湿法脱硫烟气监测系统维护分析
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摘 要： 本文就湿法脱硫烟气监测系统组成原理进行阐述，从提高维护方面进行了深入分析，以及本厂专利《烟气在线监测系统稀释探头的过滤加热装置及过滤装置》在现场的应用，对湿法脱硫烟气监测系统的维护进行了详尽的介绍。
关键词：烟气监测系统 原理 维护分析
中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）10-0253-01
张家口发电厂脱硫系统是2008年奥运会开幕之前全部投产的设备，由于当时工期紧、任务重，给日后设备正常运行带来一些问题，针对我厂的烟气监测系统，结合本人的一些实践，从提高维护保养方面进行了一些探索和分析。
我厂采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术，脱硫过程就是吸收，吸附，催化氧化和催化还原，石灰石浆液洗涤含SO2烟气，产生化学反应分离出脱硫副产物。湿法烟气脱硫装置因其处理烟气量大、脱硫率高、运行周期长、已成为国内外火电厂烟气脱硫的主导装置。但该装置腐蚀环境苛刻、防腐蚀工程量大、装置腐蚀维修困难。我厂建设脱硫系统是从机组原系统改造，同时考虑减少设备投资没有加装GGH（烟气加热器）。 脱硫净烟气仪表安装在烟囱入口混合烟道处，此处低温高湿，烟气温度大约在50℃左右，烟气湿度在16%左右，（询问下花园电厂，净烟气湿度10%左右）而且净烟气中带有石灰石浆液，净烟气中含水量大，同时由于除雾器效果差，烟道较短，净烟气测点处正压，水汽大，带浆液，甚至有喷出浆液的情况，二期脱硫情况尤其差。这样对于维护脱硫烟气监测设备提出一个难题。
一、仪表使用情况和测量方式
二氧化硫、氮氧化物、氧量、湿度固定污染源烟气排放连续监测系统（ Continuous Emissions Monitoring Systems，以下简称CEMS）是发电厂脱硫系统烟气监测设备。安装烟气监测探头应该应优先选择在垂直管段和烟道负压区域，测量位置应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位，但是我厂的取样位置因为是后期改造，没有非常好的直管路，并且烟气正压、带浆液现象严重。我厂二氧化硫、氮氧化物测量采用美国热电的200 稀释探头和42i、43i 分析仪表，烟气取样探头直接插入烟道，抽取的烟气以100：1 用压缩空气稀释，抽回到CEMS 小间，接入仪表后背板。
分析仪表测量不准可能的原因：由于烟气取样探头直接插入烟道，而净烟道烟气带水带浆液，容易使取样探头堵塞，维护量非常之大，在安装汪建忠师傅专利前，即使每星期从烟道拆出维护，也有堵塞现象，影响测量的准确性，同时拆卸过程中也有可能造成设备损坏。另外抽取的烟气用压缩空气以100：1进行稀释是在探头内部进行的，所以对于探头文丘里管和音响小孔的内部结构微堵而造成的即使微小的变化，就会改变实际的稀释比例，造成测量的不准确。更换探头和音响小孔又非常昂贵，一套探头7 万多元。安装汪师傅发明的专利后，对探头堵塞的情况有非常大的改观。
1.氧量测量和湿度测量也是直接插入式的氧化锆氧量测量仪表和水份仪，也是容易堵塞造成测量值产生误差。尤其是插入式水份仪，在净烟气低温高湿的环境别容易由于堵塞和腐蚀产生设备损坏和测量不准。（其中原烟气由于温度高，采用普通的535C水分析仪，净烟气湿度大，采用EP545W水分析仪）国内有其他电厂使用的设备二氧化硫、氮氧化物、氧量、湿度的测量方式是直接抽取烟气的方法，维护量一般是一个月一次，采用同一个采样探头抽取一路烟气，探头有压缩空气反吹，取样管道从烟道直至CEMS 小间分析仪表入口加b伴热管道，温度为110℃，通过流量计控制进入测量仪表的烟气流量，直接通入吉纳波（Janapo）湿度仪测量烟气湿度，由于温度比较高，湿度测量比较准确。然后再通过冷凝去水后通入德国西门子公司生产的ULTRAMAT23 仪表测量二氧化硫（NRIR非分光红外法），氮氧化物（NRIR 非分光红外法），干氧量（电化学法）进行测量。
2.流速测量
我厂新上流速测量采用Micro Flow T400流量计测量，Micro Flow T400流量计原理为超声波探测涡旋卡门现象，是COMBINE公司开发的一种专门用于烟气管路测量的流量传感器，有专门的专利。专利申请号200920279487.6，可准确直接测量含尘烟气流量。具有测量范围宽、高精度、无漂移、免维护等特点，传感器探头有良好的耐腐蚀性，很好地满足了现场的需求。有效解决了高温/高湿的关键问题。有效防堵，免维护。但是安装一个月后也出现过浆液糊住探头的情况，清理后正常，也容易清理。
3.烟尘测量
烟气测量我厂有国产的ZS-M318，进口的M3188和LAND 4200三种设备，原理都是采用激光吸收的方法。使用一个高强度的发光二极管（LED）射出一柱光横穿烟囱，在穿过烟囱的过程中损失的光是不透明度，烟尘仪由两个主要部分组成：发收器（发射头）和安装在烟囱或烟道对面的反射器（反射头）。我厂烟尘测量不准有几方面，首先是烟气波动，产生烟尘测量值波动，再者尤其是净烟气含水量高，水汽附着在尘探头上，引起测量值升高。最后是由于震动等外在原因引起激光偏斜导致测量失准。
二、设备维护
按照 《HJ/T76-2007固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》要求，烟气监测设备需要定期维护。固定污染源烟气CEMS 运行过程中的定期维护是日常巡检的一项重要工作，定期维护应做到：
1.污染源停炉到开炉前应及时到现场清洁光学镜面；
2.每30天至少清洗一次隔离烟气与光学探头的玻璃视窗，检查一次仪器光路的准直情况；对清吹空气保护装置进行一次维护，检查空气压缩机或鼓风机、软管、过滤器等部件；
3.每3个月至少检查一次气态污染物CEMS 的过滤器、采样探头和管路的结灰和冷凝水情况、气体冷却部件、转换器、泵膜老化状态；
4.每3个月至少检查一次流速探头的积灰和腐蚀情况、反吹泵和管路的工作状态。
以上是国家标准规定的维护保养时间，我厂实际维护保养时间比上述紧凑。由于我厂烟气测量仪表全部使用插入烟道的测量方式，仪表容易堵塞，工作量大人员少，维护不到位也是影响测量的一个因素。如何确定一个合适的维护时间，既避免设备出现堵塞，又减轻劳动强度是一个问题。
下面着重分析一下测量二氧化硫和氮氧化物的美国热电子EPM303HB组合探头原理组成：
我厂净烟气二氧化硫和氮氧化物测量采用美国热电子成熟技术，稀释探头由组合探头和探头加热器组合而成。采用稀释采样法将烟气取样送入二氧化硫43I分析仪、氮氧化物42I分析仪，输出信号到DCS和环保局。
二氧化硫探头加热器由加热炉丝和热电偶压制成螺旋状，炉丝引线和热电偶引线一起引出测量筒，加热器温度控制在220摄氏度。螺旋状套管的中空部分插入烟气组合探头，探头加热器的作用是防止烟气结露，凝结腐蚀组合探头。
稀释系统的采样管线由四根聚四氟乙烯管组成，其中两根分别用于往采样探头输送校准气和稀释空气，一根用于往各种分析仪器输送稀释后的烟气样品，另一根用于探头部分的真空度监测。所有采样管线除真空管线外都是正压，从而避免了由气体泄漏所引入的误差。如下图结构所示：
从上图可以看到美国热电子的烟气组合探头内部十分精密，并且有易损件音速小孔、石墨卡套等，还有非常细致的文丘管。运行、维护、拆装过程中必须非常小心，否则易损坏和造成测量不准。
净烟气组合探头和探头加热器组合体加装过滤装置后的分析：
净烟气组合探头和探头加热器组合体通过在前端加装我厂汪建忠发明的专利“烟气在线监测系统稀释探头的过滤加热装置及过滤装置”，堵住了绝大部分烟气中的浆液进入，此装置通过相互交叉的挡板构成的缓冲区来去除浆液，减少湿度，使干燥的烟气进入稀释探头过滤器，保证了烟气稀释探头能够正常工作，并从材质、规格及内部结构等多个方面进行了烟气监测系统深层次的探索和改造，显示出了强大、优异的性能。
此专利在我厂烟气二氧化硫稀释探头上应用，通过在稀释探头前端加装一个圆筒，圆筒内部是几组半月形挡板。这样就阻挡了大部分浆液进入稀释探头前端的粗过滤器和玻璃制作的音速小孔。
我厂脱硫的烟气系统维保建议原烟气测点清理三周或一月一次，重点是专利和探头清理，每月清理粗过滤器，在每周标定过程中发现偏移增大时，可以在清理时考虑更换石英棉过滤芯，因为更换石英过滤芯的过程中会增加音速小孔损坏可能和石墨卡套的更换，所以一定要小心，并且要有适量备件。对于比较干燥高温的原烟气测点，可以考虑在一月清理的时间再延长。
本文先从脱硫烟气设备原理做了一些浅显的阐述，后面从设备维护角度进一步深入，还主要介绍了我厂汪建忠师傅发明的“烟气在线监测系统稀释探头的过滤加热装置及过滤装置”专利，以及专利对设备维护做出的巨大贡献，提出了一些维保的建议。有不足之处敬请指正。
作者简介：陈贵星：男，（1970.9.21-），河北宣化人，本科，工程师，多年从事热控检修及管理工作。