矩陣式流量測量裝置在脫硫煙氣中的運用

馬葉紅(南京龍源環保有限公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

當前我國在進行工業建設的過程中，污染排放還是比較嚴重，污染源自動監控數據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，導致最終的排放總量核算結果不夠準確。在進行數據傳輸的過程中，有效率非常的低。需要建設一個自動監測系統，將所有的數據進行有效的收集和審核。并且保證這些數據在應用的過程中，能夠滿足各方面的要求。在對煙氣流量進行測量的過程中，要提高穩定性和準確性，才能對最終的測量數據進行有效的應用[1]。

1 脫硫煙氣流量測量裝置使用現狀

我國某一電廠在進行脫硫系統建設的過程中，建設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確性。而且裝置自身的運行穩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現，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[2]。

當前在進行脫硫系統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，采集到的數據無法有效應用到各個工作環節中。這種皮托管在應用的過程中，測量的精度無法得到有效的提高。因此在進行脫硫系統建設的過程中，必須對當前應用的脫硫煙氣流量測量裝置進行改造和優化，才能滿足環保測量的各項要求。現今，我國發電廠脫硫系統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，風量顯示穩定，無后期維護工作的優點。

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用

在進行矩陣式流量測量裝置使用的過程中，主要是根據靠經典差壓的原理，將測量裝置安裝在煙道區域。要將探頭插入到管道之中，如果管道中存在氣流流動，迎風面會受到比較強烈的氣流沖擊。在這個區域氣流的動能可以轉化成一種壓力能，因此迎風面管內部的壓力比較高，這種壓力屬于一種全面的壓力。在背風側區域不會受到比較強烈的氣流沖壓，管道內部的壓力是一種靜態的壓力。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部的流速存在一定的關系。管道內部的流速越大，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關系進行以了解，才能對管道內部的風速進行正確的測量[3]。

因為風道內部的截面積比較大，直管段比較短，風道內部的流場分布不夠均勻。如果在開展測量工作過的過程中，只設置了一個側點，就無法對煙道內部的煙氣流量進行準確的反映。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。通過正壓側和正壓側的連接，負壓側和負壓側的連接，進行有效的測量。在這個過程中，還要在正壓側和負壓側引出一根總的引壓管。要與差壓變送器設備的正負端進行分別的連接，還要對每個等面積區域的壓差進行逐步的測量。將這些數據匯集到一起，可以對整個風道截面上的平均差壓進行準確的計算，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，它的結構主要是單點型和多點型組成，多點型結構形式如圖2所示。

圖2 多點式基本配置結構形式

在進行矩陣式測量裝置設置的過程中，需考慮煙道尺寸、直管段長度因素，還要根據這個裝置的原理進行設計和規劃檢測點數量。一般，管道的公稱尺寸在200mm～500mm，檢測點設置1點；管道的公稱尺寸在500mm～1000mm，檢測點設置4點；管道的公稱尺寸在1000mm～25000mm，檢測點設置8點；管道的公稱尺寸在2500mm～4000mm，檢測點設置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在建電廠煙氣脫硫系統煙囪流速/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，而且直管段設置的比較短、支撐多，在測量的過程中經常出現紊流等情況，這就導致煙氣流量測量難度比較大。要想滿足煙氣測量的標準要求，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，共計32個采樣探頭以保證最終測量結果的準確性，如圖3所示。

在進行矩陣式煙氣測量裝置建設的過程中，可以采用不銹鋼材料進行煙氣流量測量裝置的建設，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展。在對數據有效性進行自動監測和審核時，也可以滿足各方面的要求。工作人員只需要在監控室對裝置的應用情況進行實時的監控，就可以對裝置的運行狀態進行全面的了解。在裝置存在故障問題之后，可以通過監控系統對故障區域進行及時的查找，并且上報給相關部門，對這些問題進行解決。不需要通過人工作業進行裝置的操作，減少了人工失誤的發生幾率[5]。

圖3 煙囪煙氣流量測量裝置安裝示意圖

電廠在進行系統建設的過程中，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的建設。確保流量裝置在使用的過程中，能夠發揮更大的作用，盡可能減少質量問題和故障問題的發生幾率，滿足電廠建設和發展的需求，為電廠帶來更多的綜合效益。

3 結語

綜上所述，在進行脫硫系統建設的過程中，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，數據的波動比較大，容易出現裝置堵塞或者腐蝕等現象，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，實時測量的響應快，性能比較穩定。測量裝置流速場的系數確定與環保部門的比對方法一致，流速場的系數精度比較高，不容易受環境的影響，可以滿足自動監控數據傳輸和當地政府環保監測和生產使用的要求。在進行測量裝置應用的過程中，可以為各項工作的開展提供有效的支持。