SCR脫硝工藝中煙氣流速測量儀表的選型分析

　　在電站鍋爐選擇性催化還原法SCR脫硝工藝中，煙氣流量測量的準(zhǔn)確性對還原劑的計(jì)算用量具有重要影響。介紹了煙氣流量測量所常用的差壓式和熱導(dǎo)式流量計(jì)的工作原理，分析了各自特點(diǎn)，并提出在選型時應(yīng)注意防堵灰與防磨損的建議。
　　
　　引言
　　
　　選擇性催化還原法SCR（selectivecatalyticreduction）是目前國內(nèi)外在大型燃煤機(jī)組上廣泛采用的脫硝方法。SCR的原理是把NH2作為還原劑，經(jīng)噴氨格柵噴入煙道，與煙氣充分混合后，進(jìn)入催化劑層床，在催化劑的作用下，把Nox還原為N2和H2O。
　　
　　在SCR工藝中，為了計(jì)算噴入的NH2量，必須實(shí)時檢測煙氣流量。由于鍋爐煙風(fēng)道截面積很大，風(fēng)量難以直接測量，通常做法是測量煙道內(nèi)的煙氣流速，用煙氣流速乘以煙道面積，求得煙氣量。但是，電站鍋爐大型煙風(fēng)道受布置影響，一般直段比較短，煙風(fēng)道的流速測量比較困難；而且在流速測量處，流場隨負(fù)荷變化大，煙氣中含塵量高，儀表堵塞、磨損現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，電站鍋爐大型煙風(fēng)道流速測量儀表的選型非常重要。
　　
　　一、常用煙道流速測量的儀表
　　
　　流速測量儀表種類繁多，目前，常用于電廠煙風(fēng)速度測量的儀表主要有差壓式和熱導(dǎo)式流量計(jì)兩種。
　　
　　1.1差壓式流量計(jì)
　　
　　差壓式測量方法是流速測量方法中使用悠久和應(yīng)用廣泛的一種測量方法，即根據(jù)伯努利定理，通過測量流體流動過程中產(chǎn)生的差壓來測量流速或流量。
　　
　　差壓式流量計(jì)通過測量總壓與靜壓之差即動壓，求得介質(zhì)流速。
　　
　　適用于測量大截面氣體流速的差壓式流量計(jì)一般有皮托管、阿牛巴和威力巴流量計(jì)三種。這三種流量計(jì)原理相同，構(gòu)成相似，均由取壓部件（傳感器）、導(dǎo)壓部件和壓力測量部件（如差壓變送器等）構(gòu)成。
　　
　　普通皮托管由插入管道的一個圓柱形探測管組成，其測量結(jié)果是流通面上一個點(diǎn)的速度。
　　
　　阿牛巴流量計(jì)又稱平均皮托管，其取壓方式為多點(diǎn)取壓，測量結(jié)果為多個取壓點(diǎn)的平均速度。阿牛巴流量計(jì)在精度、安裝方便性和阻力方面較普通皮托管有所改善。但在高粉塵煙氣中，阿牛巴流量計(jì)取壓孔容易堵塞，影響其穩(wěn)定運(yùn)行。
　　
　　威力巴流量計(jì)的取壓部件也是多點(diǎn)取壓型，但其外形設(shè)為子彈頭型，并對取壓孔位置做了改進(jìn)，在精度、差壓脈動和防堵方面有了進(jìn)一步的改善。
　　
　　考慮到SCR區(qū)域煙氣的高溫、高塵、大截面及振動等特點(diǎn)，普通皮托管型流量計(jì)不適合選用；選用阿牛巴和威力巴流量計(jì)時應(yīng)要求傳感部件具有防磨、防腐、耐高溫等特性，傳感部件應(yīng)防堵，并加裝反吹裝置。
　　
　　1.2熱導(dǎo)式氣體流量計(jì)
　　
　　熱導(dǎo)式氣體流量計(jì)是利用熱傳導(dǎo)原理而設(shè)計(jì)的，即利用流動中的流體與熱源之間熱量交換的關(guān)系來測量流量的儀表。
　　
　　采用這種原理的熱式流量計(jì)，其典型的傳感元件包括兩個溫度傳感器。這兩個溫度傳感器分別置于氣流中的兩金屬細(xì)管內(nèi)。其中一個溫度傳感器測得氣流溫度T；另一細(xì)管經(jīng)功率恒定的電熱絲加熱，其溫度Tv高于氣流溫度，且氣體靜止時Tvzui高。隨著質(zhì)量流速pU的增加，氣流會帶走更多熱量，導(dǎo)致溫度下降，測得溫度差△T＝Tv-T。這種方法稱作“恒溫差法”，其表達(dá)式如下所示。
　　
　　若保持△T恒定，控制加熱功率隨流量增加而增加，則這種方法稱作“恒功率法”。
　　
　　氣體成分和氣體溫度的變化均會影響氣體的物理性質(zhì)，使得系數(shù)A和B發(fā)生變化，影響測量的準(zhǔn)確性。但在SCR煙氣中，N2和CO2占了近90％的體積，運(yùn)行時的溫度變化范圍在100℃左右，對氣體物理性質(zhì)影響很小。
　　
　　與差壓式流量計(jì)相比，熱導(dǎo)式流量計(jì)在阻力、防堵灰、耐磨損及安裝方便性上有一定的優(yōu)勢，它具有阻力小、組成簡單、故障概率低等特點(diǎn)；且傳感器部分可采用耐高溫、耐磨損的材料，適用于高溫、高粉塵的SCR煙道中。
　　
　　二、測量位置的選取
　　
　　無論是差壓式流量計(jì)還是熱導(dǎo)式流量計(jì)，均是對流場中某個點(diǎn)或某個線上多點(diǎn)的流速測量。但是，在電站鍋爐的煙道中，煙道截面大、直段短、流場情況復(fù)雜，并且在不同的負(fù)荷情況下，流場情況變化大。若簡單地選用個別點(diǎn)的流速作為全截面的平均流速，則誤差大。因此，測量位置的選取就顯得非常重要。
　　
　　在SCR工藝中，根據(jù)煙道中流場的均勻情況，一般可以把SCR區(qū)域（從省煤器出口至空氣預(yù)熱器入口）分為噴氨格柵前、噴氨格柵至SCR反應(yīng)器入口、SCR反應(yīng)器、SCR反應(yīng)器出口至空氣預(yù)熱器入口四個部分。
　　
　　因噴氨格柵前的煙氣流場未經(jīng)充分整流，其均勻情況zui差。在噴氨格柵至SCR反應(yīng)器的入口段，不同的SCR技術(shù)對其流場均勻程度要求不同。多數(shù)SCR技術(shù)對這段煙氣流場的速度偏差會控制在15％以內(nèi)。SCR反應(yīng)器內(nèi)流場一般都要求非常高，SCR反應(yīng)器入口速度偏差根據(jù)脫硝效率的不同，一般控制在5%-15％之間，煙氣經(jīng)過催化劑床層后，流場更為均勻。經(jīng)過SCR反應(yīng)器后，其流場對SCR的化學(xué)反應(yīng)影響大大減小。一般來講，這段流場情況較前兩段差，且該段處于SCR末端，流速測量不宜安裝在該段上。
　　
　　綜上所述，在SCR區(qū)域內(nèi)，流速測量點(diǎn)應(yīng)選擇在噴氨格柵至SCR反應(yīng)器入口或SCR反應(yīng)器內(nèi)。如果噴氨格柵至SCR反應(yīng)器入口流場均勻，應(yīng)優(yōu)先選擇該段；如果工藝布置原因或流場原因不能把流量測點(diǎn)布置在該段，也可以選擇布置在反應(yīng)器內(nèi)的*層或第二層催化劑入口上方，但應(yīng)注意吹灰系統(tǒng)及支撐梁的影響。
　　
　　三、結(jié)束語
　　
　　差壓式流量計(jì)中阿牛巴流量計(jì)和威力巴流量計(jì)均為多點(diǎn)取樣，熱導(dǎo)式一般為單點(diǎn)測量。選型時均應(yīng)注意傳感部件的防磨、防腐、防堵灰及耐高溫，對差壓式流量計(jì)應(yīng)加裝反吹裝置。同時，測量位置的正確選擇是保證測量準(zhǔn)確的關(guān)鍵因素之一，因而針對SCR工藝，流量測量應(yīng)盡量選擇在噴氨格柵至SCR反應(yīng)器入口之間的煙道上。