壓縮空氣吹掃的皮托管堵塞的防治措施

凌　云，王　明，佘國(guó)金，高成明

（1.江蘇南熱發(fā)電有限公司，江蘇南京210035；2.江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211102）

壓縮空氣吹掃的皮托管堵塞的防治措施

凌云1，王明2，佘國(guó)金2，高成明2

（1.江蘇南熱發(fā)電有限公司，江蘇南京210035；2.江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211102）

詳細(xì)分析了火電廠石灰石-石膏脫硫系統(tǒng)出口皮托管流速測(cè)量裝置堵塞問(wèn)題的原因，研制了一種采用火電廠儀用壓縮空氣進(jìn)行吹掃，并結(jié)合西門(mén)子S7-200可編程邏輯控制器（PLC）進(jìn)行時(shí)序定時(shí)控制的皮托管防堵裝置，有效降低了皮托管流速測(cè)量?jī)x的堵塞現(xiàn)象。

皮托管；可編程邏輯控制器；壓縮空氣

二氧化硫、氮氧化物等污染物作為火電廠排放主要污染物之一，其排放濃度及排放總量一直是各級(jí)環(huán)保監(jiān)管部門(mén)監(jiān)控的重點(diǎn)。二氧化硫、氮氧化物等污染物的監(jiān)測(cè)是依靠固定污染源排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。CEMS由顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙氣排放參數(shù)測(cè)量子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、傳輸與子系統(tǒng)等組成［1］。煙氣流速或流量的測(cè)量是煙氣排放參數(shù)測(cè)量子系統(tǒng)的重要組成部分，主要包括：皮托管、光閃爍、超聲波等，其中皮托管流速儀在火電廠煙氣流速測(cè)量領(lǐng)域使用最為廣泛［2］。一般火電廠CEMS煙氣流速測(cè)量安裝在凈煙氣煙道或煙囪上。

部分電廠燃煤鍋爐未設(shè)置煙氣換熱器（GGH），凈煙氣煙道或煙囪煙氣溫度較低、濕度較大（例如：某廠煙囪進(jìn)口粉塵含量約為20 mg/m3，濕度約為15%），從脫硫塔帶出的部分石膏漿液，易在凈煙氣煙道處產(chǎn)生泥漿，附著在皮托管表面，造成皮托管的堵塞，大大影響皮托管流速儀測(cè)量運(yùn)行的穩(wěn)定性，增加運(yùn)行維護(hù)人員的檢修工作。文中將介紹一種利用壓縮空氣吹掃的皮托管流速儀的防堵裝置。

1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

防堵裝置硬件結(jié)構(gòu)包括：箱體、氣路部分以及電控部分。其中氣路部分完成皮托管流速儀工作狀態(tài)及壓縮空氣吹掃狀態(tài)下，煙氣或壓縮空氣的走向；電控部分按照預(yù)先設(shè)定的頻率或時(shí)間動(dòng)作相應(yīng)的電磁閥。

1.2箱體

考慮到防堵裝置安裝在皮托管流速儀附近室外，其箱體采用IP65的不銹鋼材質(zhì)，達(dá)到防雨防塵目的。

1.3氣路部分

氣路部分主要包括2個(gè)常開(kāi)式電磁閥、2個(gè)常閉式電磁閥、2個(gè)三通接頭以及用于氣路連接的D8不銹鋼管以、對(duì)外接口及空氣過(guò)濾器。氣路部分結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中SV401和SV402是常閉式電磁閥，SV403、SV404是常開(kāi)式電磁閥。設(shè)置6個(gè)不銹鋼D8的對(duì)外接口，分別是接入皮托管的兩端（N2、N3接口）、差壓變送器兩端（N5、N6接口）及2個(gè)壓縮空氣進(jìn)氣接口（N1、N4接口）。

圖1　氣路部分結(jié)構(gòu)

1.3.1工作模式

氣路部分工作模式有以下2種：

（1）皮托管流速儀工作狀態(tài)時(shí)，SV403、SV404電磁閥處于打開(kāi)狀態(tài)，SV401、SV402電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，截止壓縮空氣，煙氣分別經(jīng)過(guò)N2→SV403→N5、N3→SV404→N6接口，形成流速測(cè)量回路，差壓變送器測(cè)量煙氣差壓，最后計(jì)算出煙氣流速；

（2）壓縮空氣吹掃時(shí)，SV403、SV404電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，SV401、SV402電磁閥處于打開(kāi)狀態(tài)，截止煙氣，形成壓縮空氣吹掃回路，壓縮空氣分別經(jīng)過(guò)N1→SV401→N2、N3→SV402→N4接口吹掃皮托管。

1.3.2過(guò)濾器的作用

該裝置壓縮空氣可以采用儀用壓縮空氣供給。壓縮空氣要求：0.4～0.7 MPa，無(wú)油無(wú)水。若壓縮空氣壓力未達(dá)到要求，可以采用風(fēng)機(jī)供給；若壓縮空氣含油或含水，則在該裝置N1和N4接口前端安裝過(guò)濾器，達(dá)到除油除水目的。

1.4電控部分

由于該裝置控制測(cè)點(diǎn)較少同時(shí)考慮裝置的易用性，電控部分采用西門(mén)子S7-200 PLC系列CPU221作為控制器［3］，CPU221集成6個(gè)數(shù)字量輸入（DI）及4個(gè)數(shù)字量輸出（DO）。為保證該裝置運(yùn)行穩(wěn)定及降低故障率，電磁閥選用BURKERT兩位兩通電磁閥；中間繼電器則選用工控領(lǐng)域使用較為普遍的歐姆龍繼電器。

1.4.1電氣接線

CPU221和電磁閥采用外接220AC供電，內(nèi)置的24VDC作為中間繼電器驅(qū)動(dòng)電源。CPU221數(shù)字量輸出測(cè)點(diǎn) Q0.0及Q0.1分別控制中間繼電器KA1及KA2。KA1常開(kāi)觸點(diǎn)控制電磁閥SV401、SV403；KA2常開(kāi)觸點(diǎn)控制電磁閥SV402、SV404。

1.4.2邏輯控制

電控部分軟件設(shè)計(jì)成每4 h（可根據(jù)皮托管堵塞程度進(jìn)行修改）一次對(duì)皮托管進(jìn)行吹掃，吹掃時(shí)間為2 min（皮托管堵塞程度進(jìn)行修改）。具體控制邏輯如下：

（1）裝置投運(yùn)，Q0.0，Q0.1輸出0，SV401、SV402關(guān)閉，SV403、SV404打開(kāi)，此時(shí)皮托管流速儀處于測(cè)量狀態(tài)；

（2）延時(shí)4 h，Q0.0輸出0，Q0.1輸出1，SV403、SV404關(guān)閉；

（3）延時(shí) 2 s，Q0.0輸出 1，Q0.1輸出 1，SV401、SV402打開(kāi)，SV403、SV404關(guān)閉，此時(shí)皮托管處于壓縮空氣吹掃狀態(tài)；

（4）延時(shí) 2 min，Q0.0輸出 1，Q0.1輸出 0，SV401、SV402關(guān)閉，SV403、SV404關(guān)閉；

（5）延時(shí) 2 s，Q0.0輸出 0，Q0.1輸出 0，SV401、SV402關(guān)閉，SV403、SV404打開(kāi)，邏輯進(jìn)入第（2）步。

Q0.0及Q0.1時(shí)序圖如圖2所示。Q0.1相對(duì)于Q0.0延時(shí)2 s輸出1，主要功能是保護(hù)差壓變送器不被壓縮空氣損壞。吹掃開(kāi)始時(shí)，SV401及SV402晚于SV403及SV404打開(kāi)，保證壓縮空氣不進(jìn)入差壓變送器；吹掃結(jié)束時(shí)，SV401及SV402先于 SV403及SV404關(guān)閉，保證壓縮空氣不進(jìn)入差壓變送器。

圖2　Q0.0及Q0.1時(shí)序

2　系統(tǒng)應(yīng)用

皮托管流速儀防堵裝置已在多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)使用，利用壓縮空氣定時(shí)對(duì)皮托管進(jìn)行吹掃，能很好防止皮托管堵塞，減輕電廠運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)皮托管流速儀維護(hù)的工作量，延長(zhǎng)皮托管的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間。

某電廠7號(hào)機(jī)組流速儀防堵裝置安裝前后的曲線如圖3、圖4所示，該機(jī)組在流速儀防堵裝置安裝前，運(yùn)維人員需要每個(gè)星期對(duì)皮托管進(jìn)行清理疏通；皮托管流速儀防堵裝置安裝完成后，該廠運(yùn)維人員只是在機(jī)組進(jìn)行B級(jí)檢修時(shí)對(duì)皮托管進(jìn)行了清理，從而降低了皮托管流速儀運(yùn)行維護(hù)周期。

圖3　安裝防堵裝置前流速曲線

圖4　安裝防堵裝置后流速曲線

從圖3看出，流速儀防堵裝置安裝前，流速基本為直線，皮托管已經(jīng)被“泥漿”完全堵塞，流速儀不正常運(yùn)行。從圖4看出，流速數(shù)據(jù)波動(dòng)較為平穩(wěn)，流速儀可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

3　結(jié)束語(yǔ)

隨著環(huán)保部門(mén)對(duì)火電廠脫硫、脫硝設(shè)施監(jiān)管的力度進(jìn)一步加大，環(huán)保設(shè)施的連續(xù)運(yùn)行、環(huán)保數(shù)據(jù)的連續(xù)性和真實(shí)性越來(lái)越受到發(fā)電企業(yè)的重視。皮托管防堵裝置可以較好的解決皮托管的堵塞問(wèn)題，從而保證皮托管流速儀的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.HJ/T 75—2007固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（試行）［S］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版，2007.

［2］王 森.煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014：137-150.

［3］封孝輝，王長(zhǎng)利.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2013：127-142.

Prevention of Pitot Tube Blocked With Compressed Air

LING Yun1，WANG Ming2，SHE Guojin2，GAO Chengming2
（1.Jiangsu Nanre Power Generation Co.Ltd.，Nanjing 210035，China；2.Jiangsu Frontier Electrical Technology Co.Ltd.，Nanjing 211102，China）

A Pitot anti-blocking device is developed，based on detailed analysis on blocking causes of Pitot velocity measuring device installed on the outlet of the limestone-gypsum flue gas desulfurization system in coal-fired power plants.The device is blown with power plant instrument compressed air，and uses Siemens S7-200 PLC to achieve timing control.Results show that the device can effectively reduce the blocking issues encountered in Pitot velocity measuring device.

pitot tube；PLC；compressed air

TP399

B

1009-0665（2015）03-0017-02

2014-11-25；

2015-02-27

凌云（1960），男，江蘇南京人，助理工程師，從事電廠設(shè)備運(yùn)行檢修工作；

王明（1981），男，江蘇南京人，助理工程師，從事電廠煙氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的研發(fā)；

佘國(guó)金（1987），男，江蘇揚(yáng)州人，助理工程師，從事電廠煙氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝調(diào)試；

高成明（1984），男，江蘇南京人，助理工程師，從事電廠煙氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝調(diào)試。