液氨儲罐液位時異常波動原因分析及解決方案

 

　　1 引言

　　某火電廠一期工程2x330MW供熱機組，針對火電廠環保配套脫硝裝置采用SCR（選擇性催化還原法），還原劑采用液氨，采用液氨儲罐進行液氨存儲，劃定專門液氨存儲區并設計兩臺容積為85m3的常溫臥式液氨儲罐，設計壓力2.2MPa，設計溫度50℃，室外布置方式，就地測量采用磁翻板液位計、DCS遠傳信號采用磁浮筒式液位計實現。從近年液氨儲罐運行情況看，液氨儲罐液位存在定期定時有規律的波動現象，因此本文系統地對液氨儲罐液位波動原因進行詳細探討、提出應對方案、以確保機組脫硝系統安全穩定運行。

 

　　2 異常現象及處理

　　2016年2月9日，運行值班人員液氨C蒸發器壓力氨氣低報警，二號爐爐膛出口A側脫硝效率低于80%，手動開大蒸發器氨氣壓力調整門調整無效，此時負責一號爐用氨的B蒸發器也出現氨氣壓力降低的現象。檢查發現A、B液氨儲罐出口氣動切斷閥全部在關閉位置，立即手動開啟原運行B液氨儲罐出口門恢復供氨，調整B、C蒸發器壓力及脫硝系統各參數正常。經爐控檢修人員檢查A、B液氨儲罐出口氣動切斷閥全部關閉的原因為：B液氨儲罐液位出現波動，當液位低信號發出后自動關閉出口氣動切斷閥，由于液位波動后迅速恢復，A儲罐出口氣動切斷閥未滿足開啟條件，在聯鎖正常投入的情況下未開啟。

 

　　3 原因分析

　　液氨儲罐液位波動的原因有：（1）磁翻板液位計損壞失效；（2）DCS遠傳信號錯誤；（3）液位計引出管堵塞；（4）液氨儲罐局部溫度不均衡導致液位波動；（5）液氨儲罐壓力波動導致。

　　液氨儲罐上的液位計，不論是磁翻板液位計還是電遠傳浮筒式液位計，都采取接觸式測量方式，在儲罐的氣、液相液位接口裝配根部閥門再與連通器相連，通過檢測連通器內的液位來間接測量液氨儲罐的液位值[1][2]；根據浮力原理，浮子在測量管內隨液位的升降而上、下移動，浮子內的永久磁鋼通過耦合作用，驅動紅、白色翻柱翻轉180°，液位上升時翻柱由白色轉為紅色，下降時由紅色轉為白色，從而實現磁翻板液位計液位指示。

　　通過調閱液氨儲罐長期運行數據進行系統分析發現，其液位波動現象存在周期性，規律性極強，A、B液氨罐液位波動時間及周期幾乎一致，波動幅度較大，在對現場實際運行情況進行跟蹤，發現遠方DCS顯示值波動時其就地磁翻板液位也存在波動現象，根據其發生周期和時間分析判定為溫度原因影響。

 

　　4 防范措施及改進建議

　　4.1 液氨儲罐液位波動的防范措施

　　（1）在正常運行中，由于液氨儲罐液位大幅度波動至液位低值將觸發關閉出口氣動快關閥、脫硝系統供氨中斷，從而導致機組NOX超標環保事件發生；而運行中液氨儲罐每8小時下降液位在30mm左右，因此將液氨儲罐液位低關閉出口氣動快關閥時間變更為延時60S，同時開啟備用也氨罐出口氣動快關閥，以實現脫硝系統連續供氨。（2）由于液氨儲罐屬于室外布置，液位受環境溫度及天氣情況干擾較大，因此正常運行中應zui液位取樣裝置加裝遮陽棚等隔離方式，以減小外界因素干擾。（3）在運行中運行人員應加強液氨儲罐液位監視，發生液位異常波動及時進行手動干預，以防止供氨中斷事故發生。

　　4.2 技術改進

　　要消除被測介質的溫度變化對液位測量值的影響，有兩種方案：一是對介質存儲裝置及測量裝置進行加裝保溫、使介質溫度保持恒定；二是對液位測量裝置進行技術改、采用新型液氨專用導波雷達液位測量裝置。方案一的工程量較大、且很難保證介質溫度絕對恒定，無法達到工藝要求。方案二雖然前期投入較大、但是測量精度高、對介質復雜工況適應性較強，能滿足工藝要求。（也有很多現場是給磁翻板液位計增加蒸汽夾套通過蒸汽保溫，效果也是非常好。）

 

　　如圖1所示，導波雷達液位計是依據時域反射原理（TDR）為基礎的雷達液位計，雷達液位計的電磁脈沖以光速沿鋼纜或探棒傳播，當遇到被測介質表面時，雷達液位計的部分脈沖被反射形成回波并沿相同路徑返回到脈沖發射裝置，發射裝置與被測介質表面的距離同脈沖在其間的傳播時間成正比，經計算得出液位高度。某電廠經過技術改造采用波導雷達后，液氨液位波箱現象消失，儲罐運行良好。