矩陣式流量測(cè)量裝置在脫硫煙氣中的運(yùn)用

馬葉紅(南京龍?jiān)喘h(huán)保有限公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

當(dāng)前我國(guó)在進(jìn)行工業(yè)建設(shè)的過(guò)程中，污染排放還是比較嚴(yán)重，污染源自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸有效率需要滿足75%。但是在對(duì)污染物進(jìn)行考核的過(guò)程中，使用的裝置還存在一定的問(wèn)題，導(dǎo)致最終的排放總量核算結(jié)果不夠準(zhǔn)確。在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，有效率非常的低。需要建設(shè)一個(gè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將所有的數(shù)據(jù)進(jìn)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(guò)程中，能夠滿足各方面的要求。在對(duì)煙氣流量進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，要提高穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，才能對(duì)最終的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的應(yīng)用[1]。

1 脫硫煙氣流量測(cè)量裝置使用現(xiàn)狀

我國(guó)某一電廠在進(jìn)行脫硫系統(tǒng)建設(shè)的過(guò)程中，建設(shè)的機(jī)組實(shí)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(jìn)行脫硫煙氣流量測(cè)量的過(guò)程中，選用了PTL型的皮托管流速測(cè)量裝置，如圖1所示。這項(xiàng)裝置在使用的過(guò)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(diǎn)的皮托管測(cè)量裝置，在開(kāi)展測(cè)量工作的過(guò)程中，會(huì)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(qiáng)。這種裝置在長(zhǎng)時(shí)間高效運(yùn)行之后，會(huì)受到腐蝕的影響，會(huì)降低煙氣流量測(cè)量的準(zhǔn)確性。而且裝置自身的運(yùn)行穩(wěn)定性也會(huì)受到不利的影響，后期在對(duì)這一裝置進(jìn)行維護(hù)的過(guò)程中，不僅工作量比較大，而且維護(hù)難度比較高。在對(duì)這項(xiàng)裝置進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，如果機(jī)組的運(yùn)行是低負(fù)荷或者存在高負(fù)荷以及升降負(fù)荷等情況。那么煙氣流量的波動(dòng)會(huì)不斷增大，與負(fù)荷無(wú)法保持一致性的狀態(tài)[2]。

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

圖1 皮托管流量計(jì)測(cè)量流量示意圖

2 矩陣式流量測(cè)量裝置在脫硫煙氣中的具體應(yīng)用

在進(jìn)行矩陣式流量測(cè)量裝置使用的過(guò)程中，主要是根據(jù)靠經(jīng)典差壓的原理，將測(cè)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(dòng)，迎風(fēng)面會(huì)受到比較強(qiáng)烈的氣流沖擊。在這個(gè)區(qū)域氣流的動(dòng)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(huì)受到比較強(qiáng)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(qiáng)烈，被稱(chēng)為靜壓。全壓和靜壓的差，被稱(chēng)之為差壓。這個(gè)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(huì)變得更大；流速越小，差壓就會(huì)變得更小。因此在開(kāi)展測(cè)量工作的過(guò)程中，必須對(duì)差壓的大小進(jìn)行明確，還要對(duì)差壓和流速之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行以了解，才能對(duì)管道內(nèi)部的風(fēng)速進(jìn)行正確的測(cè)量[3]。

因?yàn)轱L(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(chǎng)分布不夠均勻。如果在開(kāi)展測(cè)量工作過(guò)的過(guò)程中，只設(shè)置了一個(gè)側(cè)點(diǎn)，就無(wú)法對(duì)煙道內(nèi)部的煙氣流量進(jìn)行準(zhǔn)確的反映。在進(jìn)行矩陣式測(cè)量的過(guò)程中，可以在同一個(gè)截面面積下布置多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，并且將這些測(cè)量點(diǎn)的截面進(jìn)行有機(jī)的組合。通過(guò)正壓側(cè)和正壓側(cè)的連接，負(fù)壓側(cè)和負(fù)壓側(cè)的連接，進(jìn)行有效的測(cè)量。在這個(gè)過(guò)程中，還要在正壓側(cè)和負(fù)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(fù)端進(jìn)行分別的連接，還要對(duì)每個(gè)等面積區(qū)域的壓差進(jìn)行逐步的測(cè)量。將這些數(shù)據(jù)匯集到一起，可以對(duì)整個(gè)風(fēng)道截面上的平均差壓進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，最終得出精確的煙氣流量[4]。

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

圖2 多點(diǎn)式基本配置結(jié)構(gòu)形式

在進(jìn)行矩陣式測(cè)量裝置設(shè)置的過(guò)程中，需考慮煙道尺寸、直管段長(zhǎng)度因素，還要根據(jù)這個(gè)裝置的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃?rùn)z測(cè)點(diǎn)數(shù)量。一般，管道的公稱(chēng)尺寸在200mm～500mm，檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置1點(diǎn)；管道的公稱(chēng)尺寸在500mm～1000mm，檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置4點(diǎn)；管道的公稱(chēng)尺寸在1000mm～25000mm，檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置8點(diǎn)；管道的公稱(chēng)尺寸在2500mm～4000mm，檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置12點(diǎn)；管道的公稱(chēng)尺寸大于4000mm，采用多臺(tái)檢測(cè)方式。

針對(duì)陜煤集團(tuán)榆林化學(xué)在建電廠煙氣脫硫系統(tǒng)煙囪流速/流量測(cè)量項(xiàng)目，對(duì)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(cè)量的過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)紊流等情況，這就導(dǎo)致煙氣流量測(cè)量難度比較大。要想滿足煙氣測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)要求，就要采用多臺(tái)檢測(cè)方式，插入4支煙氣測(cè)量裝置，每支布局2組取樣探頭，每套煙氣測(cè)量組合并聯(lián)，共計(jì)32個(gè)采樣探頭以保證最終測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，如圖3所示。

在進(jìn)行矩陣式煙氣測(cè)量裝置建設(shè)的過(guò)程中，可以采用不銹鋼材料進(jìn)行煙氣流量測(cè)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(jìn)更加先進(jìn)的自動(dòng)清灰裝置，這樣裝置在使用的過(guò)程中，就可以基本滿足一體化的應(yīng)用需求，而且會(huì)促進(jìn)這項(xiàng)裝置向著智能化方向進(jìn)行更好的發(fā)展。在對(duì)數(shù)據(jù)有效性進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)和審核時(shí)，也可以滿足各方面的要求。工作人員只需要在監(jiān)控室對(duì)裝置的應(yīng)用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，就可以對(duì)裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面的了解。在裝置存在故障問(wèn)題之后，可以通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行及時(shí)的查找，并且上報(bào)給相關(guān)部門(mén)，對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行解決。不需要通過(guò)人工作業(yè)進(jìn)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(cè)量裝置安裝示意圖

電廠在進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)的過(guò)程中，需要做好流量裝置的選擇，要選擇性?xún)r(jià)比比較高的流量裝置進(jìn)行整體系統(tǒng)的建設(shè)。確保流量裝置在使用的過(guò)程中，能夠發(fā)揮更大的作用，盡可能減少質(zhì)量問(wèn)題和故障問(wèn)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(lái)更多的綜合效益。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行脫硫系統(tǒng)建設(shè)的過(guò)程中，會(huì)受到空間的限制，煙道直管段的長(zhǎng)度比較短，流場(chǎng)比較紊亂。普通的煙氣流量測(cè)量裝置在進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，數(shù)據(jù)的波動(dòng)比較大，容易出現(xiàn)裝置堵塞或者腐蝕等現(xiàn)象，后期維護(hù)工作的開(kāi)展難度比較大。需要將其改造為矩陣式的煙氣流量測(cè)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(jiǎn)單、方便。在設(shè)置的過(guò)程中，這種形式對(duì)于直管段的要求比較低，實(shí)時(shí)測(cè)量的響應(yīng)快，性能比較穩(wěn)定。測(cè)量裝置流速場(chǎng)的系數(shù)確定與環(huán)保部門(mén)的比對(duì)方法一致，流速場(chǎng)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(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸和當(dāng)?shù)卣h(huán)保監(jiān)測(cè)和生產(chǎn)使用的要求。在進(jìn)行測(cè)量裝置應(yīng)用的過(guò)程中，可以為各項(xiàng)工作的開(kāi)展提供有效的支持。