压缩空气吹扫的皮托管堵塞的防治措施

凌　云，王　明，佘国金，高成明

（1.江苏南热发电有限公司，江苏南京210035；2.江苏方天电力技术有限公司，江苏南京211102）

压缩空气吹扫的皮托管堵塞的防治措施

凌云1，王明2，佘国金2，高成明2

（1.江苏南热发电有限公司，江苏南京210035；2.江苏方天电力技术有限公司，江苏南京211102）

详细分析了火电厂石灰石-石膏脱硫系统出口皮托管流速测量装置堵塞问题的原因，研制了一种采用火电厂仪用压缩空气进行吹扫，并结合西门子S7-200可编程逻辑控制器（PLC）进行时序定时控制的皮托管防堵装置，有效降低了皮托管流速测量仪的堵塞现象。

皮托管；可编程逻辑控制器；压缩空气

二氧化硫、氮氧化物等污染物作为火电厂排放主要污染物之一，其排放浓度及排放总量一直是各级环保监管部门监控的重点。二氧化硫、氮氧化物等污染物的监测是依靠固定污染源排放连续监测系统（CEMS）进行实时监测。CEMS由颗粒物监测子系统、气态污染物监测子系统、烟气排放参数测量子系统、数据采集、传输与子系统等组成［1］。烟气流速或流量的测量是烟气排放参数测量子系统的重要组成部分，主要包括：皮托管、光闪烁、超声波等，其中皮托管流速仪在火电厂烟气流速测量领域使用最为广泛［2］。一般火电厂CEMS烟气流速测量安装在净烟气烟道或烟囱上。

部分电厂燃煤锅炉未设置烟气换热器（GGH），净烟气烟道或烟囱烟气温度较低、湿度较大（例如：某厂烟囱进口粉尘含量约为20 mg/m3，湿度约为15%），从脱硫塔带出的部分石膏浆液，易在净烟气烟道处产生泥浆，附着在皮托管表面，造成皮托管的堵塞，大大影响皮托管流速仪测量运行的稳定性，增加运行维护人员的检修工作。文中将介绍一种利用压缩空气吹扫的皮托管流速仪的防堵装置。

1　系统设计

1.1系统结构

防堵装置硬件结构包括：箱体、气路部分以及电控部分。其中气路部分完成皮托管流速仪工作状态及压缩空气吹扫状态下，烟气或压缩空气的走向；电控部分按照预先设定的频率或时间动作相应的电磁阀。

1.2箱体

考虑到防堵装置安装在皮托管流速仪附近室外，其箱体采用IP65的不锈钢材质，达到防雨防尘目的。

1.3气路部分

气路部分主要包括2个常开式电磁阀、2个常闭式电磁阀、2个三通接头以及用于气路连接的D8不锈钢管以、对外接口及空气过滤器。气路部分结构如图1所示。其中SV401和SV402是常闭式电磁阀，SV403、SV404是常开式电磁阀。设置6个不锈钢D8的对外接口，分别是接入皮托管的两端（N2、N3接口）、差压变送器两端（N5、N6接口）及2个压缩空气进气接口（N1、N4接口）。

图1　气路部分结构

1.3.1工作模式

气路部分工作模式有以下2种：

（1）皮托管流速仪工作状态时，SV403、SV404电磁阀处于打开状态，SV401、SV402电磁阀处于关闭状态，截止压缩空气，烟气分别经过N2→SV403→N5、N3→SV404→N6接口，形成流速测量回路，差压变送器测量烟气差压，最后计算出烟气流速；

（2）压缩空气吹扫时，SV403、SV404电磁阀处于关闭状态，SV401、SV402电磁阀处于打开状态，截止烟气，形成压缩空气吹扫回路，压缩空气分别经过N1→SV401→N2、N3→SV402→N4接口吹扫皮托管。

1.3.2过滤器的作用

该装置压缩空气可以采用仪用压缩空气供给。压缩空气要求：0.4～0.7 MPa，无油无水。若压缩空气压力未达到要求，可以采用风机供给；若压缩空气含油或含水，则在该装置N1和N4接口前端安装过滤器，达到除油除水目的。

1.4电控部分

由于该装置控制测点较少同时考虑装置的易用性，电控部分采用西门子S7-200 PLC系列CPU221作为控制器［3］，CPU221集成6个数字量输入（DI）及4个数字量输出（DO）。为保证该装置运行稳定及降低故障率，电磁阀选用BURKERT两位两通电磁阀；中间继电器则选用工控领域使用较为普遍的欧姆龙继电器。

1.4.1电气接线

CPU221和电磁阀采用外接220AC供电，内置的24VDC作为中间继电器驱动电源。CPU221数字量输出测点 Q0.0及Q0.1分别控制中间继电器KA1及KA2。KA1常开触点控制电磁阀SV401、SV403；KA2常开触点控制电磁阀SV402、SV404。

1.4.2逻辑控制

电控部分软件设计成每4 h（可根据皮托管堵塞程度进行修改）一次对皮托管进行吹扫，吹扫时间为2 min（皮托管堵塞程度进行修改）。具体控制逻辑如下：

（1）装置投运，Q0.0，Q0.1输出0，SV401、SV402关闭，SV403、SV404打开，此时皮托管流速仪处于测量状态；

（2）延时4 h，Q0.0输出0，Q0.1输出1，SV403、SV404关闭；

（3）延时 2 s，Q0.0输出 1，Q0.1输出 1，SV401、SV402打开，SV403、SV404关闭，此时皮托管处于压缩空气吹扫状态；

（4）延时 2 min，Q0.0输出 1，Q0.1输出 0，SV401、SV402关闭，SV403、SV404关闭；

（5）延时 2 s，Q0.0输出 0，Q0.1输出 0，SV401、SV402关闭，SV403、SV404打开，逻辑进入第（2）步。

Q0.0及Q0.1时序图如图2所示。Q0.1相对于Q0.0延时2 s输出1，主要功能是保护差压变送器不被压缩空气损坏。吹扫开始时，SV401及SV402晚于SV403及SV404打开，保证压缩空气不进入差压变送器；吹扫结束时，SV401及SV402先于 SV403及SV404关闭，保证压缩空气不进入差压变送器。

图2　Q0.0及Q0.1时序

2　系统应用

皮托管流速仪防堵装置已在多个现场使用，利用压缩空气定时对皮托管进行吹扫，能很好防止皮托管堵塞，减轻电厂运行维护人员对皮托管流速仪维护的工作量，延长皮托管的连续运行时间。

某电厂7号机组流速仪防堵装置安装前后的曲线如图3、图4所示，该机组在流速仪防堵装置安装前，运维人员需要每个星期对皮托管进行清理疏通；皮托管流速仪防堵装置安装完成后，该厂运维人员只是在机组进行B级检修时对皮托管进行了清理，从而降低了皮托管流速仪运行维护周期。

图3　安装防堵装置前流速曲线

图4　安装防堵装置后流速曲线

从图3看出，流速仪防堵装置安装前，流速基本为直线，皮托管已经被“泥浆”完全堵塞，流速仪不正常运行。从图4看出，流速数据波动较为平稳，流速仪可以长时间稳定运行。

3　结束语

随着环保部门对火电厂脱硫、脱硝设施监管的力度进一步加大，环保设施的连续运行、环保数据的连续性和真实性越来越受到发电企业的重视。皮托管防堵装置可以较好的解决皮托管的堵塞问题，从而保证皮托管流速仪的长期稳定运行。

［1］国家环境保护总局.HJ/T 75—2007固定污染源烟气排放连续监测技术规范（试行）［S］.北京：中国环境科学出版，2007.

［2］王 森.烟气排放连续监测系统（CEMS）［M］.北京：化学工业出版社，2014：137-150.

［3］封孝辉，王长利.现代电气控制及PLC应用技术［M］.北京：国防工业出版社，2013：127-142.

Prevention of Pitot Tube Blocked With Compressed Air

LING Yun1，WANG Ming2，SHE Guojin2，GAO Chengming2
（1.Jiangsu Nanre Power Generation Co.Ltd.，Nanjing 210035，China；2.Jiangsu Frontier Electrical Technology Co.Ltd.，Nanjing 211102，China）

A Pitot anti-blocking device is developed，based on detailed analysis on blocking causes of Pitot velocity measuring device installed on the outlet of the limestone-gypsum flue gas desulfurization system in coal-fired power plants.The device is blown with power plant instrument compressed air，and uses Siemens S7-200 PLC to achieve timing control.Results show that the device can effectively reduce the blocking issues encountered in Pitot velocity measuring device.

pitot tube；PLC；compressed air

TP399

B

1009-0665（2015）03-0017-02

2014-11-25；

2015-02-27

凌云（1960），男，江苏南京人，助理工程师，从事电厂设备运行检修工作；

王明（1981），男，江苏南京人，助理工程师，从事电厂烟气在线监测设备的研发；

佘国金（1987），男，江苏扬州人，助理工程师，从事电厂烟气在线监测设备的安装调试；

高成明（1984），男，江苏南京人，助理工程师，从事电厂烟气在线监测设备的安装调试。