某地區(qū)火電廠環(huán)保系統(tǒng)煙氣流量計(jì)運(yùn)行情況調(diào)研

武 潔，趙全中，李浩杰

（內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010020）

0 引言

矩形煙道一般是燃煤電廠煙氣采樣點(diǎn)的理想選擇。在采樣位置的選擇上，采樣點(diǎn)應(yīng)避開(kāi)有彎頭和斷面發(fā)生變化的位置，盡量選擇在垂直管段上，這樣可以保證斷面上煙氣流場(chǎng)的均勻、穩(wěn)定。如果無(wú)法避開(kāi)彎頭、閥門(mén)等，采樣點(diǎn)的位置則應(yīng)選擇在距下游方向大于4 倍當(dāng)量直徑和距上游2 倍當(dāng)量直徑處（圖1）。

為了使所采煙氣參數(shù)具有代表性，相關(guān)規(guī)范要求將煙道截面分成面積相同的小塊，每一小塊的中心點(diǎn)就是采樣點(diǎn)。

由于煙氣含有粉塵、CO2、SO2、NOx等且高溫，環(huán)境較為惡劣，所以監(jiān)測(cè)設(shè)備需要長(zhǎng)期滿(mǎn)足防腐、耐磨的要求。

圖1 采樣位置示意

1 流速測(cè)量?jī)x分類(lèi)

市面上測(cè)量流速的儀器非常多，但具體到燃煤電廠這樣高溫、含酸、含塵這樣的環(huán)境中并不多，主要有3 種類(lèi)型流量計(jì)，即皮托管流量計(jì)、熱式流量計(jì)及矩陣式流量計(jì)。

（1）皮托管流量計(jì)。目前常用于煙道氣體流速測(cè)量的皮托管分為標(biāo)準(zhǔn)皮托管與S 形皮托管兩種[2]。標(biāo)準(zhǔn)皮托管又稱(chēng)L 形皮托管，其構(gòu)造是一直角折彎的金屬管，頭部形狀有半圓形錐形或橢圓形。直角的一端為測(cè)頭，另一端為支桿。測(cè)頭端開(kāi)兩孔分別為總壓孔和靜壓孔，支桿內(nèi)部有定向空心桿用于將測(cè)頭開(kāi)口與微壓計(jì)連接。S 形皮托管是由兩根相同的金屬空心管背對(duì)相焊而成（圖2）。制作中要求兩根金屬管測(cè)頭部分向兩個(gè)方向開(kāi)孔，并且要求開(kāi)孔截面嚴(yán)格平行。

進(jìn)行氣體流速測(cè)量時(shí)，總壓孔是氣體來(lái)流方向，靜壓孔是背向氣體來(lái)流方向。將皮托管的尾端與微壓計(jì)相連，運(yùn)用伯努利方程可以得出流體中某一點(diǎn)的流速和差壓。

圖2 S 形皮托管

（2）熱式流量計(jì)。熱式流量計(jì)利用熱的擴(kuò)散來(lái)工作，其探頭中有兩個(gè)溫度檢測(cè)原件：一個(gè)是未被加熱端，一個(gè)是加熱端。未被加熱端是用來(lái)測(cè)量流體介質(zhì)自身的溫度，作為一個(gè)參照端；加熱端是測(cè)量端，其挨著熱源，用于測(cè)量被流體介質(zhì)帶走后的恒熱源表面的溫度。氣體質(zhì)量流量與參考端和測(cè)量端之間的溫度差成比例關(guān)系（圖3）。

圖3 熱式流量計(jì)

按照測(cè)量原理，熱式流量計(jì)可以分為恒溫差式和恒功率式。恒溫差原理主要是通過(guò)不斷地調(diào)整加熱器電流來(lái)保持恒定的溫差，測(cè)量恒定的電流變化量。但是這類(lèi)熱式流量計(jì)要求的環(huán)境較為苛刻，在潮濕、臟氣體環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的流量測(cè)量信號(hào)。恒功率原理則是保持加熱器電流不變，RTD（Resistance Temperature Detector，熱電阻溫度探測(cè)器）間的溫差隨流量的變化而變化，恒功率熱式流量計(jì)對(duì)環(huán)境要求較為寬松，輸出也較為穩(wěn)定。

（3）矩陣式流量計(jì)。矩陣式流量計(jì)的測(cè)量原理是壓差法。將矩陣式流量計(jì)放置在煙道內(nèi)，當(dāng)煙氣在煙道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，迎風(fēng)面處氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力，迎風(fēng)面處的壓力比較高，此處的壓力稱(chēng)之為全壓；背風(fēng)側(cè)不受煙氣的沖擊，其壓力稱(chēng)之為靜壓。全壓與靜壓的差稱(chēng)為差壓，管內(nèi)的風(fēng)速就與差壓大小有關(guān)，因此風(fēng)速與差壓成正比例關(guān)系。有了差壓，找到差壓與風(fēng)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即可測(cè)出煙道內(nèi)的風(fēng)速量。

不同類(lèi)型的流量計(jì)技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 各流量計(jì)特點(diǎn)對(duì)比

2 試驗(yàn)電廠脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)煙氣量效果檢驗(yàn)（表2）

表2 試驗(yàn)電廠脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)煙氣量效果檢驗(yàn)

續(xù)表

3 總結(jié)

從本次對(duì)發(fā)電企業(yè)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果來(lái)看，矩陣差壓式流量計(jì)可靠性?xún)?yōu)于單點(diǎn)差壓式及熱式流量計(jì)；熱式流量計(jì)適合用于測(cè)量火電廠一次風(fēng)、二次風(fēng)等相對(duì)潔凈的氣體，不適合測(cè)量含有煙塵的脫硝系統(tǒng)煙氣，也不適合測(cè)量濕度較大的脫硫系統(tǒng)煙氣。

這些發(fā)電企業(yè)中，除了個(gè)別電廠，目前脫硫系統(tǒng)出口基本已經(jīng)完成矩陣差壓式流量計(jì)的改造，能夠滿(mǎn)足環(huán)保部門(mén)的要求。但是，由于經(jīng)費(fèi)和場(chǎng)地等原因，少部分電廠脫硫系統(tǒng)入口還在使用單點(diǎn)差壓式流量計(jì)，不利于脫硫系統(tǒng)運(yùn)行控制，建議有條件的電廠應(yīng)在脫硫系統(tǒng)入口安裝矩陣差壓式流量計(jì)。也有一部分電廠脫硝系統(tǒng)沒(méi)有同時(shí)在出入口安裝煙氣流量計(jì)，這會(huì)導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不利于進(jìn)行原因分析。