电厂粉尘测量浅谈

电厂粉尘测量浅谈

李雪松张惠侠

（华能国际电力开发公司铜川照金电厂）

一、前言

粉尘测量一直是电厂CEMS环保参数中存在问题较多的一个，随着部分电厂超净排放改造的进行，原有粉尘测量的精度已无法满足低浓度粉尘测量的需求，现场使用过程中经常性出现数据突变，或数据丢失的情况，维护量大，不可控情况多，当前大部分电厂的环保数据（排放口数据）实时上传至环保局及网调，环保数据的稳定与否直接与电厂效益密切相关，特别随着国家对环境保护的日益重视，粉尘测量的可靠性及稳定性已显得尤为重要。

本文从粉尘测量的原理、优缺点等方面进行初步探讨，特别是对超净排放后粉尘仪的选型有较好的参考意义，以下将进行分析说明。

二、当前国内粉尘测量的几种主要形式及其优缺点

在确定使用哪种粉尘仪之前，首先应对粉尘测量的几种基本原理有一个明确的认识和理解，以便更好的选择适合的粉尘仪。

当前国内粉尘测量主要有四种方式，分别为对穿式测量法、微电荷测量法、光散射法、抽取式测量法（核心测量原理同光散射法），这四种测量方法各有优缺点，适用的工况环境不同，适用的系统不同，首先我们从这四种类型的粉尘仪的原理、优缺点等方面进行简单明了的分析。

1、对穿式测量法

原理：

如图：设备用一个激光二极管（测量距离最大可到15米）作为发射端的光源，光线通过烟道发射到安装在烟道对面的反射器上，并经反射器反射后再次穿过烟道回到接收器，通过反射，光线两次通过含有烟尘的烟道，发射出的光源强度与反射回来的光强度之间存在衰减，而这种衰减是与粉尘浓度的高低存在一定的函数关系，通过这种函数关系计算得到粉尘浓度。

优点：1、在当前粉尘测量中，技术较为成熟可靠，在环境振动小及管径尺寸小的环境中使用时，测量稳定，随机组负荷变化明显。

缺点：1、安装要求高，需对侧安装，大尺寸的烟道不易对光，在震动大的环境中使用时，测量稳定性差，特别是大尺寸烟道，一点点的对光偏差，将会导致数据粉尘数据的突变。

2、当烟气中湿度大时，特别是测量湿烟气时，烟气中的水滴将对测量产生影响

3、维护量大，定期对污染镜片进行擦拭，并定期进行对光检查。

相关仪表：西克FW300/FW320、杜拉格D-R220/D-R290

2、微电荷测量法

原理：

如图：当烟气流经插入烟道的探杆时，由于粉尘颗粒对探杆的撞击及摩擦作用，导致电荷的传递，会产生微弱电流（这种微弱电流的产生由两部分组成：1粉尘对探杆直接撞击所产生的电流；2粉尘颗粒流经探杆附近区域时，探杆上产生的感应电流），通过专用的微电荷测量仪器将电流信号转换为相应的粉尘浓度信号。当粉尘浓度越高时，感应、摩擦和撞击所产生的微电荷就越强，反之亦然。

优点：1、维护量很小，拆卸容易，检查方便。

2、单侧安装，便于维护。

3、后期维护成本低。

缺点：1、不适用于静电除尘器后粉尘的测量（经静电除尘后粉尘颗粒带电，带电颗粒会对测量造成影响）。

2、烟气流速对电荷法测量产生影响，流速过低时对测量稳定性产生影响。

3、烟气中湿度过大时，对测量产生影响。

相关仪表：如：奥本3600、杜拉格D-FW231等

3、光散射法

原理：

如图：发射光源将光发射至含有粉尘的烟道中，粉尘在光的照射下会产生散射光，这种散射光的强度与烟道中粉尘的含量成正比，粉尘浓度高时，散射光强度大，粉尘浓度低时，反射光强度低。通过测量接收器对散射光强度进行检测，反射光强度的大小直接反应粉尘浓度的大小。

优点：1、此方法相对于对光式粉尘测量方式，对振动的要求较低，适用范围较广。

2、单侧安装，便于维护。

3、测量准确度高，为当前主流的粉尘测量方式。

缺点：1、定期检查光源镜片的干净程度。

2、现场人员在维护过程中，应注意静电对激光光源的损坏。

3、烟气中湿度过大时，对测量产生影响。

相关仪表：如：西克SP100、杜拉格D-R800等

4、抽取式

原理：

如图：此测量方法是基于光散射法测量原理，不同与光散射法测量之处在于其取样模式，首先将烟气通过管道抽取至加热室进行加热，除去烟气中的水分，处理后的粉尘经过测量室进行测量分析，避免了烟气中水滴对粉尘测量的影响，此测量方法多用于湿烟气的测量。

优点：1、粉尘测量不受烟气湿度影响，排除了烟气湿度对粉尘测量的影响。

2、烟气经过加热管道后，变的相对平稳，测量稳定性好。

缺点：1、定期检查取样管的堵塞情况及腐蚀情况。

2、现场安装空间要求较其它测量方式大。

3、现场人员在维护过程中，应注意静电对激光光源的损坏。

相关仪表:杜拉格D-R820、西克FWE200

5、小结

由于工业现场不可避免的存在震动，所以对光法测量，特别是大型烟道对光法测量已经逐渐淡出粉尘测量的舞台；在这四种测量方式中，前三种测量方式（对穿式测量法、微电荷测量法、光散射测量法）对水分的含量有一定的要求，当烟气中的水分含量达到一定程度时，会直接影响测量（将水滴误认为粉尘），所以在湿烟气的测量过程中，会存在干扰，当湿度特别大时，直接对粉尘测量造成不可预知的负面影响，所以在湿烟气测量中，一般选用抽取式测量方式，该系统对取样的湿烟气进行加热除湿，然后用散射法原理进行测量，避免了水分在测量过程中的干扰。由于此前一些年，环保方面对粉尘测量的要求较低，且由于完全抽取式费用昂贵，在湿烟气粉尘测量方面市场占有率较低，随着环保要求的提升，特别是众多电厂超净排放的实施，基于抽取式粉尘仪的重要性逐渐显现，应用前景良好。

三、总结及建议

当前粉尘仪品牌众多，现场实际使用情况各有优劣，但测量原理不外乎本文开头提及的四种方式。在光学测量方面，德国西克（SICK）及德国杜拉格(DURAG)产品技术成熟，有明显优势；对于微电荷测量法，要强调的是，若整个流程系统中存在静电除尘器，不建议用微电荷法，因烟气中的粉尘需要经过静电除尘器进行除尘，而除尘后的粉尘由于受到电场力的作用，变成带电颗粒，而这种带电颗粒将直接对基于微电荷测量方式的粉尘仪产生影响，虽然在大浓度粉尘测量过程中影响不是太明显，但从原理上考虑，存在不确定因素，固建议在电除尘后小浓度粉尘测量时慎重考虑微电荷法。