（河北国华沧东发电有限责任公司 河北沧州 061113）
摘要：对于采用选择性催化还原脱硝（SCR）工艺的火力发电厂均配备有氨制备与存储区。氨水及氨气有毒性，不论是吸入还是皮肤的接触均会对人体造成伤害。氨气是易燃易爆品。由于这些特性，决定了氨区设备必须稳定可靠。本文从热工自动控制设备角度对氨区设备进行研究，针对国华沧东电厂，分析氨区设备存在的危险因素，并加以改进，提高氨区热工自动化设备的可靠性。
关键词：氨区；PLC； 气动门 ；电源
1引言
对于采用选择性催化还原脱硝（SCR）工艺的火力发电厂均配备有氨制备与存储区，简称氨区。
氨区主要由液氨储罐、氨蒸发器、缓冲罐、卸氨泵、喷淋系统、热控自动控制系统等设备组成。液氨储罐用来存储液态氨。液氨储罐中的液氨依靠自身的压力进入液氨蒸发器，被热水加热成氨气后送入氨气缓冲罐。氨气缓冲罐起到缓冲与稳定压力作用。氨气缓冲罐的氨气通过氨气供应管道送入脱硝系统，用来脱除烟气中的氮氧化物。
热工自动控制系统是氨区的大脑，通过采集现场工艺系统各个测点的信号，用来控制各个阀门、泵等工艺设备，从而实现氨区液氨存储与制备的自动运行。
本文主要从两个方面阐述提高热工自动控制设备可靠性的重要性。
一方面，由于氮氧化物属于国家及地方政府控制的重要污染物。随着国家及地方政府越来越重视环保，严格控制氮氧化物排放量。氮氧化物排放超标不仅会得到罚款，而且对社会影响也很大。氨气作为脱硝的还原剂，可靠的氨气供应显得尤为重要。
另一方面，氨气为有毒气体，不论是吸入还是与皮肤接触都会对人体造成伤害。氨气易燃易爆。由于电厂液氨的存量已经达到危险数值。故被地方政府列入重大危险源管控。为了保证氨区设备安全，不发生生产事故，提高设备可靠性是必然的选择。
2 PLC控制系统可靠性分析与改进
PLC控制系统是整个氨区的大脑。用来采集现场信号并经过逻辑运算后发出指令，控制现场工艺设备。
PLC要想稳定工作，必须有可靠的供电。对PLC供电电源进行了改造。从煤场段及锅炉保安段取两路电源。增加交流电源切换装置。由交流电源切换装置给PLC控制系统供电。一旦有一路电源失电，会快速切换至另一路电源。两路电源同时失电的概率极低，供电电源的可靠性得到了极大的提升。
3 气动门可靠性分析与改进
基于防爆的考虑，氨区所有阀门均采用气动门而非电动门。气动门以压缩空气为动力。由电磁阀控制压缩空气进入或排出气缸，从而控制气动门打开或关闭。
氨区采用的气动门均为气开型，即：电磁阀带电，压缩空气进入气缸，气动门打开；电磁阀失电，压缩空气从气缸排出，气动门关闭。此种气动门存在诸多不可靠性。容易出现故障导致误关闭。
例如：
电磁阀供电电源线松动，会导致电磁阀失电，气动门关闭。
气源管脱开，会直接导致气动门关闭。
PLC输出继电器坏，会导致电磁阀失电，气动门关闭。
电磁阀线圈烧损，会导致电磁阀失电，气动门关闭。
电磁阀阀芯卡涩或堵塞，会导致气动门无法动作。
由此可见，由电磁阀失电导致的故障占绝大多数。
为了保证阀门可靠性，对电磁阀进行了改进。由单电控电磁阀改为双电控电磁阀。即：电磁阀由两个线圈组成，通过两个线圈带电与失电的配合，来完成气动门气缸进气与排气。在正常运行中，不论是什么原因导致电磁阀失电，气动门均会保持失电前的状态，不会误动作。大大减少了气动门误关闭的概率。保证了脱硝系统供氨可靠性。
4 压力测量可靠性分析与改进
氨区配备的压力测点有：液氨储罐压力变送器、液氨蒸发器出口压力变送器、氨气缓冲罐压力变送器，这些变送器均由不锈钢仪表管引入到仪表保温柜内。仪表取样管路较长，约20米。并在保温柜内及取样管路上设置了电伴热，在冬季运行时投入伴热，防止冻管。
此种方式存在较大的安全隐患。首先，仪表保温柜是相对密闭设备，柜内仪表及接头较多密封点较多，一旦柜内仪表管及接头发生泄漏，不容易被发现。泄漏的氨气无法扩散到大气中，会在柜内聚集，一旦有明火就会爆炸。其次，电伴热是一个隐患点，电源线松动，伴热带老化烧损，都会产生火花，如遇到氨气泄漏，会造成氨区爆炸。
对氨介质的特性进行分析，液态氨在零下七十多度才能形成固体。而本地极端最低气温为零下十九度。仪表根本不可能被冻。故对取样方式进行改进。
拆除仪表保温柜，拆除仪表取样管，拆除伴热带。在取样法兰的位置安装新法兰，法兰出口安装Φ14*2不锈钢仪表管，安装针型阀。仪表管长度保留20cm。再安装压力变送器。
这种方式缩短了取样仪表管的长度，降低了氨气泄漏风险。取消了电伴热，杜绝了电火花的产生。一旦氨气泄漏，泄漏的氨气会扩散到大气中，极易被巡检发现并迅速得到处理。增加了设备的安全性。
5 提高氨泄漏检测可靠性
氨区配备有氨泄漏报警仪。经过分析研究，发现几个已发生氨泄漏的盲点。分别为卸氨臂处、A氨气缓冲罐处、废水泵房。卸氨臂的作用为接受外部运输车辆的液氨，通过卸氨臂及管道，输送到液氨储罐。由于卸氨操作频繁，是氨泄漏风险较高区域。缓冲罐处有安全阀、压力测点、温度测点、气动门等多个设备，也是氨泄漏风险较高区域。废水泵房内虽然不是氨泄漏风险较高区域，但由于空间密闭，一旦发生泄漏可能造成的后果很严重。
在上述三个地方增加氨泄漏报警仪，并把氨泄漏信号送入PLC控制系统。在画面上可以看到实时数值。当浓度高于15ppm时发一级报警，当浓度高于25ppm时发二级报警，并连锁启动喷淋装置。
6 结束语
通过对氨区热工自动控制设备及液氨特性的研究。找到了设计及设备方面存在的不安全因素。并找到了解决的方法。进行了设备改造与优化。
改进后热工设备运行稳定，可靠性得到了提高。未发生一起氨气泄漏、供氨中断事件。为全厂安全与环保指标实现做出了极大贡献。
作者简介
赵志勇，男，1980年3月14日出生，2004年毕业于华北电力大学，学士学位，现工作于河北国华沧东发电有限责任公司热工专业。
论文作者:赵志勇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/25
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