高粉塵、高溫條件下如何保障磨煤機出口CO監測的可靠性

磨煤機內(nei) 部CO氣體(ti) 的分布是均勻的，而溫度的分布是不均勻的，CO氣體(ti) 的濃度變化比溫度更能真實、全麵反應磨煤機內(nei) 部的燃燒情況。事實上CO氣體(ti) 濃度的增加往往發生在可視煙火前的1.5h左右，因此在局部溫度開始發生明顯變化之前，磨煤機的CO氣體(ti) 濃度監測是防止磨煤機著火或爆炸的有效手段。

《DLT5203-2005火力發電廠煤和製粉係統防爆設計技術規程》要求：燃燒爆炸感度和揮發分較高的煙煤和褐煤采用中速磨或雙進雙出磨煤機直吹式製粉係統時，宜設置磨煤機CO氣體(ti) 濃度監測設備——CO氣體(ti) 分析儀(yi) 。

同時，由於(yu) 磨煤機出口煙氣成分複雜，除了SO₂、NO_x、CO、CO₂、O₂等氣體(ti) 成分外，還含有大量的水分與(yu) 粉塵，水分對CO濃度的測量結果有影響，且煙氣粉塵顆粒較大，極易堆積堵塞管路，致使CO分析儀(yi) 器不能正常工作甚至故障，因此，在進行樣氣濃度測量前，需對取樣煙氣進行除塵、脫水預處理，保證磨煤機出口CO濃度監測的連續性與(yu) 可靠性。

（1）探頭伴熱與(yu) 反吹係統

近年來，對磨煤機出口煙氣取樣大部分采用直接抽取法，直接抽取法又可分為(wei) 冷-幹直接抽取和熱-濕直接抽取。根據我國排放標準，要求煙氣濃度以標態幹基為(wei) 準，因此冷-幹直接抽取法成為(wei) 我國煙氣取樣監測主導。典型的冷-幹直接抽取法包括取樣探頭、取樣管線、過濾、除濕係統和采樣泵等部分，其中探頭與(yu) 過濾分別可對粉塵進行一級過濾與(yu) 二級過濾，除濕係統則用於(yu) 對樣氣的冷凝脫水，由於(yu) 整套預處理係統中除塵與(yu) 脫水zui為(wei) 關(guan) 鍵，所以其核心部件為(wei) 探頭除塵取樣和除濕係統，做好這兩(liang) 種預處理部件的選型，可保證磨煤機出口CO濃度測量結果的可靠性。

由於(yu) 煙氣中含有大量的水分與(yu) 粉塵，通過采樣探頭對煙氣進行取樣時，如若不采取措施，高溫煙氣中的水分遇冷發生凝結，並與(yu) 樣氣處理過程中所沉積下來的粉塵接觸，極易造成結垢堵塞，致使探頭無法正常工作甚至損壞。針對探頭堵塞問題，一般建議在取樣探頭中采用加熱器與(yu) 反吹係統。因此，目前zui適用於(yu) 高粉塵、高溫度磨煤機出口煙氣的采樣探頭一般需由取樣管、濾芯、加熱器、反吹係統構成。探頭通過取樣管采集管路中的樣氣，濾芯對樣氣的粉塵進行一級過濾後，利用加熱器對樣氣進行加熱，使煙氣溫度控製在150~200℃間，保證在露點溫度之上，防止樣氣出現凝結。對於(yu) 樣氣處理過程中所沉積下來的粉塵，設置內(nei) 反吹係統對探頭進行吹掃，清除探頭濾芯中的粉塵，可有效防止探頭出現堵塞。

采樣探頭結構原理圖

（2）半導體(ti) 製冷與(yu) 壓縮式製冷

除濕係統主要作用是將煙氣中的水蒸氣去除，一般由冷凝器、采樣泵、蠕動泵和相關(guan) 的報警和控製部件構成，而zui關(guan) 鍵的部件是冷凝器，目前冷卻除濕法是zui常見的冷凝器除濕方法。冷卻除濕要求快速將水蒸氣冷凝，以免煙氣和冷凝水接觸，影響CO濃度測量的結果。同時，為(wei) 避免冷凝水結冰，通常采用半導體(ti) 製冷或壓縮機製冷將冷凝溫度控製在3~5℃。

半導體(ti) 製冷是以一塊N型和一塊P型半導體(ti) 用導體(ti) 連接並通以電流，形成冷熱端，電流越大，溫差越大，調節電流大小即可控製製冷溫度；壓縮機製冷的則是將製冷劑蒸汽經壓縮機壓縮後，在冷凝器中液化並放出熱量，進入幹燥器脫水，一般由壓縮製冷裝置、溫控裝置、製冷腔體(ti) 、熱交換管構成，有時也采用兩(liang) 級熱交換管，在兩(liang) 級熱交換管之間增加一個(ge) 采樣泵，從(cong) 一級熱交換管加壓向第二級熱交換管傳(chuan) 送樣氣，樣氣在氣壓下，水分子從(cong) 液體(ti) 表麵逃逸蒸發更為(wei) 困難，比在大氣壓力下冷凝除濕效果更好。

冷凝器一般要根據其製冷能力與(yu) 脫水效果進行選型，而半導體(ti) 製冷與(yu) 壓縮機製冷方法作為(wei) 目前冷凝器zui為(wei) 核心的製冷脫水技術，且出口露點溫度與(yu) 冷凝溫度、脫水效果息息相關(guan) ，因此，對比兩(liang) 種技術在不同環境溫度下，磨煤機CO濃度監測中出口露點溫度變化是關(guan) 鍵。而半導體(ti) 與(yu) 壓縮機冷凝器的製冷能力與(yu) 脫水效果在不同環境溫度下表現具有明顯差異。

入口Td:40℃，流量為(wei) 2NL/min

壓縮機與(yu) 半導體(ti) 冷凝器出口露點隨溫度變化曲線圖

如上圖所示：

①　隨著環境溫度的升高，半導體(ti) 冷凝器脫水後的含濕量不斷提高，環境溫度高於(yu) 40℃，脫水效率明顯下降，壓縮機冷凝器在環境溫度55℃依然保持較高的脫水率。

②　半導體(ti) 的冷卻溫度控製一般不采用PID閉環調節方式，會(hui) 在一個(ge) 較大的溫度範圍內(nei) 波動（比如2~8℃），壓縮機可通過PID閉環調節方式控製製冷溫度在3℃±1℃甚至±0.5℃，相比較壓縮機的冷卻效果會(hui) 更理想。

綜上所述，對多水分、高溫條件下磨煤機出口CO濃度進行實時在線監測時，建議優(you) 先選擇壓縮機製冷，保證磨煤機取樣煙氣的冷卻與(yu) 脫水效果。

（3）結論

在對磨煤機出口高粉塵、多水分、高溫煙氣CO濃度進行實時在線監測時，樣氣預處理係統建議采用配備加熱器與(yu) 反吹的采樣探頭，以防止堵塞；並選擇壓縮機製冷對樣氣進行冷卻與(yu) 脫水，消除水分對檢測結果的影響。可保證磨煤機出口CO濃度監測的連續性與(yu) 可靠性。

在線氣體(ti) 分析係統Gasboard-9031采用NDIR CO監測單元，比電化學傳(chuan) 感技術壽命長、係統維護少；IP65係統防護等級，采樣探頭配備伴熱、反吹功能，可避免粉塵進入係統；搭載壓縮機冷凝器，配置係統渦流製冷降溫，避免環境溫度超過45℃冷凝器失效。十分適用於(yu) 高粉塵、多水分、高溫條件下磨煤機CO氣體(ti) 監測需求，當CO濃度達到限製時報警，可提醒運行人員注意及時采取措施，防止磨煤機著火或爆炸，保證工藝現場安全。

（來源：工業(ye) 過程氣體(ti) 監測技術）