淺談煙氣超低改造中熱控設計的主要內容

王繼華

摘 要：人類在開發利用能源的同時，也面臨著日益嚴重的環境問題，超越了環境自身的承載能力，使生態環境越發惡化?；痣姀S燃煤鍋爐在發電過程中，排放了大量的煙塵、二氧化硫、氮氧化物。2014年9月，國家發改委、環保部、國家能源局聯合印發《煤電節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，熱控專業設計的主要改造內容有以下幾個方面。

1 DCS/PLC控制系統

根據改造后的工藝系統流程圖（PID系統圖），熱控設計人員據此統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，控制系統升級改造，歷史站擴容改造等內容），從而選擇控制系統的配置方案。常規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，控制系統配置方案如何，切勿忘記將新增設備和對已有設備的組態、現場調試、軟件系統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工作等內容包含在DCS/PLC控制系統采購內容中。

（2）在DCS/PLC控制系統改造時，設計人員應現場踏勘，核實原有系統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流程圖（PID系統圖：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的自動連鎖控制需要，重要參數的現場監視等。

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，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，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 煙氣連續排放監測系統（CEMS）

在燃煤機組煙氣超低排放改造項目中，CEMS系統的改造是必不可少的，且是非常重要的環節。CEMS系統數據測量輸出的各類參數值，將直接接至環保平臺。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系統的數據檢測結果為準。在執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系統采取分析儀更換、部分測量儀表更換或是全套CEMS系統更換等多種方案，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系統監測的主要參數有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程規范以及超低改造技術協議對電纜的技術規范要求。熱工電纜的編碼原則應與原有系統保持一致，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，各個專業涉及的改造內容亦是不同，本文僅是概述的列出熱控專業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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