脱硝系统电加热器超温保护装置及系统

郭 猛

(马鞍山当涂发电有限公司，安徽 马鞍山 243102)

0 前言

660MW超临界机组脱硝系统采用的是选择性催化还原(SCR)烟气脱硝工艺。脱硝电加热器共有21组电加热棒，有六支热电偶温度元件，通过就地变送器转换成4～20mA模拟量信号送至就地控制柜数显表，数显表内部设定650度保护定值，单点达到定值后数显表输出接点闭合，通过就地PLC联跳电加热器，脱硝退出。

传统电加热器超温保护方案存在以下不足：(1)电加热器超温保护由就地PLC控制，可控性不强；(2)电加热器超温保护经过温度元件、温度变送器、智能数显表，故障点多；(3)电加热器就地控制柜环境差，内部温度高，屡次发生仪表损坏事件；(4)电加热器就地温度数显表三路输入信号采用单点保护，可靠性差，一旦单点故障保护极易误动；(5)电加热器就地温度只能在就地显示，无法远传，不利于运行人员对设备运行情况判断分析。针对上述问题，有必要改造现有脱硝系统电加热器超温保护装置，降低其由于电加热器超温误动作导致的脱硝退出，保证脱硝系统安全可靠运行。

1 保护装置及系统要解决的技术问题

为解决现有电加热器超温保护方案存在的不足，提供了一种660MW机组脱硝系统电加热器超温保护装置及系统，将脱硝电加热器温度信号直接引入热电偶卡件，减少了信号传递过程中的故障点，采取DCS逻辑保护，避免因单个信号异常导致脱硝系统误退，大大提高了脱硝系统运行的可靠性。

2 技术方案

该种660MW机组脱硝系统电加热器超温保护装置，在电加热器的两端分别插入三个温度元件，从脱硝系统电加热器敷设补偿导线到DCS控制单元，补偿导线连接温度元件，将温度信号直接引入DCS控制单元的TC卡件，实现与DCS控制单元的连接通讯。

同时DCS控制单元连接计算机，在计算机显示屏上显示温度信息；DCS控制单元同时与报警器连接通讯。所述的报警信息作用于操作员站，电加热器超温情况下，操作员站关停几组加热棒，调整电加热器输出。

结合图1，该种660MW机组脱硝系统电加热器超温保护装置，在电加热器的两端分别插入三个温度元件1，所述的温度元件采用K型热电偶，从脱硝系统电加热器敷设补偿导线到DCS控制单元，该补偿导线为K型补偿导线，电加热器其中一端的三个K型热电偶中，一个用于测介质温度，另两个用于测加热元件表面温度，能真实反映电加热器内部温度变化情况。电加热器侧边设置有接线盒2，K型热电偶接入该接线盒2，接线盒2设置有防水接头3，防水接头3连接K型补偿导线。K型补偿导线将温度信号直接引入DCS控制单元的TC卡件，实现与DCS控制单元的连接通讯。从脱硝电加热器敷设补偿导线到锅炉电子间脱硝DCS机柜，将温度信号直接引入TC(热电偶)卡件。直接引入温度信号后，可以甩开温度变送器、就地数显表 ，减少信号传递过程中的故障点。

图1 电加热器结构图 图2 电加热器保护逻辑图

控制保护系统方面，如图2所示，该种660MW机组脱硝系统电加热器超温保护系统，包括现场设备I、DCS控制单元II和电加热器超温保护单元III，其中，所述的现场设备I包括如实施例1所述的六个K型热电偶，K型热电偶通过K型补偿导线与DCS控制单元II的TC卡件连接，输送温度信号至DCS控制单元II，DCS控制单元II对接收信号进行处理，当电加热器温度出现异常时，DCS控制单元II发送温度异常保护信号至电加热器超温保护单元III，电加热器超温保护单元III包括进风阀执行机构和跳闸执行机构，DCS控制单元II控制进风阀执行机构动作，实现进风阀的开度调节；DCS控制单元II控制跳闸执行机构动作，实现电加热器超温保护跳闸。DCS控制单元II连接计算机，在计算机显示屏上显示温度信息；DCS控制单元II同时与报警器连接通讯。报警信息作用于操作员站，电加热器超温情况下，操作员站关停几组加热棒，调整电加热器输出。

该保护系统针对传统任一温度信号达到保护定值触发保护动作的问题，采取DCS逻辑保护，对电加热器逻辑进行完善，当脱硝电加热器温度1、2、3或脱硝电加热器温度4、5、6中有两个温度大于550℃且有一个温度大于650℃，触发电加热器超温，脱硝退出，避免因单个信号异常导致脱硝系统误退，大大提高了脱硝系统运行的可靠性。同时将电加热器内部六组温度信号显示在操作员控制画面，利于运行人员对设备运行状况的判读，并将温度信号加入历史数据库中，便于调取趋势，分析问题。改造后将数显表取消，温度信号直接送入DCS系统。通过DCS系统内部逻辑组态实现电加热器超温保护，超温保护更加稳定、安全。

3 效果分析

通过对原有系统的改造，该种660MW机组脱硝系统电加热器超温保护装置及系统具有如下显著效果：

(1)将温度信号直接引入DCS控制单元的TC卡件，实现与DCS控制单元的连接通讯，直接引入温度信号后，可以甩开温度变送器、就地数显表，减少信号传递过程中的故障点；

(2)该种660MW机组脱硝系统电加热器超温保护装置，采用6个K型热电偶，K型热电偶具有分体式变送功能，能真实反映电加热器内部温度变化情况；

(3)该种660MW机组脱硝系统电加热器超温保护装置，采取DCS逻辑保护，当脱硝电加热器温度1、2、3或脱硝电加热器温度4、5、6中有两个温度大于550℃且有一个温度大于650℃，触发电加热器超温，脱硝退出，避免因单个信号异常导致脱硝系统误退，大大提高了脱硝系统运行的可靠性；

(4)DCS控制单元连接计算机，在计算机显示屏上显示温度信息；DCS控制单元同时与报警器连接通讯，运行人员通过画面显示的内部温度测点能够更直观的分析设备运行状况，大大提高了设备运行的稳定性、安全性；

(5)DCS控制单元控制进风阀的开度、超温保护跳闸，报警信息作用于操作员站，电加热器超温情况下，操作员站关停几组加热棒，调整电加热器输出，超温保护更加灵活方便。

综上所述，该种660MW机组脱硝系统电加热器超温保护装置通过电加热控制柜、DCS系统、现场电加热器及现场测温传感器等设备对接调试，避免电加热控制系统与其他子系统间多控制器的整合，提高设备运行稳定性、可靠性，降低了设备维护及检修难度。