顾永清

作者通联：沈阳远达环保工程有限公司 沈阳市浑南新区世纪路49号 110179

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燃煤电厂烟气脱硫系统的稳定运行直接关系到电厂的正常生产，烟气分析仪表是反映脱硫性能指标的唯一监测仪表。对烟气分析仪表提供的数据，不仅电厂运行人员要监视，而且还要实时上传给环保局和电网调度部门，用以进行环保排放核算和电价核算。因此，保持烟气分析仪表的稳定运行具有重要意义。

电厂烟气分析仪表主要监测烟尘、二氧化硫、氧和氮氧化物浓度，烟气的流量、温度、压力及烟气湿度。其中二氧化碳、一氧化碳浓度，是碳排放量的指标，目前大多数电厂监测系统中没有安装此项。

一、烟尘浓度在线测量方法和常用仪表

1.测量方法

烟尘浓度在线测量主要有两种方法，光透射法和光散射法。光透射法就是依据光束透过烟气后光束强度的衰减来进行检测，即烟气中粉尘越多，颗粒越大，光束能量衰减越多，粉尘浓度就越高。主要代表仪表有艾默生公司的OPM2003，北京中电兴业的美国MIP318，西门子公司的FW300，雪迪龙公司的SM200等。

光散射法是利用烟气中粉尘颗粒对光束的背光散射作用，即反射回来的光束越强，烟气中粉尘含量越大。主要仪表有雪迪龙公司的MODEL2030RBV，武汉天宏仪表有限公司的THOPAC100II测尘仪等。

2.注意的问题

需要着重说明的是，目前在线烟尘浓度测量都是间接通过光转换原理的测量，对于光浓度的百分比浓度检测是准确的，但环保排放要求的指标是一个质量单位，即毫克每立方米（mg/m3），光百分比浓度需要转换成质量浓度。然而对于不同的燃煤，飞灰成分是不同的，即颗粒质量浓度不同。对于不同颗粒直径的飞灰，飞灰的体积质量浓度也不同。因此，电厂的燃煤种类和电除尘的性能，直接影响着烟尘中粉尘的含量，要想准确测量烟尘中粉尘的质量浓度，必须在电厂电除尘器正常工作且额定负荷燃煤稳定燃烧状态下，使用等速采样法粉尘浓度检测仪进行在线标定，才能保证在正常工况下烟尘质量浓度的准确。

二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳浓度的检测分析，都是将烟道内的烟气抽取出来，经过净化装置滤除粉尘、水蒸气等杂质，然后将干净烟气通入光谱分析仪器内进行分析的，取得气体浓度数据。该部分是烟气分析系统最重要的部分，也是较复杂的一套装置。装置包括采样探头（内含加热器和粉尘过滤器），采样管线，冷凝器与精细过滤器，蠕动泵和采样泵，电磁阀与PLC控制器以及光谱分析仪。

二、烟气采样与测量分析

1.采样方式

烟气采样分两种方式，稀释法采样和直接抽取法采样，无论哪种采样方法都是将烟气从烟道中取出。直接抽取采样，探头内部含加热和过滤装置，可以滤除大部分烟气中的粉尘，加热装置的作用是可以减缓粉尘板结堵塞。在采样泵负压抽取下，烟气经采样探头和伴热管线，进入分析仪柜内的冷凝器，在冷凝器内，烟气中的水蒸气在4℃左右急速冷却变成凝结水，沉积在冷凝器底部，通过蠕动泵排到系统外的集水罐内，滤除水蒸气的干净烟气再经过最后一级精细过滤器，进入光谱分析仪内进行光谱分析。

2.采样注意事项

（1）取样探头的堵塞问题。由于取样探头直接接触烟气，过滤大部分烟气中的粉尘，因此，极易堵塞，若发现烟气流量降低，应首先检查取样探头是否堵塞。

（2）取样泵。取样泵是易损部件，因其长期连续转动，需定期检查采样泵是否运转正常，损坏需及时更换。

（3）冷凝器。冷凝器是烟气除水设备，通常温度控制在1～6℃，若温度控制器显示温度过高，应及时检查制冷器问题，否则，烟气带水容易损坏光谱分析仪。

（4）蠕动泵。蠕动泵是脱水部件，作用是将冷凝器凝结的水及时排出，若出现问题，将导致冷凝器满水，长时间有可能积聚到光谱分析仪处，导致分析仪损坏。因此，要经常检查蠕动泵的运行是否正常，应定期更换蠕动泵泵管，必要时需更换整套蠕动泵。

（5）采样管线。采样管线用以传输从探头取得的烟气，输送到分析仪柜内。采样管线通常由采样管、电加热带和外包保温层构成。采样管并行加热电缆的两极线中间由一段一段电阻丝来连接，电缆两极通电后，电阻丝发热来加热伴热管路。采样柜内的温控器，通过放置于室外采样管内部的温度检测元件来检测伴热管温度，并通过可控硅模块控制采样管线温度在100℃左右，防止烟气中水汽冷凝。需要特殊说明的是，北方地区冬夏温差极大，冬季最冷季节温度在－40℃，尤其遇到大风天气，保温层散热量加大，采样管线个别部位温度不能保证在100℃，极易造成堵塞，这就需要适当提高温控器的加热温度来解决，甚至需在采样管线个别部位增加保温层。另外，在采样管线加热电缆的始端和终端，应将连接电缆两极的电阻丝做好绝缘防护，不能与金属层接触，防止检修人员触电事故的发生。

（6）反吹系统。烟气分析仪厂家为了确保烟气分析系统管路长期运行，对采样管线都设计有反吹系统。通常采样系统运行2h后，对管路进行一次反吹，反吹系统要注意气源必须选用仪用空气，气源压力通常为0.2MPa。若管路较长，可通过延长吹扫时间或适当增加吹扫气源压力方式来解决。必须保证吹扫切换电磁阀的气密性，若存在漏泄及时更换，防止损坏分析仪器的事故发生。

（7）仪表的标定。仪表使用标准气体进行标定，通入标定成分已知的标准气体，待流量稳定且仪表显示数值稳定后，即可标定仪表显示为标准气体的已知浓度数值，零点的标定通入纯氮气即可标定零点。

3.氧含量的测量

氧含量的测量有两种方式，一种是类似二氧化硫分析方式的磁氧分析方法，即采样的气体分出一路通入到氧分析器中；另一种是氧化锆直接测量法，是目前应用较广泛的氧含量测量方法，将氧化锆探头直接插入烟道内部，锆元件在750℃温度条件下，由于烟气和大气不同的氧含量，氧化锆元件就产生一定的电势，电子电路直接将电势值转换成氧含量。目前该测氧含量的方法已经较成熟稳定，维护量也不大，通常故障是氧探头元件老化，更换探头元件即可。氧化锆探头的标定可用氧标准气体标定或在大气中标定均可，稳定性也较好。

4.测量温度和压力

温度、压力的测量，通常的测量方式是使用热电阻和压力传感器，热控行业也是常规仪表，按该类仪表处理即可。

5.流量、湿度测量

流量测量通常有两种方法，热质流量计和皮托管流量计。热质流量计是依据热扩散原理测量流量，这种流量测量装置的问题通常是探头加热元件的腐蚀损坏；皮托管流量计是较常用测流量的方法，主要问题是正压管路的堵塞问题，需进定期进行管路吹扫。流量测量反映的是被测点的烟气流速，换算到流量应乘上被测点处烟道的横截面积，且应将烟气换算到标准状态下。对于流量仪表的现场标定，可以比对稳定工况主机烟气系统或增压风机的流量仪表进行处理。

湿度仪表是采用专用的湿度传感元件在烟道内直接安装，维护量不大，问题也较少。

6.信号多路需求问题

烟气分析仪表是一套系统性仪表，通常设有一套PLC来进行控制，功能包扩信号采集、传输和转换，气体分析仪表的标定，气源采样管路的自动吹扫控制等。由于环保部门、电网调度部门以及现场运行都需要烟气分析仪表信号，均采用多通道信号分配器来解决信号多路需求问题。

三、烟气分析仪表的稳定运行

为了确保烟气分析仪表的长期运行稳定，延长使用寿命，结合多年的安装和维护经验，提出以下建议。

（1）检修人员需定期进行巡视维护，建议每日进行巡检，以便及时发现问题，及时处理，避免事故扩大。

（2）主机系统较长时间停运期间，烟气分析系统应停运或部分停运，以便延长设备使用寿命，如制冷器、采样泵、蠕动泵、分析仪。

（3）分析仪表都存在一定的漂移，因此，气体分析仪表需要定期进行标定，才能确保仪表准确。

（4）采样泵、蠕动泵是分析仪中的易损且重要部件，应有必要的储备，以防影响系统运行。