孫 虹 華 偉 王衛(wèi)群 黃治軍 張 磊

（江蘇方天電力技術(shù)有限公司，南京 211102）

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大型燃煤機(jī)組SCR反應(yīng)器內(nèi)煙氣采樣裝置研究

孫 虹 華 偉 王衛(wèi)群 黃治軍 張 磊

（江蘇方天電力技術(shù)有限公司，南京 211102）

摘 要：傳統(tǒng)煙氣采樣裝置已經(jīng)無法滿足當(dāng)前需求，實(shí)現(xiàn)大型燃煤機(jī)組SCR反應(yīng)器內(nèi)煙氣采樣裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以有效掌握煙氣質(zhì)量問題。本文主要對(duì)大型燃煤機(jī)組SCR反應(yīng)器內(nèi)煙氣采樣裝置的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：大型燃煤機(jī)組 SCR反應(yīng)器 煙氣采樣裝置

在大型燃煤機(jī)組SCR反應(yīng)器出口中，NOx濃度分布相對(duì)來講不均勻。因此，實(shí)施煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)單測點(diǎn)采樣，檢測結(jié)果具有較大誤差，不能夠?qū)ζ鋵?shí)施有效的檢測。為提高煙氣采集檢測質(zhì)量，需要實(shí)施大型燃煤機(jī)組SCR反應(yīng)器內(nèi)煙氣采樣裝置設(shè)計(jì)。

1 項(xiàng)目概況

一個(gè)完整的脫硝試驗(yàn)工況，需在反應(yīng)器進(jìn)出口煙道采集32點(diǎn)煙氣樣品進(jìn)行測量，時(shí)間控制在30min以內(nèi)。移動(dòng)式自動(dòng)切換快速取樣煙氣脫硝測試系統(tǒng)，用于現(xiàn)場煙氣組分（NO/O2/CO）的快速取樣測量和分析，主要由煙氣取樣裝置、中間切換箱、煙氣預(yù)處理及分析儀表等構(gòu)成。整個(gè)煙氣取樣測試過程通過一臺(tái)PC上位機(jī)進(jìn)行操作控制?？刂菩盘?hào)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)信號(hào)通過硬接線和無線傳輸?shù)姆绞竭B接至具有數(shù)據(jù)收發(fā)功能的中間數(shù)據(jù)采集控制器，然后經(jīng)上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、圖表的繪制等工作，以快速完成脫硝反應(yīng)器的進(jìn)出口截面煙氣參數(shù)的分析測量。

2 系統(tǒng)概念性說明及要求

為滿足大型燃煤機(jī)組SCR反應(yīng)器內(nèi)的煙氣采樣需求，本次系統(tǒng)煙氣取樣自動(dòng)切換分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)，見圖1。

圖1 煙氣取樣自動(dòng)切換分析系統(tǒng)示意

采樣前端放置8組32根煙氣取樣槍，分別為2m、3m、4m、5m，用于采集樣氣。每個(gè)采樣槍后端配置一個(gè)過濾系統(tǒng)，用于過濾粉塵。

32點(diǎn)統(tǒng)一匯總到取樣切換箱。取樣切換箱配有32個(gè)開關(guān)型電磁閥，每個(gè)進(jìn)口煙氣管路設(shè)1個(gè)開關(guān)型電磁閥。正常狀態(tài)下，電磁閥處于關(guān)斷狀態(tài)。抽取某個(gè)就地?zé)煔馊忧袚Q箱的煙氣時(shí)，對(duì)應(yīng)的電磁閥管路開通。32路輪流開啟，設(shè)置時(shí)間每路不超過30s，輪流采樣。

配置1套NO/O2/CO煙氣分析儀和煙氣預(yù)處理系統(tǒng)（O2順磁、CO非色散紅外、NO非色散紅外），用于測量反應(yīng)器出口低濃度NOx。此外，預(yù)處理上游煙道設(shè)1臺(tái)流量較大的進(jìn)口煙氣取樣泵（煙氣流量34L/min）抽取煙氣樣品，泵出口設(shè)煙氣旁路，接至分析儀的主路。

預(yù)處理單元內(nèi)有部件適用于標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用，所有預(yù)處理系統(tǒng)部件全部集成在一個(gè)堅(jiān)固的鋁合金手提箱中。裝備有一個(gè)雙級(jí)帕爾貼式除濕器，并配備專利產(chǎn)品射流式氣體冷熱交換器，能夠在不依賴環(huán)境溫度的條件下，迅速將采樣氣體降溫到恒定的+5℃。當(dāng)采樣氣體在除濕器降溫作用下降低至+8℃時(shí)，隔膜抽氣泵將自動(dòng)啟動(dòng)，并開始抽取經(jīng)除濕器降溫后的采樣氣體。蠕動(dòng)泵則能夠連續(xù)排放冷凝液，以確保分析儀表在長期使用中不發(fā)生任何問題。與之搭配的過濾系統(tǒng)則由帶有濕度警報(bào)系統(tǒng)的過濾類型進(jìn)行操作，以此來控制氣泵是否關(guān)閉。

最后，氣體進(jìn)入煙氣分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

3 儀器設(shè)備

3.1 設(shè)備組成

大型燃煤機(jī)組SCR反應(yīng)器內(nèi)，煙氣采樣裝置的組成部分包括鈦合金采樣管、冷凝過濾系統(tǒng)、便攜式智能煙氣換流系統(tǒng)、便攜式煙氣預(yù)處理系統(tǒng)的示波器、多功能矢量濾波器、信號(hào)處理器、信號(hào)放大器/前置器、頻譜分析儀、數(shù)字或模擬記錄存儲(chǔ)設(shè)備等，需要進(jìn)行集成。

3.2 主要技術(shù)功能

3.2.1 鈦合金采樣管

本次采用鈦合金，耐溫800℃，耐腐蝕，適合長期采樣；長度為1.5m×16根；3m×32根；內(nèi)徑為8mm；外徑為12mm；前后接口尺寸為3/8″；前后螺紋接頭全部采用全金屬接頭；所有采樣管前后可螺紋對(duì)接，見圖2所示。

圖2 鈦合金采樣管

3.2.2 冷凝過濾系統(tǒng)

采用32路獨(dú)立冷凝除塵系統(tǒng)，以保證煙氣溫度從350°迅速冷凝到常溫。32路獨(dú)立過濾系統(tǒng)，過濾精度2μm。

3.2.3 便攜式智能煙氣換流系統(tǒng)

以型號(hào)：GMS-800便攜式智能煙氣換流系統(tǒng)為例。便攜式智能煙氣換流系統(tǒng)避免了研究各處煙氣成分時(shí)反復(fù)移動(dòng)煙氣輸入管道，帶給測試人員便利。而且，本機(jī)具備三個(gè)操作模式，即就地手動(dòng)操作（MAN）、自動(dòng)操作（AUTO）和遠(yuǎn)程操作（REM），使煙氣換流系統(tǒng)更加智能化、人性化。此外，該儀器體積小巧，系統(tǒng)構(gòu)成簡單，是適合便攜應(yīng)用的新產(chǎn)品。

本機(jī)配有32路輸入，1路輸出，并且每個(gè)時(shí)間最多有1路通路。示意圖見圖3。

圖3 便攜式智能煙氣換流系統(tǒng)

技術(shù)要求：（1）電源：220V；（2）接口：通訊接口，一進(jìn)一出；（3）溫度：0℃～65℃；（4）反沖洗承受壓力：正壓，0.5MPa；（5）CH1～CH32：共計(jì)32個(gè)通道，為32個(gè)位置的煙氣入口，OUT口為煙氣出口，能夠同時(shí)滿足下面四種檢測模式，詳情見圖4。

圖4 便攜式智能煙氣換流系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.2.4 便攜式煙氣預(yù)處理系統(tǒng)

PSS-6/3-P氣體預(yù)處理單元裝備有一個(gè)雙極帕爾貼式除濕器，并配備專利產(chǎn)品射流式氣體冷熱交換器，能夠在不依賴環(huán)境溫度的條件下迅速將采樣氣體降溫在恒定+5℃。當(dāng)采樣氣體在除濕器降溫作用下降低于+8℃時(shí)，隔膜抽氣泵將自動(dòng)啟動(dòng)，并開始抽取經(jīng)除濕器降溫后的采樣氣體。蠕動(dòng)泵則能夠連續(xù)排放冷凝液，確保分析儀表在長期使用中不發(fā)生任何問題。PSS-6/3中，裝備有過濾精度為2μm的過濾器、0.1μm的精細(xì)過濾器和CLF-5氣溶膠過濾器，以用來過濾樣氣中的雜質(zhì)。

技術(shù)特點(diǎn)：

（1）德國M&C公司專利式壓縮機(jī)式雙級(jí)射流冷凝器，配備數(shù)顯溫度控制器，處理氣體量大，可達(dá)300 Nl/h。

（2）冷凝量達(dá)144KJ/h，冷凝均勻，速度快，除濕效果好。

（3）采用2μm、0.1μm雙級(jí)精細(xì)過濾器，除塵效率可達(dá)99.99%。

（4）大功率防腐蝕抽氣泵，抽力可達(dá)9 L/min，可滿足多點(diǎn)采樣試驗(yàn)。

（5）專業(yè)的濕度報(bào)警控制器及自動(dòng)連鎖保護(hù)裝置。

（6）適用于較高的環(huán)境溫度，適合戶外使用。

（7）15分鐘的系統(tǒng)預(yù)熱時(shí)間。

（8）緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，輕便、安全、可靠，可與多種煙氣分析儀結(jié)合使用。

技術(shù)參數(shù)：（1）抽力：9 L/min，壓力范圍：8mbar～1bar；（2）采樣氣體出口露點(diǎn)溫度：工廠設(shè)置+5℃，0℃～20℃可調(diào)。射流式氣體冷熱交換器，能夠在不依賴環(huán)境溫度的條件下，迅速將采樣氣體降溫在恒定+5℃；（3）采樣氣體入口溫度：最高溫度180℃，不銹鋼穿板直通接頭；（4）采樣氣體入口露點(diǎn)溫度：最高溫度80℃；（5）冷凝氣體流量：最大300NL/hr；（6）環(huán)境溫度：+5℃～+50℃；（7）存儲(chǔ)溫度：-25℃～+65℃，壓力0.2bar～1.5bar；（8）除濕器功率：最大功率50W；ECM-2G雙級(jí)帕爾貼除濕器，具有先進(jìn)的除濕制冷功能；（9）除水效果：雙級(jí)SR25.2蠕動(dòng)泵除水，蠕動(dòng)速率10r/m，能夠?qū)⒗淠炫懦觯唬?0）濕度報(bào)警系統(tǒng)：采用LA1.4濕度報(bào)警器，LA1S濕度報(bào)警系統(tǒng)。如果冷凝

水無法達(dá)到入表要求，將自動(dòng)切斷抽氣泵電源，從而更好地保護(hù)后續(xù)儀表；（11）過濾裝置：儀器采用三級(jí)過濾（2μm濾器FP-2T、0.1μm過濾器FP-0.1GF以及氣溶膠過濾器CLF-5，除酸霧效果達(dá)到99.9999%），保證采樣氣體的潔凈，以確保不會(huì)損傷后續(xù)分析儀器。

4 結(jié)語

綜上所述，通過以上改良設(shè)計(jì)，大型燃煤機(jī)組SCR反應(yīng)器內(nèi)煙氣采集質(zhì)量均得到顯著改善，顯著提高了煙氣檢測準(zhǔn)確性，有助于促進(jìn)大型燃煤機(jī)組的環(huán)保發(fā)展。

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Research on Flue Gas Sampling Device in SCR Reactor of Large Scale Coal Fired Power Plant

SUN Hong,HUA Wei,WANG Weiqun,HUANG Zhijun,ZHANG Lei
(Jiangsu Fa ngtian Power Technology Co. Lt d., Nanjing 211102)

Abstract:In the proces s of coordinated development of economy and environment, the government has paid more and more attention to the emission of coal-fire d units, the traditional flue gas sampling device has been unable to m eet the current dem and, so it is necessary t o realize the optimization design of flue gas sampli ng device in SCR reactor of large coal-fired units to effectively control the quality of flue gas. This paper discusses the design of the flue gas sampling device in the SCR reactor of large coal fired power plant.

Key words:Large coal-f ired units, SCR reactor, Fl ue gas sampling device