磨(mo)煤機(ji)內部(bu)CO氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)分(fen)布(bu)是均勻的(de)(de)(de)(de)，而溫度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)分(fen)布(bu)是不(bu)均勻的(de)(de)(de)(de)，CO氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)(du)(du)變(bian)化比溫度(du)(du)(du)更能真實、全(quan)面反應磨(mo)煤機(ji)內部(bu)的(de)(de)(de)(de)燃燒情(qing)況。事實上CO氣(qi)體(ti)濃(nong)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加往往發生(sheng)在可視煙火前的(de)(de)(de)(de)1.5h左右，因此在局部(bu)溫度(du)(du)(du)開(kai)始(shi)發生(sheng)明顯(xian)變(bian)化之(zhi)前，磨(mo)煤機(ji)的(de)(de)(de)(de)CO氣(qi)體(ti)濃(nong)度(du)(du)(du)監測是防止磨(mo)煤機(ji)著(zhu)火或爆炸的(de)(de)(de)(de)有效(xiao)手段(duan)。

《DLT5203-2005火力發(fa)電廠(chang)煤(mei)和制粉系統(tong)防爆(bao)設計技術規程》要求：燃燒(shao)爆(bao)炸感度和揮發(fa)分較高的煙煤(mei)和褐(he)煤(mei)采用中速磨(mo)或雙進雙出磨(mo)煤(mei)機(ji)直吹(chui)式(shi)制粉系統(tong)時，宜設置磨(mo)煤(mei)機(ji)CO氣(qi)體濃度監測設備——CO氣(qi)體分析儀。

同時，由于磨煤機出(chu)口煙(yan)氣成分復(fu)雜，除了(le)SO2、NOx、CO、CO2、O2等(deng)氣體成分外(wai)，還含有(you)(you)大量的水分與(yu)(yu)粉塵，水分對CO濃(nong)(nong)度的測(ce)量結果有(you)(you)影響，且煙(yan)氣粉塵顆粒較大，極易(yi)堆(dui)積堵塞管(guan)路(lu)，致使CO分析儀器不能正常(chang)工作甚至故障，因此，在(zai)進行樣(yang)氣濃(nong)(nong)度測(ce)量前，需對取樣(yang)煙(yan)氣進行除塵、脫水預處理，保證磨煤機出(chu)口CO濃(nong)(nong)度監(jian)測(ce)的連(lian)續(xu)性與(yu)(yu)可(ke)靠性。

1探頭伴熱與反吹系統

近年來，對磨(mo)煤機出口(kou)煙(yan)氣(qi)取(qu)(qu)樣(yang)大(da)部分(fen)采用直(zhi)(zhi)接(jie)抽(chou)取(qu)(qu)法(fa)，直(zhi)(zhi)接(jie)抽(chou)取(qu)(qu)法(fa)又可(ke)(ke)分(fen)為(wei)冷(leng)-干直(zhi)(zhi)接(jie)抽(chou)取(qu)(qu)和熱-濕直(zhi)(zhi)接(jie)抽(chou)取(qu)(qu)。根(gen)據我(wo)國排放標準，要求煙(yan)氣(qi)濃度以標態干基為(wei)準，因此冷(leng)-干直(zhi)(zhi)接(jie)抽(chou)取(qu)(qu)法(fa)成為(wei)我(wo)國煙(yan)氣(qi)取(qu)(qu)樣(yang)監(jian)測(ce)主導。典(dian)型(xing)的冷(leng)-干直(zhi)(zhi)接(jie)抽(chou)取(qu)(qu)法(fa)包括取(qu)(qu)樣(yang)探(tan)頭(tou)(tou)(tou)、取(qu)(qu)樣(yang)管(guan)線(xian)、過(guo)濾(lv)、除(chu)濕系(xi)統和采樣(yang)泵等部分(fen)，其中探(tan)頭(tou)(tou)(tou)與(yu)過(guo)濾(lv)分(fen)別可(ke)(ke)對粉(fen)塵(chen)進行一級過(guo)濾(lv)與(yu)二級過(guo)濾(lv)，除(chu)濕系(xi)統則用于(yu)對樣(yang)氣(qi)的冷(leng)凝脫(tuo)水，由于(yu)整套(tao)預(yu)處(chu)理系(xi)統中除(chu)塵(chen)與(yu)脫(tuo)水最為(wei)關鍵，所以其核心(xin)部件(jian)(jian)為(wei)探(tan)頭(tou)(tou)(tou)除(chu)塵(chen)取(qu)(qu)樣(yang)和除(chu)濕系(xi)統，做好這兩(liang)種(zhong)預(yu)處(chu)理部件(jian)(jian)的選型(xing)，可(ke)(ke)保(bao)證磨(mo)煤機出口(kou)CO濃度測(ce)量結果(guo)的可(ke)(ke)靠性。

由于煙氣(qi)(qi)中含有大量的水(shui)分與粉塵(chen)，通過(guo)采樣(yang)探頭(tou)對煙氣(qi)(qi)進行取樣(yang)時，如若不采取措施，高溫煙氣(qi)(qi)中的水(shui)分遇冷發(fa)生(sheng)凝結，并(bing)與樣(yang)氣(qi)(qi)處理過(guo)程中所(suo)沉積(ji)下來(lai)的粉塵(chen)接觸，極易造成(cheng)結垢堵塞，致(zhi)使探頭(tou)無法(fa)正常工作甚(shen)至損壞。

針對探頭堵塞(sai)問題，一般建議在(zai)取(qu)樣(yang)探頭中(zhong)(zhong)采(cai)用加熱(re)器與(yu)反吹系(xi)統。因此，目(mu)前最適用于(yu)高粉塵(chen)(chen)、高溫(wen)度磨煤機出(chu)口煙氣(qi)的(de)采(cai)樣(yang)探頭一般需由(you)取(qu)樣(yang)管、濾(lv)芯、加熱(re)器、反吹系(xi)統構(gou)成。探頭通過(guo)(guo)取(qu)樣(yang)管采(cai)集管路中(zhong)(zhong)的(de)樣(yang)氣(qi)，濾(lv)芯對樣(yang)氣(qi)的(de)粉塵(chen)(chen)進(jin)(jin)行(xing)一級過(guo)(guo)濾(lv)后(hou)，利用加熱(re)器對樣(yang)氣(qi)進(jin)(jin)行(xing)加熱(re)，使(shi)煙氣(qi)溫(wen)度控制(zhi)在(zai)150~200℃間，保(bao)證在(zai)露點(dian)溫(wen)度之上，防(fang)止樣(yang)氣(qi)出(chu)現凝結。對于(yu)樣(yang)氣(qi)處理過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)所沉(chen)積下來的(de)粉塵(chen)(chen)，設置內反吹系(xi)統對探頭進(jin)(jin)行(xing)吹掃，清除探頭濾(lv)芯中(zhong)(zhong)的(de)粉塵(chen)(chen)，可有效防(fang)止探頭出(chu)現堵塞(sai)。

采樣探頭結構原理圖

2半導體(ti)制(zhi)冷與(yu)壓縮式制(zhi)冷

除(chu)濕系(xi)統(tong)主要作用(yong)是(shi)將(jiang)煙氣中的水(shui)蒸氣去除(chu)，一(yi)般由冷(leng)凝(ning)器(qi)、采(cai)樣泵、蠕動泵和(he)相關(guan)(guan)的報(bao)警和(he)控制(zhi)(zhi)部件(jian)構(gou)成，而最關(guan)(guan)鍵的部件(jian)是(shi)冷(leng)凝(ning)器(qi)，目前(qian)冷(leng)卻除(chu)濕法是(shi)最常見(jian)的冷(leng)凝(ning)器(qi)除(chu)濕方(fang)法。冷(leng)卻除(chu)濕要求快速(su)將(jiang)水(shui)蒸氣冷(leng)凝(ning)，以(yi)免煙氣和(he)冷(leng)凝(ning)水(shui)接觸，影響CO濃(nong)度測量的結果。同時，為避免冷(leng)凝(ning)水(shui)結冰，通常采(cai)用(yong)半(ban)導體制(zhi)(zhi)冷(leng)或壓(ya)縮機制(zhi)(zhi)冷(leng)將(jiang)冷(leng)凝(ning)溫度控制(zhi)(zhi)在3~5℃。

半導體(ti)制冷是(shi)以一(yi)塊N型(xing)和一(yi)塊P型(xing)半導體(ti)用導體(ti)連接并通(tong)以電(dian)(dian)流(liu)，形成冷熱(re)(re)端(duan)，電(dian)(dian)流(liu)越大(da)，溫(wen)(wen)差越大(da)，調(diao)節電(dian)(dian)流(liu)大(da)小即可控制制冷溫(wen)(wen)度；壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)制冷的則是(shi)將制冷劑(ji)蒸汽經壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)后，在冷凝(ning)器中液化并放出熱(re)(re)量，進入(ru)干燥器脫水(shui)，一(yi)般由壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)制冷裝置、溫(wen)(wen)控裝置、制冷腔(qiang)體(ti)、熱(re)(re)交(jiao)換管(guan)(guan)(guan)構(gou)成，有(you)時也(ye)采(cai)(cai)用兩級(ji)熱(re)(re)交(jiao)換管(guan)(guan)(guan)，在兩級(ji)熱(re)(re)交(jiao)換管(guan)(guan)(guan)之間(jian)增加一(yi)個采(cai)(cai)樣泵，從(cong)一(yi)級(ji)熱(re)(re)交(jiao)換管(guan)(guan)(guan)加壓(ya)(ya)向第二級(ji)熱(re)(re)交(jiao)換管(guan)(guan)(guan)傳送樣氣，樣氣在氣壓(ya)(ya)下，水(shui)分子(zi)從(cong)液體(ti)表面逃逸蒸發更為困難，比在大(da)氣壓(ya)(ya)力下冷凝(ning)除濕效果更好。

冷凝器一般要根據其制冷能力與脫水效果進行選型，而半導體制冷與壓縮機制冷方法作為目前冷凝器最為核心的制冷脫水技術，且出口露點溫度與冷凝溫度、脫水效果息息相關，因此，對比兩種技術在不同環境溫度下，磨煤機CO濃度監測(ce)中出(chu)口露(lu)點溫度變化是關(guan)鍵。而半導(dao)體與(yu)壓縮機冷(leng)凝器的(de)制冷(leng)能力與(yu)脫水效果在不同環境溫度下表(biao)現具有(you)明(ming)顯(xian)差異。

入口(kou)Td:40℃，流量為2NL/min

壓(ya)縮機與半導(dao)體冷(leng)凝器出口露(lu)點隨溫度變化曲線圖(tu)

分析與結(jie)論 

①隨著環境(jing)(jing)溫度的升高，半導體冷凝器脫水后的含濕量不斷(duan)提高，環境(jing)(jing)溫度高于40℃，脫水效率(lv)明顯下(xia)降，壓(ya)縮機冷凝器在環境(jing)(jing)溫度55℃依然保持較高的脫水率(lv)。

②半導體的冷(leng)卻溫度(du)控制(zhi)(zhi)一(yi)般不采用(yong)PID閉(bi)環調節(jie)方式，會(hui)在一(yi)個(ge)較(jiao)大的溫度(du)范圍內波動（比如2~8℃），壓(ya)縮機可(ke)通過PID閉(bi)環調節(jie)方式精(jing)確控制(zhi)(zhi)制(zhi)(zhi)冷(leng)溫度(du)在3℃±1℃甚至±0.5℃，相比較(jiao)壓(ya)縮機的冷(leng)卻效果會(hui)更理想。

綜上所述，對多水(shui)分、高溫條件下磨煤機(ji)(ji)出口CO濃度進行實時在線監測時，建議優先選擇壓(ya)縮機(ji)(ji)制(zhi)冷，保證磨煤機(ji)(ji)取樣煙(yan)氣的冷卻與脫水(shui)效果。

3結論(lun)

在對(dui)磨(mo)煤(mei)機出(chu)(chu)口(kou)高(gao)粉塵(chen)、多水分(fen)、高(gao)溫煙氣CO濃(nong)度進行實(shi)時在線監測時，樣(yang)(yang)氣預處理系統建議采(cai)用配備加熱器與(yu)反吹的采(cai)樣(yang)(yang)探頭，以(yi)防止堵(du)塞；并選擇壓縮機制冷對(dui)樣(yang)(yang)氣進行冷卻與(yu)脫水，消除水分(fen)對(dui)檢(jian)測結果的影(ying)響(xiang)。可(ke)保證(zheng)磨(mo)煤(mei)機出(chu)(chu)口(kou)CO濃(nong)度監測的連續性(xing)與(yu)可(ke)靠性(xing)。

在線氣體分析系統TK-2000磨煤機紅外線(xian)、熱(re)導、電(dian)化學(xue)傳感技(ji)術壽(shou)命長(chang)、系(xi)(xi)統(tong)維護(hu)少；IP65系(xi)(xi)統(tong)防護(hu)等(deng)級，采(cai)樣探頭配備伴(ban)熱(re)、反吹(chui)功(gong)能，可避(bi)免粉塵進(jin)入系(xi)(xi)統(tong)；搭載壓縮機(ji)冷凝器(qi)，配置系(xi)(xi)統(tong)渦流制冷降溫(wen)，避(bi)免環(huan)境溫(wen)度(du)超(chao)過45℃冷凝器(qi)失(shi)效。十分適用于高(gao)粉塵、多水分、高(gao)溫(wen)條(tiao)件下磨煤(mei)機(ji)CO氣體(ti)監測需(xu)求，當CO濃度(du)達(da)到限制時報警，可提醒運行人員注意及時采(cai)取措施(shi)，防止(zhi)磨煤(mei)機(ji)著火或(huo)爆炸，保證工藝現場(chang)安全。