矩陣式流量測量裝置在脫硫煙氣中的運用

馬葉紅(南京龍源環(huán)保有限公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

當(dāng)前我國在進行工業(yè)建設(shè)的過程中，污染排放還是比較嚴(yán)重，污染源自動監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳輸有效率需要滿足75%。但是在對污染物進行考核的過程中，使用的裝置還存在一定的問題，導(dǎo)致最終的排放總量核算結(jié)果不夠準(zhǔn)確。在進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，有效率非常的低。需要建設(shè)一個自動監(jiān)測系統(tǒng)，將所有的數(shù)據(jù)進行有效的收集和審核。并且保證這些數(shù)據(jù)在應(yīng)用的過程中，能夠滿足各方面的要求。在對煙氣流量進行測量的過程中，要提高穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，才能對最終的測量數(shù)據(jù)進行有效的應(yīng)用[1]。

1 脫硫煙氣流量測量裝置使用現(xiàn)狀

我國某一電廠在進行脫硫系統(tǒng)建設(shè)的過程中，建設(shè)的機組實用了石灰石和石膏的濕法脫硫工藝。煙道的截面尺寸寬度為3m，高度為5m。在進行脫硫煙氣流量測量的過程中，選用了PTL型的皮托管流速測量裝置，如圖1所示。這項裝置在使用的過程中，插入深度在2m左右，建設(shè)了一體化的加反吹裝置。使用單點的皮托管測量裝置，在開展測量工作的過程中，會受到煙氣穩(wěn)流的影響。而且排出的煙氣存在較多的煙塵，腐蝕性比較強。這種裝置在長時間高效運行之后，會受到腐蝕的影響，會降低煙氣流量測量的準(zhǔn)確性。而且裝置自身的運行穩(wěn)定性也會受到不利的影響，后期在對這一裝置進行維護的過程中，不僅工作量比較大，而且維護難度比較高。在對這項裝置進行測試的過程中可以發(fā)現(xiàn)，如果機組的運行是低負荷或者存在高負荷以及升降負荷等情況。那么煙氣流量的波動會不斷增大，與負荷無法保持一致性的狀態(tài)[2]。

當(dāng)前在進行脫硫系統(tǒng)煙氣流量測量的過程中存在較多的問題，首先直管段比較短，流場比較紊亂。其次是測量的精確性比較低，第三是流量的測量裝置維護工作量非常的大，采集到的數(shù)據(jù)無法有效應(yīng)用到各個工作環(huán)節(jié)中。這種皮托管在應(yīng)用的過程中，測量的精度無法得到有效的提高。因此在進行脫硫系統(tǒng)建設(shè)的過程中，必須對當(dāng)前應(yīng)用的脫硫煙氣流量測量裝置進行改造和優(yōu)化，才能滿足環(huán)保測量的各項要求。現(xiàn)今，我國發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)的煙氣流量測量裝置多采用多點矩陣式流量測量裝置，在風(fēng)道的截面上進行多點布置，并且此裝置自身具有清灰和防堵的功能，這項裝置還具有性能可靠，風(fēng)量顯示穩(wěn)定，無后期維護工作的優(yōu)點。

圖1 皮托管流量計測量流量示意圖

2 矩陣式流量測量裝置在脫硫煙氣中的具體應(yīng)用

在進行矩陣式流量測量裝置使用的過程中，主要是根據(jù)靠經(jīng)典差壓的原理，將測量裝置安裝在煙道區(qū)域。要將探頭插入到管道之中，如果管道中存在氣流流動，迎風(fēng)面會受到比較強烈的氣流沖擊。在這個區(qū)域氣流的動能可以轉(zhuǎn)化成一種壓力能，因此迎風(fēng)面管內(nèi)部的壓力比較高，這種壓力屬于一種全面的壓力。在背風(fēng)側(cè)區(qū)域不會受到比較強烈的氣流沖壓，管道內(nèi)部的壓力是一種靜態(tài)的壓力。這種壓力不太強烈，被稱為靜壓。全壓和靜壓的差，被稱之為差壓。這個差壓的大小和管道內(nèi)部的流速存在一定的關(guān)系。管道內(nèi)部的流速越大，差壓就會變得更大；流速越小，差壓就會變得更小。因此在開展測量工作的過程中，必須對差壓的大小進行明確，還要對差壓和流速之間的對應(yīng)關(guān)系進行以了解，才能對管道內(nèi)部的風(fēng)速進行正確的測量[3]。

因為風(fēng)道內(nèi)部的截面積比較大，直管段比較短，風(fēng)道內(nèi)部的流場分布不夠均勻。如果在開展測量工作過的過程中，只設(shè)置了一個側(cè)點，就無法對煙道內(nèi)部的煙氣流量進行準(zhǔn)確的反映。在進行矩陣式測量的過程中，可以在同一個截面面積下布置多個測量點，并且將這些測量點的截面進行有機的組合。通過正壓側(cè)和正壓側(cè)的連接，負壓側(cè)和負壓側(cè)的連接，進行有效的測量。在這個過程中，還要在正壓側(cè)和負壓側(cè)引出一根總的引壓管。要與差壓變送器設(shè)備的正負端進行分別的連接，還要對每個等面積區(qū)域的壓差進行逐步的測量。將這些數(shù)據(jù)匯集到一起，可以對整個風(fēng)道截面上的平均差壓進行準(zhǔn)確的計算，最終得出精確的煙氣流量[4]。

矩陣式煙氣測量裝置可以用于圓形煙道和矩形煙道的煙氣流量的測量，它的結(jié)構(gòu)主要是單點型和多點型組成，多點型結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

圖2 多點式基本配置結(jié)構(gòu)形式

在進行矩陣式測量裝置設(shè)置的過程中，需考慮煙道尺寸、直管段長度因素，還要根據(jù)這個裝置的原理進行設(shè)計和規(guī)劃檢測點數(shù)量。一般，管道的公稱尺寸在200mm～500mm，檢測點設(shè)置1點；管道的公稱尺寸在500mm～1000mm，檢測點設(shè)置4點；管道的公稱尺寸在1000mm～25000mm，檢測點設(shè)置8點；管道的公稱尺寸在2500mm～4000mm，檢測點設(shè)置12點；管道的公稱尺寸大于4000mm，采用多臺檢測方式。

針對陜煤集團榆林化學(xué)在建電廠煙氣脫硫系統(tǒng)煙囪流速/流量測量項目，對于煙囪煙道的布置：煙道尺寸為3600mm×7000mm，為矩形煙道，屬于大截面管道，而且直管段設(shè)置的比較短、支撐多，在測量的過程中經(jīng)常出現(xiàn)紊流等情況，這就導(dǎo)致煙氣流量測量難度比較大。要想滿足煙氣測量的標(biāo)準(zhǔn)要求，就要采用多臺檢測方式，插入4支煙氣測量裝置，每支布局2組取樣探頭，每套煙氣測量組合并聯(lián)，共計32個采樣探頭以保證最終測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，如圖3所示。

在進行矩陣式煙氣測量裝置建設(shè)的過程中，可以采用不銹鋼材料進行煙氣流量測量裝置的建設(shè)，還要在裝置的表面噴灑一些耐腐蝕的涂層。為了防止裝置堵塞，可以引進更加先進的自動清灰裝置，這樣裝置在使用的過程中，就可以基本滿足一體化的應(yīng)用需求，而且會促進這項裝置向著智能化方向進行更好的發(fā)展。在對數(shù)據(jù)有效性進行自動監(jiān)測和審核時，也可以滿足各方面的要求。工作人員只需要在監(jiān)控室對裝置的應(yīng)用情況進行實時的監(jiān)控，就可以對裝置的運行狀態(tài)進行全面的了解。在裝置存在故障問題之后，可以通過監(jiān)控系統(tǒng)對故障區(qū)域進行及時的查找，并且上報給相關(guān)部門，對這些問題進行解決。不需要通過人工作業(yè)進行裝置的操作，減少了人工失誤的發(fā)生幾率[5]。

圖3 煙囪煙氣流量測量裝置安裝示意圖

電廠在進行系統(tǒng)建設(shè)的過程中，需要做好流量裝置的選擇，要選擇性價比比較高的流量裝置進行整體系統(tǒng)的建設(shè)。確保流量裝置在使用的過程中，能夠發(fā)揮更大的作用，盡可能減少質(zhì)量問題和故障問題的發(fā)生幾率，滿足電廠建設(shè)和發(fā)展的需求，為電廠帶來更多的綜合效益。

3 結(jié)語

綜上所述，在進行脫硫系統(tǒng)建設(shè)的過程中，會受到空間的限制，煙道直管段的長度比較短，流場比較紊亂。普通的煙氣流量測量裝置在進行測量的過程中，數(shù)據(jù)的波動比較大，容易出現(xiàn)裝置堵塞或者腐蝕等現(xiàn)象，后期維護工作的開展難度比較大。需要將其改造為矩陣式的煙氣流量測量裝置，采用等截面多套插入式的布置方式，此裝置安裝比較簡單、方便。在設(shè)置的過程中，這種形式對于直管段的要求比較低，實時測量的響應(yīng)快，性能比較穩(wěn)定。測量裝置流速場的系數(shù)確定與環(huán)保部門的比對方法一致，流速場的系數(shù)精度比較高，不容易受環(huán)境的影響，可以滿足自動監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸和當(dāng)?shù)卣h(huán)保監(jiān)測和生產(chǎn)使用的要求。在進行測量裝置應(yīng)用的過程中，可以為各項工作的開展提供有效的支持。