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淺談煙氣CO裝置在650MW機組中的應用鍋爐煙氣CO是反映火力發電廠燃煤鍋爐燃燒效率的一項重要指標，根據測量燃燒各個數據（CO2、O2、CO、CO+O2）對比，利用CO+O2數據，直接反映爐膛的燃燒狀態，可監測局部的缺氧，提供精細化燃燒，實現低氧控制，這一特性使其完全適應目前國內火力發電廠，具有極高的推廣應用價值。華潤電力（常熟）有限公司1號鍋爐通過該裝置的投運，在燃燒優化調整過程中能及時的獲得實時、準確的CO數據，顯著提高了機組運行的經濟性和安全性。

關鍵詞：一氧化碳；電化學；在線測量；燃燒效率

1 目前存在的問題

純測量煙氣O2並不能反映爐內煤粉和空氣混合狀況的好壞，即使O2足夠，若混合不好，也會使不完全燃燒損失增大。鍋爐在實際運行中，由於各種因素的影響，燃料是不可能達到完全燃燒的，煙氣中將會含有CO、H2、CH4等可燃氣體，其中，H2和CH4等氣體的含量極微可忽略不計，因此，只考慮CO即可。為了了解爐內不完全燃燒程度，以便進行燃燒調整，就需要知道煙氣中CO的含量。目前，電力企業常規的燃燒調整是通過鍋爐尾部煙道氣O2含量來調整，由於目前O2測量存在誤差，運行人員在鍋爐實際燃燒控制時，一般會設置較大的過量空氣係數，實際表現是O2偏大，這樣便造成鍋爐機組運行不經濟，主要體現在風機單耗增大、廠用電率增大、煙氣量過大、排煙損失增大、鍋爐效率降低。

綜上所述，針對目前鍋爐缺乏有效的燃燒效率監測手段，致使鍋爐運行存在爐膛高溫腐蝕、燃燒不均衡等運行問題及隱患，而傳統的以過量空氣係數為原則的燃燒控制因為長期受到負荷調整、煤種變化、煙道漏風、氣流擾動等綜合因素的影響，難以滿足現場要求，鍋爐運行存在一定的安全隱患，並且效率偏低。華潤電力（常熟）有限公司1號鍋爐為650MW機組鍋爐，2016年10月在鍋爐脫硝反應器出口煙道上安裝了2套一氧化碳裝置，該裝置由2套控制單元和2套取樣、測量單元組成，取樣、測量單元分別安裝在A、B兩側的煙道上。

2　煙氣CO裝置系統結構

該裝置由一套探頭單元、一套反吹單元和一套分析單元組成，如圖1所示。

煙氣CO在線監測裝置由樣氣處理系統、分析系統兩部分組成，樣氣處理系統應包括探頭單元、取樣單元、採樣管線、反吹單元等組成，探頭單元應確保防堵和耐磨。分析系統對所有測量數據進行分析、處理，最終計算出CO的實時值。CO值在控制單元的顯示屏上進行實時顯示，同時通過D/A模塊將4~20mA的CO量模擬信號傳送到1號機組的DCS系統。

3　煙氣CO裝置測量原理及特點

該裝置採用的是新型半固態電解質電化學傳感器測量原理，該裝置傳感器本身是一個密封的容器，由新型半固態電解質、金屬陽極和金屬陰極構成，氣體擴散進入傳感器室，經由透氣膜進入電解槽，使在電解質中被擴散吸收的氣體在規定的氧化電位下進行電位電解，根據耗用的電解電流求出其氣體的濃度。

該測量原理具有測量精度高(1ppm)，相應電化學電解質單一，CO濃度分析無干擾，零點漂移較小，雙傳感器自動校正，雙傳感器自動切換、互為備用，啟動時間短，維護量小，無需停機等優勢，而且測量結果與煤質和負荷無關，不受煤種變化、負荷變化的影響。該裝置不但解決了目前國內採用遠紅外法，激光原位法，催化燃燒法技術的CO產品存在的測量結果受粉塵，二氧化碳及可燃氣體變化影響較大的問題，同時可通過一氧化碳監測的數據來優化氧量的控制，使煤粉達到充分燃燒，從而提高燃燒效率，帶來節省燃料的效果，從而能為機組優化燃燒提供實時、準確地調整依據。

4　煙氣CO裝置測量過程

煙氣CO裝置探頭單元首先在鍋爐脫硝反應器出口煙道採集樣氣， 然後CO測量系統有一台連續運轉的取樣泵，通過採樣管以一定的流量從探頭單元中抽入樣氣。因煙道內樣氣的溫度在300℃左右，為了避免樣氣產生冷凝現象，在煙氣CO裝置探頭單元和採樣管需做伴熱，當樣氣進入機櫃內時，因樣氣溫度比較高，需降低溫度，樣氣首先由製冷器降至一定溫度。樣氣含有濕氣和酸性成分，通過過濾器將濕氣和酸性成分排除。樣氣中包含的任何顆粒物都會被精密過濾器濾除。然後由採樣泵的出口送入電化學傳感器，進行分析並在控制單元的顯示屏上進行顯示。同時由D/A模塊將4~20mA的CO含量模擬信號傳送給機組的DCS系統。在測量的過程中定時反吹，反吹單元的作用是定期對探頭進行反吹掃，確保粉塵不會堵塞探頭濾芯，反吹過程按照反吹時序依次吹掃，吹掃時序由反吹控制單元控制。反吹控制單元主要由電源、PLC等組成，並通過控制電纜與分析單元和反吹單元分別連接，反吹控制單元由分析單元給出輸入信號，輸出信號接入反吹單元，確保反吹單元按照設置好的反吹時序進行反吹掃。

5　煙氣CO裝置投運情況及效益分析

煙氣CO裝置安裝於華潤電力（常熟）有限公司1號鍋爐脫硝反應器出口煙道上，在A、B兩側煙道上各安裝了1套取樣、測量單元。

從圖上可以看出，在500MW負荷下，當A、B側煙氣O2控制在2.8%以上時，CO均未出現，而又保證了低氧運行，而當O2低於2.8%時，均有CO出現，電廠在短時間內通過增加送風使燃燒恢復了正常，通過CO和O2的同時監測，可快速了解和控制燃燒過程，並對O2控制點進行不斷修正。並且通過一段時間的運行可以了解到，該廠在500MW工況下，最佳O2控制點在2.8%左右，CO的監測在整個燃燒過程中為燃燒控制起了關鍵性的參考作用，通過CO和O2的同時測量可不斷追尋O2的更優控制點。

在實際應用中, 若僅按省煤器出口煙氣中O2進行燃燒調整, 則常常使鍋爐在較高的過量空氣下運行, 造成效率下降, 但若僅按尾部煙氣中CO濃度進行調整, 則就不能判明CO濃度升高的原因是總風量不足，還是因局部燃燒配風不良, 即使CO濃度不高, 也不能判明總風量是否合適, 所以, 兩者應相互配合, 互為補充。歸結起來, 合理的方法是, 先按O2進行粗調整, 然後以CO濃度為準進行細調, 從而達到高效率、受熱面不結渣、不腐蝕的最佳運行狀態。

裝置投運情況

該裝置的主要部件都採用了性能可靠的進口器件，裝置整體結構設計合理，維護方便，其中，探頭單元採用了獨特的防堵灰和耐磨損設計（該項設計獲得了國家專利），極大的提高了裝置運行的可靠性。自投運至今，裝置運行穩定，測量準確。

效益分析

綜上所述，電廠通過監測CO的數據進行鍋爐燃燒系統的調節和完善，是非常有必要的。原先針對於特定鍋爐設計的煙氣氧量指導值的做法有待商榷。事實上，隨着鍋爐燃燒外部條件的變化，煤種的變化及其他變量的發展，依據煙氣中風煤比的動態平衡不斷在控制過程中設定動態控制目標，再追蹤這個目標，從而達到燃燒效率的最優化。

6　結論

大型燃煤鍋爐煙氣中CO的監測是一種先進的爐內燃燒優化方法。與O2測量相比，具有取樣系統簡單，煙道漏風影響很小，反應靈敏, 能直觀判別爐內局部缺風等優點。在利用CO監測進行燃煤鍋爐燃燒優化的同時，仍應採用O2測量，以O2測量進行過量空氣的粗調整，而以CO監測進行細微的燃燒調整。

通過監測CO的數據，達到了如下效果：

（1）可通過CO監測的參考，降低富氧運行時的煙氣含氧量，從而節省送、引風機的電量；

（2）可通過CO監測的參考，減少了針對於大氣的NOx、CO、SO3排放，從而減少了脫硫、脫硝的成本；

（3）可通過CO監測的參考，優化氧量的控制，使煤粉達到充分燃燒，從而提高燃燒效率，帶來節省燃料的效果；

（4）減少了還原性氣體產生時導致的爐壁、水冷壁腐蝕，從而減少了長期維護費用。

（5）減少了還原性氣體充斥，而氧氣含量不足時，熄火停機的危險。