矩阵式流量测量装置在脱硫烟气中的运用

马叶红(南京龙源环保有限公司，江苏 南京 210000)

0 引言

当前我国在进行工业建设的过程中，污染排放还是比较严重，污染源自动监控数据的传输有效率需要满足75%。但是在对污染物进行考核的过程中，使用的装置还存在一定的问题，导致最终的排放总量核算结果不够准确。在进行数据传输的过程中，有效率非常的低。需要建设一个自动监测系统，将所有的数据进行有效的收集和审核。并且保证这些数据在应用的过程中，能够满足各方面的要求。在对烟气流量进行测量的过程中，要提高稳定性和准确性，才能对最终的测量数据进行有效的应用[1]。

1 脱硫烟气流量测量装置使用现状

我国某一电厂在进行脱硫系统建设的过程中，建设的机组实用了石灰石和石膏的湿法脱硫工艺。烟道的截面尺寸宽度为3m，高度为5m。在进行脱硫烟气流量测量的过程中，选用了PTL型的皮托管流速测量装置，如图1所示。这项装置在使用的过程中，插入深度在2m左右，建设了一体化的加反吹装置。使用单点的皮托管测量装置，在开展测量工作的过程中，会受到烟气稳流的影响。而且排出的烟气存在较多的烟尘，腐蚀性比较强。这种装置在长时间高效运行之后，会受到腐蚀的影响，会降低烟气流量测量的准确性。而且装置自身的运行稳定性也会受到不利的影响，后期在对这一装置进行维护的过程中，不仅工作量比较大，而且维护难度比较高。在对这项装置进行测试的过程中可以发现，如果机组的运行是低负荷或者存在高负荷以及升降负荷等情况。那么烟气流量的波动会不断增大，与负荷无法保持一致性的状态[2]。

当前在进行脱硫系统烟气流量测量的过程中存在较多的问题，首先直管段比较短，流场比较紊乱。其次是测量的精确性比较低，第三是流量的测量装置维护工作量非常的大，采集到的数据无法有效应用到各个工作环节中。这种皮托管在应用的过程中，测量的精度无法得到有效的提高。因此在进行脱硫系统建设的过程中，必须对当前应用的脱硫烟气流量测量装置进行改造和优化，才能满足环保测量的各项要求。现今，我国发电厂脱硫系统的烟气流量测量装置多采用多点矩阵式流量测量装置，在风道的截面上进行多点布置，并且此装置自身具有清灰和防堵的功能，这项装置还具有性能可靠，风量显示稳定，无后期维护工作的优点。

图1 皮托管流量计测量流量示意图

2 矩阵式流量测量装置在脱硫烟气中的具体应用

在进行矩阵式流量测量装置使用的过程中，主要是根据靠经典差压的原理，将测量装置安装在烟道区域。要将探头插入到管道之中，如果管道中存在气流流动，迎风面会受到比较强烈的气流冲击。在这个区域气流的动能可以转化成一种压力能，因此迎风面管内部的压力比较高，这种压力属于一种全面的压力。在背风侧区域不会受到比较强烈的气流冲压，管道内部的压力是一种静态的压力。这种压力不太强烈，被称为静压。全压和静压的差，被称之为差压。这个差压的大小和管道内部的流速存在一定的关系。管道内部的流速越大，差压就会变得更大；流速越小，差压就会变得更小。因此在开展测量工作的过程中，必须对差压的大小进行明确，还要对差压和流速之间的对应关系进行以了解，才能对管道内部的风速进行正确的测量[3]。

因为风道内部的截面积比较大，直管段比较短，风道内部的流场分布不够均匀。如果在开展测量工作过的过程中，只设置了一个侧点，就无法对烟道内部的烟气流量进行准确的反映。在进行矩阵式测量的过程中，可以在同一个截面面积下布置多个测量点，并且将这些测量点的截面进行有机的组合。通过正压侧和正压侧的连接，负压侧和负压侧的连接，进行有效的测量。在这个过程中，还要在正压侧和负压侧引出一根总的引压管。要与差压变送器设备的正负端进行分别的连接，还要对每个等面积区域的压差进行逐步的测量。将这些数据汇集到一起，可以对整个风道截面上的平均差压进行准确的计算，最终得出精确的烟气流量[4]。

矩阵式烟气测量装置可以用于圆形烟道和矩形烟道的烟气流量的测量，它的结构主要是单点型和多点型组成，多点型结构形式如图2所示。

图2 多点式基本配置结构形式

在进行矩阵式测量装置设置的过程中，需考虑烟道尺寸、直管段长度因素，还要根据这个装置的原理进行设计和规划检测点数量。一般，管道的公称尺寸在200mm～500mm，检测点设置1点；管道的公称尺寸在500mm～1000mm，检测点设置4点；管道的公称尺寸在1000mm～25000mm，检测点设置8点；管道的公称尺寸在2500mm～4000mm，检测点设置12点；管道的公称尺寸大于4000mm，采用多台检测方式。

针对陕煤集团榆林化学在建电厂烟气脱硫系统烟囱流速/流量测量项目，对于烟囱烟道的布置：烟道尺寸为3600mm×7000mm，为矩形烟道，属于大截面管道，而且直管段设置的比较短、支撑多，在测量的过程中经常出现紊流等情况，这就导致烟气流量测量难度比较大。要想满足烟气测量的标准要求，就要采用多台检测方式，插入4支烟气测量装置，每支布局2组取样探头，每套烟气测量组合并联，共计32个采样探头以保证最终测量结果的准确性，如图3所示。

在进行矩阵式烟气测量装置建设的过程中，可以采用不锈钢材料进行烟气流量测量装置的建设，还要在装置的表面喷洒一些耐腐蚀的涂层。为了防止装置堵塞，可以引进更加先进的自动清灰装置，这样装置在使用的过程中，就可以基本满足一体化的应用需求，而且会促进这项装置向着智能化方向进行更好的发展。在对数据有效性进行自动监测和审核时，也可以满足各方面的要求。工作人员只需要在监控室对装置的应用情况进行实时的监控，就可以对装置的运行状态进行全面的了解。在装置存在故障问题之后，可以通过监控系统对故障区域进行及时的查找，并且上报给相关部门，对这些问题进行解决。不需要通过人工作业进行装置的操作，减少了人工失误的发生几率[5]。

图3 烟囱烟气流量测量装置安装示意图

电厂在进行系统建设的过程中，需要做好流量装置的选择，要选择性价比比较高的流量装置进行整体系统的建设。确保流量装置在使用的过程中，能够发挥更大的作用，尽可能减少质量问题和故障问题的发生几率，满足电厂建设和发展的需求，为电厂带来更多的综合效益。

3 结语

综上所述，在进行脱硫系统建设的过程中，会受到空间的限制，烟道直管段的长度比较短，流场比较紊乱。普通的烟气流量测量装置在进行测量的过程中，数据的波动比较大，容易出现装置堵塞或者腐蚀等现象，后期维护工作的开展难度比较大。需要将其改造为矩阵式的烟气流量测量装置，采用等截面多套插入式的布置方式，此装置安装比较简单、方便。在设置的过程中，这种形式对于直管段的要求比较低，实时测量的响应快，性能比较稳定。测量装置流速场的系数确定与环保部门的比对方法一致，流速场的系数精度比较高，不容易受环境的影响，可以满足自动监控数据传输和当地政府环保监测和生产使用的要求。在进行测量装置应用的过程中，可以为各项工作的开展提供有效的支持。