脱硝电加热器常见故障及处理对策分析

摘要：文章针对300MW燃煤机组脱硝电加热器运行现状，分析了脱硝电加热器常见故障的原因，并提出了故障处理的方法及防范措施，将对提高脱硝电加热器运行、维护管理工作，降低设备故障发生率，保证设备可靠运行具有一定的指导和借鉴作用。

关键词：燃煤机组；脱硝工艺；电加热器；故障分析；处理对策 文献标识码：A

中图分类号：X701 文章编号：1009-2374（2016）28-0069-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.035

1 概述

河北大唐国际唐山热电有限责任公司两台300MW燃煤机组于2013年新增烟气脱硝装置，以降低烟气中氮氧化物的排放量。脱硝工程采用的是选择性催化还原脱硝工艺（SCR），每台脱硝系统配有1台780kW电加热器及配套电气控制柜。电加热器本体内部共有电热管105根，其中工作根数96根、备用根数9根，工作根数共分成4组，每组各由1台SCR电力调整器（可控硅调功器）控制，电压380V，采用△连接。控制系统电气元件主要包括断路器、接触器、SCR电力调整器、温度传感器、温控表、中间继电器等，其功能是采集现场各种信号，执行操作人员的命令，经过温控表自动控制接触器和SCR电力调整器来调节加热器功率，达到控制介质温度目的。

加热器设有4个发热元件温度检测点，对加热器内部温度实施监控，另设有1点监控加热器出口温度。这些温度信号通过检测转换成4～20mA后传至温控表同，介质温控表经过分析、比较、PID运算后，输出控制信号至SCR电力调整器来自动调节加热器功率，使加热器温度达到工艺要求的温度。元件温控表通过对发热元件温度检测，一旦任意元件温度超出设置温度，就会发出联锁保护，同时故障信号送至DCS和控制柜显示。

2 常见故障及处理方法

脱硝电加热器在投运后发生了多起故障。及时地判断出故障原因和处理故障，可以有效提高设备高效、可靠地运行，避免因脱硝电加热器问题而影响环保指标，甚至降低机组负荷。以下是脱硝电加热器常见故障原因及排除方法：

2.1 电加热器运行中最大电流逐步降低

原因分析：内部电热管有烧损。电加热器水平安装，运行中气体介质中含积灰较多或电加热器进、出口风压压差偏低，造成灰尘在电加热器内部沉积并覆盖电热管，导致电热管热量不能散发，最终使电热管烧断，底部电热管最容易烧断。

故障排除：定期记录每组电加热器运行电流，当发现个别组电加热器运行最大电流逐步降低，可以判定为内部电热管烧断，少数电热管烧断不会影响到系统运行，可待机组停机检修期间更换电加热管。如多数电热管烧断，加热器出口温度不能满足系统需求时，可适当调高发生故障组电加热的最大功率，来保证系统正常运行。

2.2 某组SCR电力调整器可控硅工作温度>60℃，造成接触器联锁跳闸

原因分析：SCR电力调整器散热风扇不转，加热器柜体散热效率低。

故障排除：立即打开加热器控制柜前门，让空调冷气进入，如散热风扇不转，联系检修维护队伍进行更换。

2.3 电加热器出口实测温度长时间大于设定值

原因分析：控制方式不对，加热器本体内部风量及风压低，温控器及控制回路故障。

故障排除：检查远方手动或自动控制参数是否正确，增加本体风量，提高风压。检查修复温控器。紧固各端子排连接线。

2.4 某组电加热器实测温度等于或大于设定值

原因分析：本体内部风量低、积灰严重，温度测点不准，温控器损坏。

故障排除：立即停止某组加热器运行，防止电热管烧损，增加本体内部风量。检查、校验温控器及温度测点。

2.5 某组电加热器单个跳闸

原因分析：本体内部超温、可控硅超温、控制元件及回路故障。

故障排除：单组加热器保护联锁跳闸条件包括本体内部超温、可控硅超温、控制元件及回路故障。当某组加热器跳闸后应快速查找并确认、排除故障点，否则将影响到机组正常运行。在电气控制回路设计中，每个跳闸条件都对应一个中间继电器，可通过中间继电器指示灯来断定跳闸条件，当中间断电器指示灯亮起，则说明对应的跳闸条件已触发。当发生本体内部超温故障，应立即检查、校验温度测点及温控器是否工作正常，同时提高风压流量，待温度低至联锁跳闸值后方可投入运行。当发生可控硅超温故障，应检查、更换SCR电力调整器散热风扇。控制元件及回路故障多是因保险、中间继电器、连接导线松动引起，更换损坏的保险、中间继电器，紧固回路各连接导线。

2.6 四组电加热器同时跳闸

原因分析：运行人员误操作设备参数调节不当、加热器出口超温、系统联锁保护跳闸、控制元件及回路故障。

故障排除：运行人员应根据机组工况，正确控制设备，检查并恢复设备各联锁参数不超设定值，检查、校验加热器出口温度测点及温控器，检查、更换中间继电器。

3 提高电加热器可靠运行的措施

由于近些年来大气等环境污染问题日益突出，我国对发电设备节能减排等环保性能的要求也越来越高，随着火电厂大气污染物排放新标准的施行，脱硝系统的可靠运行显得尤其重要，其中当脱硝电加热器发生缺陷故障时将直接影响到机组负荷。通过分析电加热器各种缺陷和故障，提出了以下防范措施：

3.1 优化电加热器的设计和安装，防止内部积灰

电加热管烧断故障是所有故障中发生次数最多的，主要是由内部积灰过多无法排出引起。由于更换电加热管工期较长，当发生多根电加热管烧断后，加热器出口温度将不能满足系统需求，会长时间影响到机组负荷甚至停机，给企业带来巨大的经济损失。因此在电加热器的选型、脱硝系统的设计、安装阶段应重点考虑内部积灰问题，应要求电加热器厂家增大电热管与本体内壁距离，将备用电加热布置在下部，同时考虑设计、配备在线喷灰装置，在脱硝系统设计时应要求电加热器垂直安装并配备检修平台，便于设备的吊装。

3.2 改善电加热器控制柜的通风散热，确保周边工作环境温度不超过25℃

由于SCR电力调整器可控硅工作时发热量大且具有可控硅超温联锁保护跳闸功能，当可控硅工作温度超过70℃时触发其温控元件动作，联锁接触器跳闸。设备运行中因电加热器控制柜内部散热问题及工作环境温度问题而引起设备停运故障时有发生。因此改善电加热器控制柜的通风散热，确保其工作环境温度十分重要。在加热器控制柜订货前，应要求厂家在设计时采用大功率的柜体散热风扇，扩大进风口面积，柜体尺寸应设计合理，内部预留足够的剩余空间。控制柜所在的配电室要安装至少两台空调器，确保配电室温度保持在25℃以下。

3.3 加强电加热器的巡检，及时发现设备异常并处理

机组在运行中发电部运行人员、设备部点检人员及检修维护人员应每天检查电加热器本体及控制柜的运行情况，并做好相关记录，与之前同类型数据对比分析，确保提前发现设备隐患并处理。重点检查的项目应包括：（1）检查管路中阀门的开与关都应处于正确位置，不能随意更改阀门的状态；（2）检查、记录并分析电加热器出、入口风压，应符合设计要求，发现风压值过低或过高应及时调整系统运行参数，否则将加速电热管损坏；（3）检查加热器本体接地线是否完好，安装是否连接牢固，避免发生人身触电事故；（4）检查SCR电力调整器底部散热风扇及柜体散热风扇是否运转良好，如有停转的需立即更换新风扇；（5）检查控制柜所在配电室的空调是否运转正常，测量并记录配电室温度，如发现异常应立即处理；（6）测量SCR电力调整器可控硅运行温度，如测量值接近70℃时应采取措施，提高通风散热使其温度下降，必要时停止该组运行进行检查；（7）记录每组电加热器的运行电流最大值，并与之前数据进行对比分析，如运行电流最大值下降较大时，可适当调整温控器参数，提高加热器功率。

3.4 做好电加热器的定期检修与维护

在机组检修或停备期间，电加热器应断开总电源开关，随之开展相关试验及解体检查工作。机组停机后，应当立即检测电加热器，确保及早发现问题并有足够的时间进行处理。检测项目包括：每组的三相直流电阻和每相的绝缘电阻并做好记录。如发现绝缘电阻低于1MΩ，则应将电缆头拆开，单独测量电缆和电热管的绝缘电阻，分清是电缆问题还是电热管问题。如发现三相直流电阻不平衡，也应对电缆及电热管分别测量，确定具体位置及数量。同时做好电加热器抽芯检查工作，清除加热器内部积灰，清扫电热管进行除垢，检查电热管的外观及紧固情况，紧固控制柜内各连接导线，检查、校验温度计及温控器动作是否正常。机组起机前，还应再次对加热器绝缘电阻进行测量，如发现个别组绝缘电阻低，禁止送电投入运行，防止发生电热管或电缆损坏。应提前通入介质，对加热器内部进行燥干，当绝缘电阻合格后方可送电投入运行。

3.5 加强培训，掌握电加热器运行操作标准及设备工作原理

当设备出现小缺陷时往往因运行人员、检修维护人员对系统和设备原理不熟悉，造成消缺不及时，扩大了影响范围，因此应加强对运人员、检修维护人员的培训，让他们能够掌握设备的工作原理，学会看懂设备电气控制原理图，准确调节设备运行参数，做到设备缺陷能够及时发现及时处理。

4 结语

总之，脱硝系统的电加热器对发电厂环保及机组稳定运行具有重要意义，加强设备管理，认真统计分析各类故障原因，做好防范措施，把预防和检修维护结合起来，建立完善相关管理制度，可提高机组稳定运行，能够给企业带来良好的经济效益。

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作者简介：李政（1977-），男，河北唐山人，供职于河北大唐国际唐山热电有限责任公司，研究方向：电气一次设备管理。

（责任编辑：蒋建华）