來源：《中國儀器儀表》雜志

作者：黃登峰1蔣艷芳2陳靖杰2

（1 武漢一控自動化科技有限公司；2 廈門宇電自動化科技有限公司）

摘要：針對溫度控制的可靠性、穩(wěn)定性和精度要求高的煙囪除冰電伴熱裝置，選用宇電AI智能溫度控制儀表，并介紹其應用情況及相關參數設置問題。

關鍵詞：煙囪除冰電伴熱裝置 宇電AI儀表

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

   對于熱力發(fā)電廠的煙氣，采用濕法脫硫技術是控制二氧化硫（SO2）排放的主要措施。在濕法脫硫系統(tǒng)脫硫后的凈煙氣經過除霧器后，煙氣攜帶的水滴（≥20μm）含量均在75mg/m3（標態(tài)、干基）左右。隨著除霧器運行時間增加，工作效率降低，凈煙氣經過除霧器后攜帶的水滴含量還會增加。此外， 脫硫后吸收塔出口水蒸氣含量也在75mg/m3 左右。在寒冷地區(qū)冬季的室外溫度很低，達到-30℃。 未設置GGH裝置的脫硫系統(tǒng)凈煙氣攜帶水滴和水蒸氣經過煙囪向大氣排放，當凈煙氣經過煙囪筒首排入大氣時，溫度驟降，從45℃左右降至-30℃左右。凈煙氣攜帶的水滴和水蒸氣在煙氣擴散的同時會有部分凍結在煙囪筒首，從而導致煙囪筒首結冰。嚴重時煙囪筒首結冰厚度可達1m以上，結冰高度可達5m，結冰體積會達到幾十立方米。煙囪筒首的結冰重量可達幾十噸，嚴重影響煙囪結構安全。煙囪筒首結冰體若出現(xiàn)脫落，將對煙囪下部的脫硫 設備造成嚴重破壞，也可能對過往人員造成人身傷害，后果嚴重。

2 防結冰的要求及控制

   某煤矸石發(fā)電有限責任公司（一期工程） 2×300MW機組配套設置2臺1065t/h的循環(huán)流化床鍋爐，機組分別于2009年12月、2010年5月投入商業(yè)運行。2臺機組共用一座混凝土煙囪。煙囪高210m，出口內直徑8m，其結構形式為鋼筋混凝土單筒煙囪。

2.1 脫硫改造后煙氣運行工況

   本工程2×300MW機組采用濕法脫硫工藝，脫硫后不設GGH，煙囪的運行工況如下：2臺機組脫硫設施正常運行或單臺機組脫硫設施正常運行時，計算煙氣溫度為30℃~70℃。

2.2 要求

   為保證煙囪在當地極寒天氣（-30℃）并煙羽下洗條件下煙囪203.75m以上不結冰，在煙囪口設置防結冰加熱系統(tǒng)。為解除煙囪口結冰造成之生產安全隱患，有如下要求：

（1）保證冬季煙囪口及煙囪口爬梯不結冰；

（2）防止走臺二次結冰；

（3）沿煙囪圓周方向設立4個加熱區(qū)，每個加熱區(qū)單獨供電，單獨進行溫控，分區(qū)點由業(yè)主選擇；

（4）防結冰分為4個加熱區(qū)域，用戶可根據溫度的變化而自行調節(jié)加熱的區(qū)域，減少不必要的電能損耗。

3 解決方案

   整個除冰伴電熱裝置由智能溫度控制柜，分線接線箱，片狀電加熱器，連接電纜及相關附件。 控制柜系統(tǒng)由溫控器、SCR三相電力調整器、熔斷器，斷路器組成。柜體尺寸：1200mm×2000mm ×600mm；如圖1所示。

圖1

3.1 智能溫度控制儀表

   智能控溫儀表選用廈門宇電自動化科技有限公司AI-719AX3L2S4精密人工智能工業(yè)調節(jié)器。AI-719/719P型儀表采用了節(jié)能與環(huán)保的設計，在其極低溫度漂移和自身極低的功率消耗。整體典型溫漂通常小于 25PPm/℃，低溫漂的儀表與普通溫控儀表相比，對溫度的測量值因環(huán)境溫度影響的變化更小。高精度儀表由于溫漂低而比精度較低的儀表更為節(jié)能，例如：假定某陶瓷材料燒結溫度范圍為 1000~1010℃，一臺市面上普通的儀表溫度漂移大約為±5℃（冬天夏天及早晚環(huán)境溫度變化導致），因此需將儀表設定在 1005℃（溫度變化范圍 1000~1010℃）方可在不同環(huán)境溫度變化下維持正常生產，而 AI-719/719P 儀表溫度漂移可降低到± 1 ℃以內，這樣設置在 1001 ℃（ 溫度變化范圍1000~1002℃）即可穩(wěn)定生產，從而使得窯爐平均溫度可降低 4℃，工業(yè)爐平均溫度越低，消耗的電能就越少，僅僅依靠降低溫漂儀表即可節(jié)約 0.4%~0.6%的能源，并使產品質量更穩(wěn)定，色差更低，更可降低能源消耗。

   對于負載是非線性的高溫爐而言，其電阻會隨溫度變化而劇烈變化，以硅鉬棒為例，其室溫對于電阻只有1600度時的6%左右，如果沒有對儀表的輸出功率進行限制及變換，會導致二個問題，首先是低溫啟動時電爐電流過大，超過電網、可控硅及變壓器的允許負荷，對可控硅、電爐、變壓器造成損害或導致電網跳閘，此外由于儀表相同輸出時，電爐在低溫區(qū)和高溫區(qū)的功率相差10多倍，這意味PID參數中的比例帶P在不同溫 度下需要有10多倍的變化，才能使低溫和高溫區(qū)均能實現(xiàn)精確控溫。

   如用于硅鉬棒爐時則可設置如下：

A00=1，A 01=1050，A 02=100.0；A03=1500；A04=750.0

d 00=120.0；d 01=1100，d02=2000

儀表接線圖如圖2：

   儀表內部參數包括功能表分報警、調節(jié)控制、輸入、輸出、通信、系統(tǒng)功能、給定值/程序及現(xiàn)場參數定義等，如表1所示。

表1

3.2 SCR三相電力調功器

   SCR三相電力調功器選用武漢一控自動化科技有限公司自主研發(fā)生產的大功率可控硅模塊。它集三相調壓/調功方式為一體，具有自動判別相位、上電緩啟動、緩關斷、散熱器超溫等功能，適用于電阻性負載和感性負載。

3.3 片狀電加熱器

  片狀電加熱器要求符合標準規(guī)范具有良好的防腐蝕性能。硅橡膠加熱片具有接近恒功率特性，在不同溫度下功率變化不大于5%; 加熱片絕緣性能指標加熱片在常溫下，相對溫度不大于80%時，500V絕緣電阻大于100M歐，能承受1500V電壓1分鐘不擊穿；如圖3所示。

圖3

4、結束語

   煙囪除冰電伴熱裝置安裝后，各項技術指標均達到設計標準要求。在室外環(huán)境溫度為-40℃時，電熱膜表面溫度應45℃左右；而在環(huán)境氣溫為25℃時，實測宇電AI-719A儀表控溫精準，溫度持續(xù)保持在105～115℃之間，經歷冬季嚴寒季節(jié)運行，煙囪出口外壁未發(fā)生結冰現(xiàn)象，運行狀況良好。降低了系統(tǒng)運行成本，受到客戶的好評。