PFM06ED）、西克麥哈克（FWE200）、杜拉格（DR800系列）等品牌。不同供貨商所供的微塵儀及其配套設備，所需電源電壓等級、容量均有所不同，設計人員應依據原有CEMS電源配置情況，微塵儀系統(tǒng)電源要求等兩方面綜合考慮微塵儀的電源取向?？赏ㄟ^CEMS系統(tǒng)電源箱供電，亦或直接由電氣開關柜提供供電回路。

其中煙氣流量通常采用矩陣多點流量測量裝置。煙氣測量一次測量元件是基于靠背測量原理。特點有免維護-自清灰功能；準確-矩陣多點布置測點；安裝方便-插入式；耐磨-外加涂層。根據工程具體工況，煙道尺寸，通過流量計算模型得出最佳測點數量。采用耐磨涂層，可保證1～2個大修期內不被磨損。

5 熱工電纜

關于超低改造項目中，熱工電纜清冊是熱控設計必不可少的內容。熱工電纜的具體選型、截面參數等應滿足國家標準規(guī)程規(guī)范以及超低改造技術協議對電纜的技術規(guī)范要求。熱工電纜的編碼原則應與原有系統(tǒng)保持一致，方便運行檢修維護。在改造中涉及移位的設備，可依據移位距離的長短，進而決定電纜是否更換；在改造中涉及原位更換的設備，通常采取電纜利舊的原則，除非更換后的設備電源、信號等與原設備的差別較大，電纜再按照新增考慮。

6 結語

每個燃煤機組在脫硫、脫硝、除塵裝置的配置、設備投運的時間、實際使用情況、污染物脫除效率等方面均各不相同，故而在超低排放改造時，各個專業(yè)涉及的改造內容亦是不同，本文僅是概述的列出熱控專業(yè)改造的一些共性內容，并不能全面代表改造中的全部設計內容。每個項目都是個體，都有相對適合匹配的改造方案和詳細設計內容。

參考文獻

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