燃煤發(fā)電廠(chǎng)濕煙氣顆粒物濃度連續(xù)在線(xiàn)測(cè)量的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種燃煤發(fā)電廠(chǎng)煙氣測(cè)量裝置，更具體的說(shuō)，本發(fā)明主要涉及一種燃 煤發(fā)電廠(chǎng)濕煙氣顆粒物濃度連續(xù)在線(xiàn)測(cè)量的裝置及方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 近期，隨著《火電廠(chǎng)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2011》的執(zhí)行，2014年7月1日 起，所有火力發(fā)電廠(chǎng)燃煤鍋爐煙塵排放限值全部達(dá)到30mg/m 3以下，重點(diǎn)地區(qū)火力發(fā)電廠(chǎng) 鍋爐煙塵排放限值全部達(dá)到20mg/m3以下。2014年9月，國(guó)家發(fā)改委、能源局、環(huán)保部聯(lián)合 文件[2014]2093號(hào)文關(guān)于印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃》（2014-2020年)的通 知指出，到2020年現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物中煙塵排放限值要低于10mg/m 3。
[0005] 傳統(tǒng)的發(fā)電廠(chǎng)測(cè)量煙塵濃度技術(shù)是在煙道上安裝激光光學(xué)煙塵儀(又稱(chēng)煙塵濁度 儀)，這種技術(shù)主要使用的場(chǎng)合為干煙氣，也就是說(shuō)，煙氣中水蒸氣在不飽和狀態(tài)(相對(duì)濕度 小于100%)的工況下來(lái)測(cè)量，但是應(yīng)對(duì)當(dāng)前超低排放背景下的富含漿液液滴、水滴的過(guò)飽 和煙氣測(cè)量出現(xiàn)了數(shù)值波動(dòng)大、誤差大的問(wèn)題，導(dǎo)致無(wú)法使用。對(duì)于上述工況的測(cè)量技術(shù)， 在國(guó)際上，有少數(shù)幾家廠(chǎng)家提供針對(duì)濕煙氣的顆粒物濃度在線(xiàn)測(cè)量技術(shù)。知名的有三家公 司的產(chǎn)品，分別為德國(guó)Durag公司的D-R820F濕煙氣專(zhuān)用粉塵儀、英國(guó)PCME公司的STACK 181WS濕煙氣煙塵儀、德國(guó)SICKlMAHAK(西克麥哈克）的FWE200高濕煙氣煙塵儀，具體說(shuō) 明如下：德國(guó)Durag公司（中文名稱(chēng)杜拉革)產(chǎn)品型號(hào)D-R820F，產(chǎn)品名稱(chēng)叫濕煙氣專(zhuān)用粉塵 儀，其基本原理為將煙氣以等速跟蹤方式保溫伴熱從煙道中抽取出來(lái)，將煙氣加熱，降低相 對(duì)濕度，然后用部分加熱干燥干空氣進(jìn)行等比例稀釋(其稀釋比為1:1)，降低煙氣中水分， 從而降低煙氣露點(diǎn)；然后通過(guò)激光前散射法進(jìn)行測(cè)量煙塵濃度，最后結(jié)合混合氣體稀釋比 例計(jì)算出煙氣中實(shí)際顆粒物的排放濃度。其系統(tǒng)組成為：取樣頭和測(cè)量室、射流泵及旋流風(fēng) 機(jī)、稀釋風(fēng)機(jī)、供電和顯示單元、安裝法蘭及相關(guān)附件。
[0006] 英國(guó)PCME的產(chǎn)品STACK 181WS，其基本測(cè)量原理為使用一個(gè)耐腐蝕材料的探管， 將待測(cè)煙氣從煙道中抽取出來(lái)，然后進(jìn)入一個(gè)加熱筒，將煙氣升溫，提高煙氣相對(duì)濕度，加 熱后的干煙氣，進(jìn)入測(cè)量室，測(cè)量室裝有前散射法的激光分析儀表，進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量后的氣 體進(jìn)入射流泵，又返回至與抽取探桿同一法蘭上煙氣返回管。這樣完成了煙氣顆粒物濃度 的測(cè)量過(guò)程。
[0007] 德國(guó)SICK |MAHAK (西克麥哈克）的FWE200,濕煙氣煙塵測(cè)量?jī)x，其工作原理是將 濕煙氣從煙道(或者煙中抽取出去，進(jìn)入圓形加熱筒，將煙氣升溫加熱霧化后，煙氣溫度 超出露點(diǎn)以上，然后進(jìn)入測(cè)量室進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量后的煙氣返回至煙道中。為了防止煙氣冷凝 后的水滴堵塞管道或者是流入至后部加熱腔，系統(tǒng)采用高位布置，煙氣取樣法蘭下部布置， 并稍微向下傾斜，使煙氣冷凝水自流至煙道。FWE200抽取過(guò)程中，不對(duì)抽樣后煙氣進(jìn)行稀 釋。
[0008] 截止到目前為止，在全球范圍內(nèi)，已知的濕煙氣顆粒物濃度測(cè)量在線(xiàn)技術(shù)基本上 都是抽取式加熱測(cè)量方法。如果再進(jìn)一步細(xì)分的話(huà)，分別為稀釋加熱抽取法、和非稀釋加熱 抽取法。兩種方法共同的主要原理是將煙氣抽取出煙道，然后將煙氣加熱升溫至露點(diǎn)以上， 一般在100度至120度左右，然后進(jìn)行測(cè)量。其缺點(diǎn)如下：一是設(shè)備龐大并且笨拙，非常不 容易高空安裝。因?yàn)榕溆旋嫶蟮某槿≡O(shè)備和加熱設(shè)備，使得測(cè)量系統(tǒng)體積龐大并且重量大， 由于本設(shè)備多布置于煙囪標(biāo)高60米以上或者煙道標(biāo)高20米以上，非常不容易安裝。以杜 拉革的D-R820F為例，其取樣單元的重量為40kg，測(cè)量單元的重量為90kg. PCME的Stack 181WS的取樣頭單元的重量30kg，測(cè)量及控制單元重量為120kg. SICKMAHAK的FEW200取 樣頭重量20kg，控制重量在80kg左右。二是取樣流量小，低顆粒物濃度難以測(cè)量或者測(cè)量 過(guò)程不穩(wěn)定。抽取式由于收到射流泵功率限值，抽取流量一般較小，在低濃度抽取易出現(xiàn)抽 樣不均，從而導(dǎo)致較大的測(cè)量誤差。其中杜拉革的D-R820F的抽取速率為1001/min(升/ 分鐘）至1501/min (升/分鐘），PCME的Stack 181ws抽取速率在1001/min (升/分鐘） 左右，SickMAHAK的FEW200的抽取速率在1001/min左右。因?yàn)楫?dāng)前發(fā)電廠(chǎng)工況下，煙塵濃 度的絕對(duì)值很低，基本在l〇mg/m 3左右，此種抽氣流量，單位時(shí)間內(nèi)抽取樣本氣體絕對(duì)量偏 小，樣本氣體代表性不好，容易引起測(cè)量誤差。三是設(shè)備維護(hù)工作量大，旋轉(zhuǎn)設(shè)備和控制設(shè) 備較多，需要有兩臺(tái)大功率旋流風(fēng)機(jī)長(zhǎng)周期連續(xù)不斷的運(yùn)行，設(shè)備故障和維護(hù)量較大。四是 非探頭加熱方法進(jìn)行取樣(如PCME的STACK 181WS和SICK的FWE200)，在取樣管道出現(xiàn) 冷凝水，冷凝水對(duì)煙塵顆粒物有吸附作用，同時(shí)冷凝水在凝結(jié)較多的情況下含有煙塵的的 凝結(jié)水直接自流返回至煙道，引起的被測(cè)量顆粒的丟失，從而引起測(cè)量誤差。因而有必要針 對(duì)燃煤發(fā)電廠(chǎng)的煙氣顆粒物濃度測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和改進(jìn)。
[0009]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的之一在于針對(duì)上述不足，提供一種燃煤發(fā)電廠(chǎng)濕煙氣顆粒物濃度連 續(xù)在線(xiàn)測(cè)量的裝置，以期望解決現(xiàn)有技術(shù)中取樣流量小導(dǎo)致的測(cè)量誤差大，設(shè)備體積龐大 不便于安裝，結(jié)構(gòu)復(fù)雜維護(hù)成本高，在取樣通道易產(chǎn)生冷凝水吸附煙塵顆粒物影響測(cè)量精 度等技術(shù)問(wèn)題。
[0011] 為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 本發(fā)明一方面提供了一種燃煤發(fā)電廠(chǎng)濕煙氣顆粒物濃度連續(xù)在線(xiàn)測(cè)量的裝置，所述的 裝置包括用于安裝在煙道內(nèi)的加熱腔體，所述加熱腔體的內(nèi)部還安裝有加熱組；所述加熱 腔體上設(shè)有進(jìn)氣口與出氣口，所述出氣口與導(dǎo)流管相連通，所述導(dǎo)流管與測(cè)量室相連通，所 述測(cè)量室內(nèi)安裝有激光煙塵儀，所述激光煙塵儀還通過(guò)管道與掃風(fēng)單元相連通，用于由掃 風(fēng)單元通過(guò)管道向激光煙塵儀送入吹掃風(fēng)。
[0012] 作為優(yōu)選，進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述加熱腔體的內(nèi)部還安裝有測(cè)溫桿，所述測(cè)溫 桿與加熱組一并接入電控箱，用于由電控箱控制加熱組的當(dāng)前溫度，以及通過(guò)測(cè)量加熱腔 體中待測(cè)煙氣的溫度。
[0013] 更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述加熱組為至少三組帶有翅片的獨(dú)立加熱器，所述加 熱器通過(guò)法蘭安裝在加熱腔體的底部。
[0014] 更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述的加熱腔體為雙層中空的結(jié)構(gòu)，且所述加熱腔體的 內(nèi)壁上均設(shè)有聚四氟乙烯涂層。
[0015] 更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述加熱腔體整體呈立式的圓桶形，且所述進(jìn)氣口與出 氣口均設(shè)于圓桶形加熱腔體的側(cè)面，且所述進(jìn)氣口與出氣口在加熱腔體側(cè)面的安裝方向與 煙道的軸向相一致，所述進(jìn)氣口靠近加熱腔體的頂部，所述出氣口靠近加熱腔體的底部。
[0016] 更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述進(jìn)氣口與出氣口均通過(guò)外螺紋安裝在加熱腔體上， 且所述進(jìn)氣口上還設(shè)有調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)進(jìn)氣口的口徑大??；所述進(jìn)氣口的口徑大于出 氣口。
[0017] 更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述激光煙塵儀與掃風(fēng)單元相連通的管道上還設(shè)有加熱 裝直。
[0018] 更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述的裝置中還包括用于安裝在煙道內(nèi)的皮托管，所述 皮托管置于測(cè)量室的后端，且所述皮托管與測(cè)量室之間保持間隙；所述皮托管接入主機(jī)柜， 用于測(cè)