大型燃煤機組SCR反應器內煙氣采樣裝置研究

孫 虹 華 偉 王衛群 黃治軍 張 磊

（江蘇方天電力技術有限公司，南京 211102）

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大型燃煤機組SCR反應器內煙氣采樣裝置研究

孫 虹 華 偉 王衛群 黃治軍 張 磊

（江蘇方天電力技術有限公司，南京 211102）

摘 要：傳統煙氣采樣裝置已經無法滿足當前需求，實現大型燃煤機組SCR反應器內煙氣采樣裝置的優化設計，以有效掌握煙氣質量問題。本文主要對大型燃煤機組SCR反應器內煙氣采樣裝置的設計問題進行探討。

關鍵詞：大型燃煤機組 SCR反應器 煙氣采樣裝置

在大型燃煤機組SCR反應器出口中，NOx濃度分布相對來講不均勻。因此，實施煙氣排放連續監測系統單測點采樣，檢測結果具有較大誤差，不能夠對其實施有效的檢測。為提高煙氣采集檢測質量，需要實施大型燃煤機組SCR反應器內煙氣采樣裝置設計。

1 項目概況

一個完整的脫硝試驗工況，需在反應器進出口煙道采集32點煙氣樣品進行測量，時間控制在30min以內。移動式自動切換快速取樣煙氣脫硝測試系統，用于現場煙氣組分（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、煙氣預處理及分析儀表等構成。整個煙氣取樣測試過程通過一臺PC上位機進行操作控制。控制信號、試驗數據信號通過硬接線和無線傳輸的方式連接至具有數據收發功能的中間數據采集控制器，然后經上位機進行數據處理、圖表的繪制等工作，以快速完成脫硝反應器的進出口截面煙氣參數的分析測量。

2 系統概念性說明及要求

為滿足大型燃煤機組SCR反應器內的煙氣采樣需求，本次系統煙氣取樣自動切換分析系統設計，見圖1。

圖1 煙氣取樣自動切換分析系統示意

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。每個采樣槍后端配置一個過濾系統，用于過濾粉塵。

32點統一匯總到取樣切換箱。取樣切換箱配有32個開關型電磁閥，每個進口煙氣管路設1個開關型電磁閥。正常狀態下，電磁閥處于關斷狀態。抽取某個就地煙氣取樣切換箱的煙氣時，對應的電磁閥管路開通。32路輪流開啟，設置時間每路不超過30s，輪流采樣。

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

預處理單元內有部件適用于標準應用，所有預處理系統部件全部集成在一個堅固的鋁合金手提箱中。裝備有一個雙級帕爾貼式除濕器，并配備專利產品射流式氣體冷熱交換器，能夠在不依賴環境溫度的條件下，迅速將采樣氣體降溫到恒定的+5℃。當采樣氣體在除濕器降溫作用下降低至+8℃時，隔膜抽氣泵將自動啟動，并開始抽取經除濕器降溫后的采樣氣體。蠕動泵則能夠連續排放冷凝液，以確保分析儀表在長期使用中不發生任何問題。與之搭配的過濾系統則由帶有濕度警報系統的過濾類型進行操作，以此來控制氣泵是否關閉。

最后，氣體進入煙氣分析儀進行數據采集。

3 儀器設備

3.1 設備組成

大型燃煤機組SCR反應器內，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、便攜式智能煙氣換流系統、便攜式煙氣預處理系統的示波器、多功能矢量濾波器、信號處理器、信號放大器/前置器、頻譜分析儀、數字或模擬記錄存儲設備等，需要進行集成。

3.2 主要技術功能

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接，見圖2所示。

圖2 鈦合金采樣管

3.2.2 冷凝過濾系統

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

3.2.3 便攜式智能煙氣換流系統

以型號：GMS-800便攜式智能煙氣換流系統為例。便攜式智能煙氣換流系統避免了研究各處煙氣成分時反復移動煙氣輸入管道，帶給測試人員便利。而且，本機具備三個操作模式，即就地手動操作（MAN）、自動操作（AUTO）和遠程操作（REM），使煙氣換流系統更加智能化、人性化。此外，該儀器體積小巧，系統構成簡單，是適合便攜應用的新產品。

本機配有32路輸入，1路輸出，并且每個時間最多有1路通路。示意圖見圖3。

圖3 便攜式智能煙氣換流系統

技術要求：（1）電源：220V；（2）接口：通訊接口，一進一出；（3）溫度：0℃～65℃；（4）反沖洗承受壓力：正壓，0.5MPa；（5）CH1～CH32：共計32個通道，為32個位置的煙氣入口，OUT口為煙氣出口，能夠同時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設計

3.2.4 便攜式煙氣預處理系統

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

技術特點：

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

（2）冷凝量達144KJ/h，冷凝均勻，速度快，除濕效果好。

（3）采用2μm、0.1μm雙級精細過濾器，除塵效率可達99.99%。

（4）大功率防腐蝕抽氣泵，抽力可達9 L/min，可滿足多點采樣試驗。

（5）專業的濕度報警控制器及自動連鎖保護裝置。

（6）適用于較高的環境溫度，適合戶外使用。

（7）15分鐘的系統預熱時間。

（8）緊湊的結構設計，輕便、安全、可靠，可與多種煙氣分析儀結合使用。

技術參數：（1）抽力：9 L/min，壓力范圍：8mbar～1bar；（2）采樣氣體出口露點溫度：工廠設置+5℃，0℃～20℃可調。射流式氣體冷熱交換器，能夠在不依賴環境溫度的條件下，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）采樣氣體入口露點溫度：最高溫度80℃；（5）冷凝氣體流量：最大300NL/hr；（6）環境溫度：+5℃～+50℃；（7）存儲溫度：-25℃～+65℃，壓力0.2bar～1.5bar；（8）除濕器功率：最大功率50W；ECM-2G雙級帕爾貼除濕器，具有先進的除濕制冷功能；（9）除水效果：雙級SR25.2蠕動泵除水，蠕動速率10r/m，能夠將冷凝水更快排出；（10）濕度報警系統：采用LA1.4濕度報警器，LA1S濕度報警系統。如果冷凝

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

4 結語

綜上所述，通過以上改良設計，大型燃煤機組SCR反應器內煙氣采集質量均得到顯著改善，顯著提高了煙氣檢測準確性，有助于促進大型燃煤機組的環保發展。

參考文獻

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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