一氧化碳分析系统在热电厂的应用

2022-09-10

在韶钢热电站四个锅炉炉体分别安装了一氧化碳分析系统以检测锅炉内CO的浓度, 使工艺操作人员根据CO值对煤气与煤的配比进行调节, 当它们的浓度超过报警值, 中控室将采取措施, 使系统安全运行。

1 一氧化碳分析系统介绍

1.1 系统组成

一氧化碳分析系统由CO分析仪、自动控制单元、预处理单元和探头取样部分组成。

1.1.1 探头取样部分

探头主要由粒子过滤器、防护罩、温控器、主腔体构成。在抽气泵的作用下, 被测样品气由插入样品壁内的采样管进入装置的腔体, 经粉尘过滤器流向样品气出口温控器把探头温度控制在100℃~120℃使样品气中的水分不至于发生冷凝。

1.1.2 自动控制单元

采用西门子S7-200PLC控制, 带有两个扩展输出模块EM222, 有报警输出和状态指示。当“自动/维护”按钮抬起时, 自动指示灯不亮, 系统处于维护状态。按下“取样1”或“取样2”按钮, 系统手动状态下对1路或2路取样。相应的电磁阀关闭或打开, 按下“取样泵”按钮, 取样泵打开按下“吹扫1”或“吹扫2”按钮, 系统手动对1#、2#探头和管道进行吹扫。当“自动/维护”按钮按下时, 自动指示灯亮, 系统处于双路自动循环取样状态, 每30分钟装换一次, 装换时对探头和管道吹扫1分钟。

1.1.3 预处理单元

包括二次粉尘过滤、压缩机冷凝除水、自动排水和分析器校准气路切换。待测样气由采样泵连续不断的抽取, 通过取样装置取出, 通过旁通气水过滤器除水除尘后, 大部分气体被旁路放空, 小部分气体通过压缩机制冷器二次除水, 再经过膜式保护过滤器二次除尘后, 再经浮子流量计稳流, 送至分析仪进行分析, 分析结果以4m A~20m A电流信号送至控制室。

1.1.4 CO分析仪检测原理

仪器基于不分光红外线吸收测量法红外光源被加热到600℃发射出红外线, 由切光片调制成间断关束, 当切光片处于“接通”位置时, 第一层接收气室填充的待测组分吸收红外辐射能量后, 受热膨胀, 压力增大, 气流经毛细管通道流向第二层接收气室;当切关片处于“遮断”位置时, 第一层气室填充气体冷却收缩, 压力减小, 第二层接收气室的气流经毛细管道反向流回第一层气室。切光片交替通断, 气流往返流经微流量传感器, 便在检测器电桥两端产生交流波动信号, 信号幅度大小与流经传感器的气体流量成正比, 而与待测组分的浓度成反比。仪表内部有压力开关用以监视样气压力, 当压力过低时发出报警信号。

2 一氧化碳分析系统存在问题与改进

2.1 存在的问题与分析

(1) 探头过滤器易堵塞。探头过滤器易堵一是因为探头处加热棒容易损坏, 致使探头处温度很低, 低于水的露点, 样气中的水分与粉尘凝结堵塞管道;二是由于吹扫时压缩空气为管道气, 水分很大, 吹入探头也易与粉尘凝结。

(2) 分析系统的原预处理部分除尘、除水效果不理想。

(3) 抽气泵在探头堵塞的情况下, 抽气负载增强, 易造成抽气泵烧坏线圈, 已损坏多个。

2.2 改进措施

(1) 取样探头温控器依据铂电阻在探头处测量的温度通过控制加热棒电源的通断来控制探头处的温度, 由于质量的原因, 温控器易损坏造成加热棒电源一直接通使得加热棒损坏, 建议更换质量好的温控器。在仪表柜压缩空气入口前做一个中型的储气罐, 下装脱水阀, 压缩空气先经储气罐 (并且也可以防止工艺突然停气的情况下通过储气罐能正常给分析系统供气, 特别是给气动阀供气) 脱水, 再经过汽水过滤器滤除杂质和剩下的水分。最好就是把吹扫空气经加热后再吹入探头, 防止冷凝堵塞效果大增。吹扫时间可以通过增加PLC程序中定时器的时间预置值延长, 由1分钟改为3分钟, 吹扫时采用憋气式吹扫, 停5秒吹10秒, 以增加吹扫效果, 烟尘含量大时, 还可在采样管端部加装网状前置过滤器。

(2) 样气中存在水分会吸收红外线, 从而给测量造成干扰, 当水分凝结在晶片上时, 会产生较大的测量误差, 水分存在还会增强样气中腐蚀气体的腐蚀作用。所以除水很重要。采样气体要先经脱水器脱去一部分水、一级纸筒过滤器过滤 (精度为20μm) 除去样气中的粉尘杂物, 再经电子制冷器 (温度设定在5℃以下) 降温去湿后到二级纸筒过滤器过滤 (精度为10μm) 、再通过增加的水箱稳压、面积式流量计稳流后至膜式过滤器过滤 (精度为1μm) 成为具有一定流量一定压力符合分析仪分析用的干净样气。当然也可以采用干燥剂 (如硅胶、氯化钙或分子筛等吸湿, 在日常维护中, 要经常检查干燥剂是否被水饱和, 如失去脱水能力应及时更换。但各类干燥剂往往还同时吸附其他组分, 吸附量受环境温度压力变化的影响, 弄得不好反而会增大附加误差, 最好采用制冷器脱水。

(3) 在管路中装一个电接点负压表, 程序上设计探头堵塞报警, 当负压达到一定值时, 电接点压力表产生一个开关量信号, PLC通过数字量输入模块采集此信号, 马上停泵的电源, 并且打开相应的吹扫阀吹扫, 吹扫时间到后, 再开泵看负压表情况, 正常则取样不正常则继续吹扫。并迅速把信号反馈给控制室。