燃煤發電廠濕煙氣顆粒物濃度連續在線測量的裝置及方法
【技術領域】
[0002] 本發明涉及一種燃煤發電廠煙氣測量裝置，更具體的說，本發明主要涉及一種燃 煤發電廠濕煙氣顆粒物濃度連續在線測量的裝置及方法。
[0003]
【背景技術】
[0004] 近期，隨著《火電廠大氣污染物排放標準GB13223-2011》的執行，2014年7月1日 起，所有火力發電廠燃煤鍋爐煙塵排放限值全部達到30mg/m 3以下，重點地區火力發電廠 鍋爐煙塵排放限值全部達到20mg/m3以下。2014年9月，國家發改委、能源局、環保部聯合 文件[2014]2093號文關于印發《煤電節能減排升級與改造行動計劃》（2014-2020年)的通 知指出，到2020年現役燃煤發電機組大氣污染物中煙塵排放限值要低于10mg/m 3。
[0005] 傳統的發電廠測量煙塵濃度技術是在煙道上安裝激光光學煙塵儀(又稱煙塵濁度 儀)，這種技術主要使用的場合為干煙氣，也就是說，煙氣中水蒸氣在不飽和狀態(相對濕度 小于100%)的工況下來測量，但是應對當前超低排放背景下的富含漿液液滴、水滴的過飽 和煙氣測量出現了數值波動大、誤差大的問題，導致無法使用。對于上述工況的測量技術， 在國際上，有少數幾家廠家提供針對濕煙氣的顆粒物濃度在線測量技術。知名的有三家公 司的產品，分別為德國Durag公司的D-R820F濕煙氣專用粉塵儀、英國PCME公司的STACK 181WS濕煙氣煙塵儀、德國SICKlMAHAK(西克麥哈克）的FWE200高濕煙氣煙塵儀，具體說 明如下：德國Durag公司（中文名稱杜拉革)產品型號D-R820F，產品名稱叫濕煙氣專用粉塵 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，將煙氣加熱，降低相 對濕度，然后用部分加熱干燥干空氣進行等比例稀釋(其稀釋比為1:1)，降低煙氣中水分， 從而降低煙氣露點；然后通過激光前散射法進行測量煙塵濃度，最后結合混合氣體稀釋比 例計算出煙氣中實際顆粒物的排放濃度。其系統組成為：取樣頭和測量室、射流泵及旋流風 機、稀釋風機、供電和顯示單元、安裝法蘭及相關附件。
[0006] 英國PCME的產品STACK 181WS，其基本測量原理為使用一個耐腐蝕材料的探管， 將待測煙氣從煙道中抽取出來，然后進入一個加熱筒，將煙氣升溫，提高煙氣相對濕度，加 熱后的干煙氣，進入測量室，測量室裝有前散射法的激光分析儀表，進行測量。測量后的氣 體進入射流泵，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 的測量過程。
[0007] 德國SICK |MAHAK (西克麥哈克）的FWE200,濕煙氣煙塵測量儀，其工作原理是將 濕煙氣從煙道(或者煙中抽取出去，進入圓形加熱筒，將煙氣升溫加熱霧化后，煙氣溫度 超出露點以上，然后進入測量室進行測量。測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抽取過程中，不對抽樣后煙氣進行稀 釋。
[0008] 截止到目前為止，在全球范圍內，已知的濕煙氣顆粒物濃度測量在線技術基本上 都是抽取式加熱測量方法。如果再進一步細分的話，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以上， 一般在100度至120度左右，然后進行測量。其缺點如下：一是設備龐大并且笨拙，非常不 容易高空安裝。因為配有龐大的抽取設備和加熱設備，使得測量系統體積龐大并且重量大， 由于本設備多布置于煙囪標高60米以上或者煙道標高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，測量單元的重量為90kg. PCME的Stack 181WS的取樣頭單元的重量30kg，測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量或者測量 過程不穩定。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抽 樣不均，從而導致較大的測量誤差。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。因為當前發電廠工況下，煙塵濃 度的絕對值很低，基本在l〇mg/m 3左右，此種抽氣流量，單位時間內抽取樣本氣體絕對量偏 小，樣本氣體代表性不好，容易引起測量誤差。三是設備維護工作量大，旋轉設備和控制設 備較多，需要有兩臺大功率旋流風機長周期連續不斷的運行，設備故障和維護量較大。四是 非探頭加熱方法進行取樣(如PCME的STACK 181WS和SICK的FWE200)，在取樣管道出現 冷凝水，冷凝水對煙塵顆粒物有吸附作用，同時冷凝水在凝結較多的情況下含有煙塵的的 凝結水直接自流返回至煙道，引起的被測量顆粒的丟失，從而引起測量誤差。因而有必要針 對燃煤發電廠的煙氣顆粒物濃度測量裝置的結構進行研究和改進。
[0009]
【發明內容】
[0010] 本發明的目的之一在于針對上述不足，提供一種燃煤發電廠濕煙氣顆粒物濃度連 續在線測量的裝置，以期望解決現有技術中取樣流量小導致的測量誤差大，設備體積龐大 不便于安裝，結構復雜維護成本高，在取樣通道易產生冷凝水吸附煙塵顆粒物影響測量精 度等技術問題。
[0011] 為解決上述的技術問題，本發明采用以下技術方案： 本發明一方面提供了一種燃煤發電廠濕煙氣顆粒物濃度連續在線測量的裝置，所述的 裝置包括用于安裝在煙道內的加熱腔體，所述加熱腔體的內部還安裝有加熱組；所述加熱 腔體上設有進氣口與出氣口，所述出氣口與導流管相連通，所述導流管與測量室相連通，所 述測量室內安裝有激光煙塵儀，所述激光煙塵儀還通過管道與掃風單元相連通，用于由掃 風單元通過管道向激光煙塵儀送入吹掃風。
[0012] 作為優選，進一步的技術方案是：所述加熱腔體的內部還安裝有測溫桿，所述測溫 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前溫度，以及通過測量加熱腔 體中待測煙氣的溫度。
[0013] 更進一步的技術方案是：所述加熱組為至少三組帶有翅片的獨立加熱器，所述加 熱器通過法蘭安裝在加熱腔體的底部。
[0014] 更進一步的技術方案是：所述的加熱腔體為雙層中空的結構，且所述加熱腔體的 內壁上均設有聚四氟乙烯涂層。
[0015] 更進一步的技術方案是：所述加熱腔體整體呈立式的圓桶形，且所述進氣口與出 氣口均設于圓桶形加熱腔體的側面，且所述進氣口與出氣口在加熱腔體側面的安裝方向與 煙道的軸向相一致，所述進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] 更進一步的技術方案是：所述進氣口與出氣口均通過外螺紋安裝在加熱腔體上， 且所述進氣口上還設有調節裝置，用于調節進氣口的口徑大小；所述進氣口的口徑大于出 氣口。
[0017] 更進一步的技術方案是：所述激光煙塵儀與掃風單元相連通的管道上還設有加熱 裝直。
[0018] 更進一步的技術方案是：所述的裝置中還包括用于安裝在煙道內的皮托管，所述 皮托管置于測量室的后端，且所述皮托管與測量室之間保持間隙；所述皮托管接入主機柜， 用于測