宇电AI仪表在发电厂烟囱除冰电伴热装置的应用

2020年09月01日

 

来源:《中国仪器仪表》杂志 作者:黄登峰1蒋艳芳2陈靖杰2 (1 武汉一控自动化科技有限公司;2 厦门宇电自动化科技有限公司)

 

摘要:针对温度控制的可靠性、稳定性和精度要求高的烟囱除冰电伴热装置,选用宇电AI智能温度控制仪表,并介绍其应用情况及相关参数设置问题。 关键词:烟囱除冰电伴热装置 宇电AI仪表

 

Abstract:For the chimney deicing electric heat tracing device which requires high reliability, stability and accuracy of temperature control, Yudian AI intelligent temperature control instrument was selected, and the application and related parameter setting problems were introduced. Key words:Electric heat tracing device for chimney deicing ;Yudian AI instrument

 

1 引言

 

   对于热力发电厂的烟气,采用湿法脱硫技术是控制二氧化硫(SO2)排放的主要措施。在湿法脱硫系统脱硫后的净烟气经过除雾器后,烟气携带的水滴(≥20μm)含量均在75mg/m3(标态、干基)左右。随着除雾器运行时间增加,工作效率降低,净烟气经过除雾器后携带的水滴含量还会增加。此外, 脱硫后吸收塔出口水蒸气含量也在75mg/m3 左右。在寒冷地区冬季的室外温度很低,达到-30℃。 未设置GGH装置的脱硫系统净烟气携带水滴和水蒸气经过烟囱向大气排放,当净烟气经过烟囱筒首排入大气时,温度骤降,从45℃左右降至-30℃左右。净烟气携带的水滴和水蒸气在烟气扩散的同时会有部分冻结在烟囱筒首,从而导致烟囱筒首结冰。严重时烟囱筒首结冰厚度可达1m以上,结冰高度可达5m,结冰体积会达到几十立方米。烟囱筒首的结冰重量可达几十吨,严重影响烟囱结构安全。烟囱筒首结冰体若出现脱落,将对烟囱下部的脱硫 设备造成严重破坏,也可能对过往人员造成人身伤害,后果非常严重。

 

2 防结冰的要求及控制

 

某煤矸石发电有限责任公司(一期工程) 2×300MW机组配套设置2台1065t/h的循环流化床锅炉,机组分别于2009年12月、2010年5月投入商业运行。2台机组共用一座混凝土烟囱。烟囱高210m,出口内直径8m,其结构形式为钢筋混凝土单筒烟囱。

2.1 脱硫改造后烟气运行工况 本工程2×300MW机组采用湿法脱硫工艺,脱硫后不设GGH,烟囱的运行工况如下:2台机组脱硫设施正常运行或单台机组脱硫设施正常运行时,计算烟气温度为30℃~70℃。

2.2 要求 为保证烟囱在当地极寒天气(-30℃)并烟羽下洗条件下烟囱203.75m以上不结冰,在烟囱口设置防结冰加热系统。为解除烟囱口结冰造成之生产安全隐患,特有如下要求: (1)保证冬季烟囱口及烟囱口爬梯不结冰; (2)防止走台二次结冰; (3)沿烟囱圆周方向设立4个加热区,每个加热区单独供电,单独进行温控,分区点由业主指定; (4)防结冰分为4个加热区域,用户可根据温度的变化而自行调节加热的区域,减少不必要的电能损耗。

 

3 解决方案

 

整个除冰伴电热装置由智能温度控制柜,分线接线箱,片状电加热器,连接电缆及相关附件。 控制柜系统由温控器、SCR三相电力调整器、熔断器,断路器组成。柜体尺寸:1200mm×2000mm ×600mm;如图1所示。

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3.1 智能温度控制仪表 智能控温仪表选用厦门宇电自动化科技有限公司AI-719AX3L2S4精密人工智能工业调节器AI-719/719P型仪表采用了节能与环保的设计,在其极低温度漂移和自身极低的功率消耗。整体典型温漂通常小于 25PPm/℃,低温漂的仪表与普通温控仪表相比,对温度的测量值因环境温度影响的变化更小。高精度仪表由于温漂低而比精度较低的仪表更为节能,例如:假定某陶瓷材料烧结温度范围为 1000~1010℃,一台市面上普通的仪表温度漂移大约为±5℃(冬天夏天及早晚环境温度变化导致),因此需将仪表设定在 1005℃(温度变化范围 1000~1010℃)方可在不同环境温度变化下维持正常生产,而 AI-719/719P 仪表温度漂移可降低到± 1 ℃以内,这样设置在 1001 ℃( 温度变化范围1000~1002℃)即可稳定生产,从而使得窑炉平均温度可降低 4℃,工业炉平均温度越低,消耗的电能就越少,仅仅依靠降低温漂仪表即可节约 0.4%~0.6%的能源,并使产品质量更稳定,色差更低,更可降低能源消耗。 对于负载是非线性的高温炉而言,其电阻会随温度变化而剧烈变化,以硅钼棒为例,其室温对于电阻只有1600度时的6%左右,如果没有对仪表的输出功率进行限制及变换,会导致二个问题,首先是低温启动时电炉电流过大,超过电网、可控硅及变压器的允许负荷,对可控硅、电炉、变压器造成损害或导致电网跳闸,此外由于仪表相同输出时,电炉在低温区和高温区的功率相差10多倍,这意味PID参数中的比例带P在不同温 度下需要有10多倍的变化,才能使低温和高温区均能实现精确控温。 如用于硅钼棒炉时则可设置如下: A00=1,A 01=1050,A 02=100.0;A03=1500;A04=750.0 d 00=120.0;d 01=1100,d02=2000 仪表接线图如图2:

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仪表内部参数包括功能表分报警、调节控制、输入、输出、通信、系统功能、给定值/程序及现场参数定义等,如表1所示。

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3.2 SCR三相电力调功器 SCR三相电力调功器选用武汉一控自动化科技有限公司自主研发生产的大功率可控硅模块。它集三相调压/调功方式为一体,具有自动判别相位、上电缓启动、缓关断、散热器超温等功能,适用于电阻性负载和感性负载。 3.3 片状电加热器 片状电加热器要求符合标准规范具有良好的防腐蚀性能。硅橡胶加热片具有接近恒功率特性,在不同温度下功率变化不大于5%; 加热片绝缘性能指标加热片在常温下,相对温度不大于80%时,500V绝缘电阻大于100M欧,能承受1500V电压1分钟不击穿;如图3所示。

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4、结束语 烟囱除冰电伴热装置安装后,各项技术指标均达到设计标准要求。在室外环境温度为-40℃时,电热膜表面温度应45℃左右;而在环境气温为25℃时,实测宇电AI-719A仪表控温精准,温度持续保持在105~115℃之间,经历冬季严寒季节运行,烟囱出口外壁未发生结冰现象,运行状况良好。降低了系统运行成本,受到客户的好评。

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