燃煤電廠脫硫煙氣分析系統的運行和維護

顧永清

作者通聯：沈陽遠達環保工程有限公司 沈陽市渾南新區世紀路49號 110179

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燃煤電廠煙氣脫硫系統的穩定運行直接關系到電廠的正常生產，煙氣分析儀表是反映脫硫性能指標的唯一監測儀表。對煙氣分析儀表提供的數據，不僅電廠運行人員要監視，而且還要實時上傳給環保局和電網調度部門，用以進行環保排放核算和電價核算。因此，保持煙氣分析儀表的穩定運行具有重要意義。

電廠煙氣分析儀表主要監測煙塵、二氧化硫、氧和氮氧化物濃度，煙氣的流量、溫度、壓力及煙氣濕度。其中二氧化碳、一氧化碳濃度，是碳排放量的指標，目前大多數電廠監測系統中沒有安裝此項。

一、煙塵濃度在線測量方法和常用儀表

1.測量方法

煙塵濃度在線測量主要有兩種方法，光透射法和光散射法。光透射法就是依據光束透過煙氣后光束強度的衰減來進行檢測，即煙氣中粉塵越多，顆粒越大，光束能量衰減越多，粉塵濃度就越高。主要代表儀表有艾默生公司的OPM2003，北京中電興業的美國MIP318，西門子公司的FW300，雪迪龍公司的SM200等。

光散射法是利用煙氣中粉塵顆粒對光束的背光散射作用，即反射回來的光束越強，煙氣中粉塵含量越大。主要儀表有雪迪龍公司的MODEL2030RBV，武漢天宏儀表有限公司的THOPAC100II測塵儀等。

2.注意的問題

需要著重說明的是，目前在線煙塵濃度測量都是間接通過光轉換原理的測量，對于光濃度的百分比濃度檢測是準確的，但環保排放要求的指標是一個質量單位，即毫克每立方米（mg/m3），光百分比濃度需要轉換成質量濃度。然而對于不同的燃煤，飛灰成分是不同的，即顆粒質量濃度不同。對于不同顆粒直徑的飛灰，飛灰的體積質量濃度也不同。因此，電廠的燃煤種類和電除塵的性能，直接影響著煙塵中粉塵的含量，要想準確測量煙塵中粉塵的質量濃度，必須在電廠電除塵器正常工作且額定負荷燃煤穩定燃燒狀態下，使用等速采樣法粉塵濃度檢測儀進行在線標定，才能保證在正常工況下煙塵質量濃度的準確。

二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳濃度的檢測分析，都是將煙道內的煙氣抽取出來，經過凈化裝置濾除粉塵、水蒸氣等雜質，然后將干凈煙氣通入光譜分析儀器內進行分析的，取得氣體濃度數據。該部分是煙氣分析系統最重要的部分，也是較復雜的一套裝置。裝置包括采樣探頭（內含加熱器和粉塵過濾器），采樣管線，冷凝器與精細過濾器，蠕動泵和采樣泵，電磁閥與PLC控制器以及光譜分析儀。

二、煙氣采樣與測量分析

1.采樣方式

煙氣采樣分兩種方式，稀釋法采樣和直接抽取法采樣，無論哪種采樣方法都是將煙氣從煙道中取出。直接抽取采樣，探頭內部含加熱和過濾裝置，可以濾除大部分煙氣中的粉塵，加熱裝置的作用是可以減緩粉塵板結堵塞。在采樣泵負壓抽取下，煙氣經采樣探頭和伴熱管線，進入分析儀柜內的冷凝器，在冷凝器內，煙氣中的水蒸氣在4℃左右急速冷卻變成凝結水，沉積在冷凝器底部，通過蠕動泵排到系統外的集水罐內，濾除水蒸氣的干凈煙氣再經過最后一級精細過濾器，進入光譜分析儀內進行光譜分析。

2.采樣注意事項

（1）取樣探頭的堵塞問題。由于取樣探頭直接接觸煙氣，過濾大部分煙氣中的粉塵，因此，極易堵塞，若發現煙氣流量降低，應首先檢查取樣探頭是否堵塞。

（2）取樣泵。取樣泵是易損部件，因其長期連續轉動，需定期檢查采樣泵是否運轉正常，損壞需及時更換。

（3）冷凝器。冷凝器是煙氣除水設備，通常溫度控制在1～6℃，若溫度控制器顯示溫度過高，應及時檢查制冷器問題，否則，煙氣帶水容易損壞光譜分析儀。

（4）蠕動泵。蠕動泵是脫水部件，作用是將冷凝器凝結的水及時排出，若出現問題，將導致冷凝器滿水，長時間有可能積聚到光譜分析儀處，導致分析儀損壞。因此，要經常檢查蠕動泵的運行是否正常，應定期更換蠕動泵泵管，必要時需更換整套蠕動泵。

（5）采樣管線。采樣管線用以傳輸從探頭取得的煙氣，輸送到分析儀柜內。采樣管線通常由采樣管、電加熱帶和外包保溫層構成。采樣管并行加熱電纜的兩極線中間由一段一段電阻絲來連接，電纜兩極通電后，電阻絲發熱來加熱伴熱管路。采樣柜內的溫控器，通過放置于室外采樣管內部的溫度檢測元件來檢測伴熱管溫度，并通過可控硅模塊控制采樣管線溫度在100℃左右，防止煙氣中水汽冷凝。需要特殊說明的是，北方地區冬夏溫差極大，冬季最冷季節溫度在－40℃，尤其遇到大風天氣，保溫層散熱量加大，采樣管線個別部位溫度不能保證在100℃，極易造成堵塞，這就需要適當提高溫控器的加熱溫度來解決，甚至需在采樣管線個別部位增加保溫層。另外，在采樣管線加熱電纜的始端和終端，應將連接電纜兩極的電阻絲做好絕緣防護，不能與金屬層接觸，防止檢修人員觸電事故的發生。

（6）反吹系統。煙氣分析儀廠家為了確保煙氣分析系統管路長期運行，對采樣管線都設計有反吹系統。通常采樣系統運行2h后，對管路進行一次反吹，反吹系統要注意氣源必須選用儀用空氣，氣源壓力通常為0.2MPa。若管路較長，可通過延長吹掃時間或適當增加吹掃氣源壓力方式來解決。必須保證吹掃切換電磁閥的氣密性，若存在漏泄及時更換，防止損壞分析儀器的事故發生。

（7）儀表的標定。儀表使用標準氣體進行標定，通入標定成分已知的標準氣體，待流量穩定且儀表顯示數值穩定后，即可標定儀表顯示為標準氣體的已知濃度數值，零點的標定通入純氮氣即可標定零點。

3.氧含量的測量

氧含量的測量有兩種方式，一種是類似二氧化硫分析方式的磁氧分析方法，即采樣的氣體分出一路通入到氧分析器中；另一種是氧化鋯直接測量法，是目前應用較廣泛的氧含量測量方法，將氧化鋯探頭直接插入煙道內部，鋯元件在750℃溫度條件下，由于煙氣和大氣不同的氧含量，氧化鋯元件就產生一定的電勢，電子電路直接將電勢值轉換成氧含量。目前該測氧含量的方法已經較成熟穩定，維護量也不大，通常故障是氧探頭元件老化，更換探頭元件即可。氧化鋯探頭的標定可用氧標準氣體標定或在大氣中標定均可，穩定性也較好。

4.測量溫度和壓力

溫度、壓力的測量，通常的測量方式是使用熱電阻和壓力傳感器，熱控行業也是常規儀表，按該類儀表處理即可。

5.流量、濕度測量

流量測量通常有兩種方法，熱質流量計和皮托管流量計。熱質流量計是依據熱擴散原理測量流量，這種流量測量裝置的問題通常是探頭加熱元件的腐蝕損壞；皮托管流量計是較常用測流量的方法，主要問題是正壓管路的堵塞問題，需進定期進行管路吹掃。流量測量反映的是被測點的煙氣流速，換算到流量應乘上被測點處煙道的橫截面積，且應將煙氣換算到標準狀態下。對于流量儀表的現場標定，可以比對穩定工況主機煙氣系統或增壓風機的流量儀表進行處理。

濕度儀表是采用專用的濕度傳感元件在煙道內直接安裝，維護量不大，問題也較少。

6.信號多路需求問題

煙氣分析儀表是一套系統性儀表，通常設有一套PLC來進行控制，功能包擴信號采集、傳輸和轉換，氣體分析儀表的標定，氣源采樣管路的自動吹掃控制等。由于環保部門、電網調度部門以及現場運行都需要煙氣分析儀表信號，均采用多通道信號分配器來解決信號多路需求問題。

三、煙氣分析儀表的穩定運行

為了確保煙氣分析儀表的長期運行穩定，延長使用壽命，結合多年的安裝和維護經驗，提出以下建議。

（1）檢修人員需定期進行巡視維護，建議每日進行巡檢，以便及時發現問題，及時處理，避免事故擴大。

（2）主機系統較長時間停運期間，煙氣分析系統應停運或部分停運，以便延長設備使用壽命，如制冷器、采樣泵、蠕動泵、分析儀。

（3）分析儀表都存在一定的漂移，因此，氣體分析儀表需要定期進行標定，才能確保儀表準確。

（4）采樣泵、蠕動泵是分析儀中的易損且重要部件，應有必要的儲備，以防影響系統運行。