摘要：电厂脱硝电加热器在最近几年的运行过程中出现过缺陷，同时为完善先前厂家在设计上存在的不足，电加热器主温控表损坏会导致四路可控硅均无法工作、柜内检修空间小、快速熔断器更换不方便、现场动力电缆接线室内空间狭小不方便检修及动力电缆电缆头易过热，所以对脱硝电加热器控制柜和一次接线进行改造，通过对电加热器的电气部分和控制部分进行改造，大大降低了四组加热器同时退出运行的风险，增加可控硅过流关断及缺相报警，便于运行监视，缩短故障检修时间。它适合相同型号的电厂脱硝电加热器的改造，能更好地保证电厂机组的安全运行，同时确保NO化物的净排放，在环保方面取得更好的经济效益。
关键词：电厂；脱硝；电加热器；改造
前言
随着工业的不断发展，各种废气的污染越来越严重，而环保部门的监督也越来越严格，火力发电厂作为我国主要的电力生产企业，在燃煤发电的过程中产生SO2、NO化物等有害气体，这些有害气体必须通过有效控制，才能减少环境的污染，而电厂控制NO化物的装置就是脱硝系统，在脱硝系统中有一个主要的设备是电加热器，它一旦停运整个脱硝系统都必须停运，所以保持脱硝电加热器的正常运行或备用就显得特别重要。但是任何设备包括脱硝电加热器在内的设备在设计和运行中都会或多或少地存在缺陷或者不足的地方，这就需要我们正确地改进和完善，以确保设备的安全正常运行，提高效益和经济性。
某电厂的320MW机组采用的脱硝系统电加热器为卧室流体电加热器，每台机组配一个电加热器，型号 PGQ－W－920，功率920KW，三角形接法，工作温度650摄氏度，工作压力0.01MPa,设计压力0.011MPa,电加热器内部共198支加热元件，实用180支，备用18支，分4组，每组230KW,共920KW,电加热器如图1所示
图1
电加热器的动力电源和控制系统在现场四楼的脱硝MCC配电室内，每台电加热器对应各台机组的配电室，如#3电加热器在#3机组的脱硝配电室内。
脱硝系统正常运行时稀释风采用机组锅炉空预器后一次热风，温度280～315摄氏度，热一次风进入电加热器，被加热至一定温度后，进入热解炉为尿素热解提供所需的热量并使热解后的氨气和空气混合气体中的氨浓度低于5%，最后经过SCR－A、B侧供氨调节阀进入SCR反应区。但是机组脱硝系统的几台电加热器经过几年的运行后，发现了运行过程中存在缺陷，同时为完善先前厂家在设计上存在的不足，如控制柜内检修空间小、快速熔断器由于使用螺母固定更换不方便，主温控表损坏会导致四路可控硅均无法工作从而退出脱硝系统运行，现场接线室内空间狭小不方便检修及动力电缆电缆头易过热等，现就以上原因逐项作具体分析。
（一）脱硝电加热器的改造原因
1、每台机组的脱硝电加热器温度控制采用的是一个出口温度温度表控制四路可控硅，如果主温控表损坏，会导致四路可控硅均无法工作，造成脱硝系统被迫退出运行而无法投运的状态。改造前920KW脱硝电加热器电缆布置图如图2
图2
从上图可知，实线部分有一路控制电缆提供一路4－20mA的介质出口温度信号，即电加热器原来在DCS上只提供一路4－20mA温度设定信号控制四路可控硅，这样主温控表一旦损坏会导致四路可控硅整流器不能正常工作，脱硝系统必须退出运行而无法投入运行的现象。而虚线部分是准备改造成四根元件温度为4－20mA控制电缆出口温度信号。
2、脱硝电加热器控制柜内检修空间小，当1组电加热器出现故障需要4组同时停电才能保证检修工作人员安全开展检修工作，但是4组电加热器同时停电会造成脱硝系统停运而NO化物严重超标，从而发电机组也不能正常运行。
3、电气一次回路快速熔断器采用螺母固定，且安装位置空间狭小，不方便更换，如果万一出现熔断器故障需要更换的时候时，需要拆装螺母，除了不安全，重要的是影响抢修和消缺的时间。
4、脱硝电加热器动力电缆接线室空间狭窄，所以检修维护时作业空间非常有限，严重影响检修工作质量和效率，安全系数也降低。
综上所述，拟对电厂脱硝电加热器控制柜及一次接线进行改造。
（二）脱硝电加热的改造方案
1、将原来的1台控制柜换成2台控制柜，名称为脱硝电加热器控制柜AA1和AA2，每台控制柜2个回路，每个回路采用独立的温控表控制及超温联锁。每个回路配置一个多功能数显电量表，带一路电流变送4－20mA信号去DCS，DCS提供四路4－20mA温度设定信号，分别接入四个出口温度控制表，实现一对一的控制。即DCS由原来的只提供一路4－20mA温度设定信号控制四路可控硅，改为提供四路4－20mA温度设定信号。
改造后920KW脱硝电加热器电缆布置图如下图3
图3
2、可控硅改为带有限流及缺相报警功能的一体化调功器，报警信号接入DCS。即改造后各组可控硅新增缺相报警功能，四组缺相报警信号统一接入DCS.由于报警信号采用的是1－4KA3继电器的常闭触点串联接入DCS,所以当DCS出现缺相报警信号时，需运行人员到现场观察各组快熔状态以确定是哪一组缺相，确定后就地停运该组加热器后更换已经熔断的快熔，并联系检修人员检查该组加热器一次回路的绝缘、直阻是否正常，以确定是否可以投运，启动或者停止单组加热器只能在现场控制柜上进行操作。
（1）从机组的脱硝DCS柜敷设两条ZR－DJYPVP22 3 x 2 x1.0到机组的脱硝MCC间的脱硝电加热器控制柜，作为脱硝DCS到加热器温度控制设定及可控硅缺相报警的信号电缆，三个新增的温度设定信号共用一条ZR－DJYPVP22 3 x 2 x 1.0 电缆，可控硅缺相报警信号单独使用一条ZR－DJYPVP22 3 x 2 x1.0电缆。
（2）根据电气方面的要求，加热器温度控制的设定信号由原来的一个通道通过算法软连接分成四个通道通过2.1敷设的电缆输送到电气MCC间机柜，新增的AO输出点如下表，另外电气方面新增加可控硅缺相报警信号。
3、将原一次回路快速熔断器改为可插拔式快速熔断器，最大限度节约更换快速熔断器的时间。
改造后各组可插拔式快速熔断器型号为NT3－500，采用可拔插式安装方式并可从快速熔断器本体上对是否熔断进行判别，大大节省了熔断器的更换时间和对熔断器故障的更好的判断。
4、加热器就地增加一台电缆转接柜，名称为脱硝电加热器电缆转接柜，柜体材料不绣钢304，柜内配有12根电缆连接母排和60个微断，即母排下接60个空气开关，把原来进加热器的电缆接到转接柜内的母排上，再把加热器180个电热管分为60个小组，每15个小组组成一组加热器，每三根为一个小组接成三角形，通过三根10mm2的橡胶软导线连接到转接柜内的一个微断上，或者说连接到一个空气开关上，电缆型号及长度为UL3135－14AWG 500米。当某个电热管发生故障时，跳其连接的相应空气开关，运行在巡检时需要对转接柜内的各组空气开关状态进行检查，同时检查各组空气开关是否有过热现象。
控制柜安装在经过加工的原控制柜基础上，电缆转接柜安装在脱硝电加热器本体侧面平台格栅上。
电厂脱硝电加热器控制柜改造后，由于可控硅特性于改造前不一样，加热器运行电流与改造前有所不同，电流区间为140～320A。另外，改造后运行人员在DCS操作方式与之前没有变化。
（三）电厂脱硝电加热器通过改造后的运行效果
1、电加热器经过改造后，从2016年9月份改造完开始投入运行，至今己有二年八个月的生产过程，改造后大大降低了4组电加热器同时退出运行的风险，增加可控硅过流关断及缺相报警，便于运行监视，缩短故障检修时间。
2、脱硝电加热器就地电缆转接柜柜体在设备改造时因设计原因无散热装置，当电加热器正常运行时每组电加热器电流约250A左右，而四组电加热器电流共约1000A左右，长期运行将会造成柜体内环境温度偏高，如不及时通风散热，将加速电缆转接柜内电气设备绝缘老化，不利于设备的安全运行。
结束语
电厂脱硝电加热器通过改造后，四组电加热器任何一组故障都不用同时退出运行，可以继续保持脱硝系统的运行，保证了机组设备的稳定和经济性，运行方面可以监视可控硅的缺相报警和过流关断，确保了电加热器的安全性，由于改善了电加热器控制柜和动力电缆接线室的空间以及更换了快速熔断器，便于检修和节省了检修时间。但是由于电加热器就地电缆转接柜柜体无散热装置，长期运行会导致柜体内的环境温度偏高，建议在电缆转接柜加装散热风扇。（1）在电缆转接柜前后四扇门上根据风扇的尺寸进行开孔，各安装一台轴流风扇，共4台，其中前柜门两台风扇安装在柜门下部作为进风，后柜门两台风扇安装在柜门上部作为出风。（2）四台风扇通过一个控制箱控制，箱内配一台空气开关，温控器及中间继电器。控制箱电源取自转接柜旁检修电源箱内，同时控制箱安装在转接柜柜体侧面便于操作的地方。（3）考虑到维护方便，风扇安装在柜门外侧并安装防雨罩。如果通过加装风扇散热，降低转接柜温度，可以保证脱硝电加热器的正常运行。
致谢
在论文的写作过程中，衷心感谢各位老师在专业理论知识的指导，特别是专业课老师及时给我指正了方向，在此致以诚挚的谢意！但由于本人专业水平有限，不足之处，恳请老师指正。
参考文献
维修电工技师培训教材 机械工业出版社，2001.10（2017.1 重印）
电工与电子基础 机械工业出版社，2001.4（2015.2重印）
论文作者:戴国辉
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：电加热器论文; 电缆论文; 可控硅论文; 熔断器论文; 加热器论文; 信号论文; 柜内论文; 《电力设备》2019年第6期论文;