矩阵式流量测量装置在脱硫烟气中的应用

李虎，吴新平

(安徽华电宿州发电有限公司，安徽宿州234101)

矩阵式流量测量装置在脱硫烟气中的应用

李虎，吴新平

(安徽华电宿州发电有限公司，安徽宿州234101)

分析了脱硫烟道条件的限制、烟气流量特点和皮托管烟气流量测量装置的不足，按照标准对于烟气流量的测量要求，将某电厂2×630MW机组脱硫系统烟气流量测量装置改造成矩阵式，具有测量准确、耐腐蚀、耐磨等优点，改造后从运行情况来分析，烟气流量测量准确，烟气测量装置维护工作量小。

矩阵式;流量测量装置;脱硫烟气;腐蚀性

1 概述

《国务院办公厅关于转发环境保护部“十二五”主要污染物总量减排考核办法的通知》(国办发〔2013〕4号文)提出“污染源自动监控数据传输有效率需达75%”，其核心考核数据因子为化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物四类污染物的浓度、流量/流速、排放量数据(排放量=浓度×流量);其中流速/流量数据测量的稳定性、准确性直接决定了排放总量的核算准确及数据传输有效率达标;《关于开展自动监测数据有效性审核发放合格标志有关问题的复函》(环办函〔2014〕859号)明确指出"排放废气企业比对监测的指标包括废气污染物浓度、氧量、流速和烟温。污染物排放速率与烟气流量有关，因此氧量、流速和烟温任意一个参数比对不合格，则污染物浓度比对不合格，由于氧量、NOx、SO2、烟温等参数测量准确性较高，因此烟气流量测量的稳定性及准确性至关重要。

对于燃煤机组，由于空间场地的限制，烟道直管段长度无法满足烟气流量装置位置安装点规范要求，加之脱硫系统烟气中含尘、有腐蚀性，普通测量装置易堵塞、易腐蚀、易受紊流影响，测量准确性、稳定性等难以保证，直接影响数据传输率及有效率。

2 脱硫烟气流量测量存在的问题及分析

某电厂2×630MW机组脱硫系统采用石灰石/石膏湿法脱硫工艺，烟道截面尺寸(宽)7m×(高) 8m，脱硫烟气流量测量使用PT1型皮托管流速测量装置，插入深度2m，一体化加反吹装置，采用单点皮托管测量装置，受烟气紊流影响较大，且烟气含尘、腐蚀性，长时间运行易腐蚀，烟气流量测量稳定性及准确性受影响，而且维护量极大。实际测试发现，在机组为低负荷、高负荷及升降负荷段烟气流量波动较大，与负荷一致性较差。

目前，脱硫系统烟气流量测量存在问题:一是直管段短，流场紊乱;二是测量精度不高;三是流量测量装置维护工作量大，数据有效性不高;皮托管等普通流量测量装置存在测量精度不高、易堵塞、腐蚀、维护量大等问题［6－7］，必需对脱硫烟气流量测量装置进行改造，以进一步满足环保测量要求。

3 矩阵式烟气流量测量装置

采用靠背差压原理，测量装置安装在烟道上，其探头插入管内，当管内有气流流动时，迎风面受气流冲击，在此处气流的动能转换成压力能，因而迎面管内压力较高，其压力称为“全压”，背风侧由于不受气流冲压，其管内的压力为风管内的静压力，其压力称为“静压”，全压和静压之差称为差压，其大小与管内流速(量)有关，流速(量)越大，差压越大;流速(量)小，差压也小，因此，只有测量出差压的大小，再找出差压与流速(量)的对应关系，就能正确地测出管内风速(量)［6］。

图1 矩阵式烟气流量测量装置

由于风道截面积大、直管段短，风道内流场分布不均匀，单个测点已经不能准确反映出烟道内的烟气流量，因此，采用同截面等面积布置多点的矩阵式测量方式，并将许多个测量点等截面有机地组装在一起，正压侧与正压侧相连，负压侧与负压侧相连，正、负压侧各引出1根总的引压管，分别与差压变送器的正负端相连分别测量出每个等面积区域的压差，然后汇集到一起得出整个风道截面上的平均差压，进而计算出精确的烟气流量，矩阵式测量装置原理示意图如图1所示。

针对某电厂脱硫烟道截面积大，且直管段短、易形成紊流，烟气流量测量难度大，根据《国家污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/ T 16157－1996)及《固定污染排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(HJ/T 76－2007)等标准要求，采用48个测点WISDOM型矩阵式流量测量装置和两个差压变送器平均以确保测量准确性。

2015年2、3月份，2、1号机组分别完成了脱硫烟气流量测量装置改造工作，安装矩阵式流量测量装置。采用上部开孔插入式安装方式，不改变原有管道结构。改造后测量准确，并满足如下指标要求:当流速≤10m/s时，流速场系数精密度≤8%;当流速＞10m/s时，流速场系数精密度≤5%;速度相对误差分析结果:当流速＞10m/s时，速度相对误差不超过±10%;当流速≤10m/s时，速度相对误差不超过±12%［3］;从机组低负荷、高负荷及升降负荷段烟气流量与负荷曲线中可以看出烟气流量波动较小，与负荷一致性好。在多次环保比对和监测过程中，测量数据满足要求。

机组运行过程中维护量较少，在2015年底检查WISDOM型矩阵式流量测量装置磨损和腐蚀情况，未发现明显的磨损和腐蚀情况。

4 结语

由于电厂空间限制，脱硫系统烟道直管段长度很短，流场已紊流，普通烟气流量测量装置测量数据波动大，易发生测量装置堵塞和腐蚀现象，维护工作量大;通过改造成矩阵式流量测量装置，采用48点布置，大大降低了烟道的当量直径，使得烟气流量测量装置安装条件对于直管段的要求大大降低，加上采用了316L不锈钢、表面喷涂耐腐蚀涂层和自清灰装置，脱硫烟气流量测量准确，完全满足自动监控数据传输有效率和自动监测数据有效性审核要求，矩阵式流量测量装置具有耐腐蚀、耐磨和自清灰工作，大大降低了维护量。

［1］环境保护部厅.关于开展自动监测数据有效性审核发放合格标志有关问题的复函(环办函〔2014〕859号)［EB/OL］.http:// www.doc88.com/p－3701045001551.html，2014－08－20.

［2］国务院办公厅.关于转发环境保护部“十二五”主要污染物总量减排考核办法的通知(国办发〔2013〕4号文)［EB/OL］.http:// www.shaanxi.gov.cn/0/sxzb/7640.htm，2013－01－05.

［3］HJ/T 75－2007，固定污染源烟气排放连续监测技术规范［S］.

［4］GB/T 16157－1996，国家污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法［S］.

［5］HJ/T 76－2007，固定污染排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法［S］.

［6］闫伟，翟庆超.多点式自清灰测风装置在火电机组应用［J］.山东电力技术，2010(5):57－59.

［7］程道同.多点式风量测量装置应用过程存在问题的机理研究［J］.湖南文理学院学报(自然科学版)，2014，26(1):50－52.

Application of matrix flow measuring device in FGD system

The constraint of flue gas desulfurization(FGD)systems，gas flow characteristics and the disadvantages of Pitot tube gas flow measuring devices were andlyzed.According to the requirements of the standards for the flue gas flow measurement，gas flow measuring devices were renovated matrix flow measuring devices in 630MW units FGD system.It had the advantages of measuring data accuracy，corrosion resistance，abrasion resistance，etc.From FGD daily running condition after measuring devices were renovated，the gas flow measuring data was accuracy and the flue gas measuring devices maintenance workload were little.

matrix;flow measuring device;FGD gas;corrosive

X701.3

B

1674－8069(2016)05－037－02

2016-03-21;

2016-04-16

李虎(1984-)，男，安徽省阜阳市人，助理工程师，主要从事火电厂热控设备检修与维护技术管理工作。E－mail: 564791408@qq.com