某地区火电厂环保系统烟气流量计运行情况调研

武 洁，赵全中，李浩杰

（内蒙古电力科学研究院，内蒙古呼和浩特 010020）

0 引言

矩形烟道一般是燃煤电厂烟气采样点的理想选择。在采样位置的选择上，采样点应避开有弯头和断面发生变化的位置，尽量选择在垂直管段上，这样可以保证断面上烟气流场的均匀、稳定。如果无法避开弯头、阀门等，采样点的位置则应选择在距下游方向大于4 倍当量直径和距上游2 倍当量直径处（图1）。

为了使所采烟气参数具有代表性，相关规范要求将烟道截面分成面积相同的小块，每一小块的中心点就是采样点。

由于烟气含有粉尘、CO2、SO2、NOx等且高温，环境较为恶劣，所以监测设备需要长期满足防腐、耐磨的要求。

图1 采样位置示意

1 流速测量仪分类

市面上测量流速的仪器非常多，但具体到燃煤电厂这样高温、含酸、含尘这样的环境中并不多，主要有3 种类型流量计，即皮托管流量计、热式流量计及矩阵式流量计。

（1）皮托管流量计。目前常用于烟道气体流速测量的皮托管分为标准皮托管与S 形皮托管两种[2]。标准皮托管又称L 形皮托管，其构造是一直角折弯的金属管，头部形状有半圆形锥形或椭圆形。直角的一端为测头，另一端为支杆。测头端开两孔分别为总压孔和静压孔，支杆内部有定向空心杆用于将测头开口与微压计连接。S 形皮托管是由两根相同的金属空心管背对相焊而成（图2）。制作中要求两根金属管测头部分向两个方向开孔，并且要求开孔截面严格平行。

进行气体流速测量时，总压孔是气体来流方向，静压孔是背向气体来流方向。将皮托管的尾端与微压计相连，运用伯努利方程可以得出流体中某一点的流速和差压。

图2 S 形皮托管

（2）热式流量计。热式流量计利用热的扩散来工作，其探头中有两个温度检测原件：一个是未被加热端，一个是加热端。未被加热端是用来测量流体介质自身的温度，作为一个参照端；加热端是测量端，其挨着热源，用于测量被流体介质带走后的恒热源表面的温度。气体质量流量与参考端和测量端之间的温度差成比例关系（图3）。

图3 热式流量计

按照测量原理，热式流量计可以分为恒温差式和恒功率式。恒温差原理主要是通过不断地调整加热器电流来保持恒定的温差，测量恒定的电流变化量。但是这类热式流量计要求的环境较为苛刻，在潮湿、脏气体环境中会产生不稳定的流量测量信号。恒功率原理则是保持加热器电流不变，RTD（Resistance Temperature Detector，热电阻温度探测器）间的温差随流量的变化而变化，恒功率热式流量计对环境要求较为宽松，输出也较为稳定。

（3）矩阵式流量计。矩阵式流量计的测量原理是压差法。将矩阵式流量计放置在烟道内，当烟气在烟道内流动时，迎风面处气流的动能转换成压力，迎风面处的压力比较高，此处的压力称之为全压；背风侧不受烟气的冲击，其压力称之为静压。全压与静压的差称为差压，管内的风速就与差压大小有关，因此风速与差压成正比例关系。有了差压，找到差压与风速的对应关系，即可测出烟道内的风速量。

不同类型的流量计技术特点对比见表1。

表1 各流量计特点对比

2 试验电厂脱硫系统、脱硝系统烟气量效果检验（表2）

表2 试验电厂脱硫系统、脱硝系统烟气量效果检验

续表

3 总结

从本次对发电企业统计的结果来看，矩阵差压式流量计可靠性优于单点差压式及热式流量计；热式流量计适合用于测量火电厂一次风、二次风等相对洁净的气体，不适合测量含有烟尘的脱硝系统烟气，也不适合测量湿度较大的脱硫系统烟气。

这些发电企业中，除了个别电厂，目前脱硫系统出口基本已经完成矩阵差压式流量计的改造，能够满足环保部门的要求。但是，由于经费和场地等原因，少部分电厂脱硫系统入口还在使用单点差压式流量计，不利于脱硫系统运行控制，建议有条件的电厂应在脱硫系统入口安装矩阵差压式流量计。也有一部分电厂脱硝系统没有同时在出入口安装烟气流量计，这会导致脱硝系统出现问题时，不利于进行原因分析。