工業爐窯高溫取樣探頭開發與應用

丁劍劍，夏忠華

（1.江蘇優士化學有限公司；2.揚州旭升電氣設備有限公司，江蘇 揚州 225000）

本項目是針對工業爐窯（如焙燒爐）所產生的高溫、高濕、高粉塵以及高腐蝕性的煙氣取樣分析，一般電伴熱取樣探頭（伴熱溫度≤180℃，過濾精度≥2μm）在使用時極易堵塞、且難以清理維護的難題而開發的HSB1.14.006型高溫取樣探頭。

1 主要特點

（1）采用耐高溫、耐腐蝕、高過濾精度的SiC（碳化硅）陶瓷濾芯作為其核心過濾部件，過濾精度：0.3μm。

（2）帶精確控溫的鑄鋁電加熱塊伴熱，使探頭過濾腔體溫度可長期恒定在400℃以內所設定的某一任意溫度值。

（3）獨特的內加熱棒設計保證通過濾芯后的低沸點雜質也不會冷凝。

（4）創新的螺紋鎖扣結構設計方便探頭濾芯組件的拆卸與更換。

（5）取樣探桿外包帶保溫層的法蘭套筒，使整個取樣過程無冷點。

（6）配有內外反吹口，可實現過濾器的表面及內部的反吹自清洗，大大降低維護量。

2 產品分析

HSB1.14.006高溫取樣探頭主要面向會產生高溫，易冷凝、高粉塵以及高腐蝕性的工業爐窯煙氣分析的采樣，

可將99%以上的固體顆粒物直接濾除，可使水蒸汽、硫蒸汽、銨鹽、焦油重烴等易冷凝雜質汽化，從而實現煙氣中固體顆粒物雜質與易冷凝雜質分離去除，因此完全杜絕了這兩種雜質混合后堵塞過濾器芯的可能性，大大增強了煙氣樣品的凈化效果，減輕后續預處理的壓力，保證了整個煙氣分析系統的長期穩定的可靠運行。

3 高溫探頭產品特征比較分析

3.1 與同類電伴熱取樣探頭產品比較（表1）

表1

3.2 與其他非電伴熱型取樣探頭比較（表2）

表2

4 產品結構與功能設計指標 ：

4.1 外觀結構圖（圖1）

4.2 結構組成

（1）探頭濾芯組件。由端蓋、多孔內骨架、石墨墊片（涂高溫密封膠）通過螺紋絲口壓緊形成一體，方便拆卸更換。

（2）探頭濾芯腔。內置探頭濾芯，端口焊接法蘭與工藝采樣點對接，腔壁上焊接有外反吹氣接口。

（3）探頭外加熱器。哈弗式鑄鋁加熱器，環抱于探頭濾芯腔外進行高溫伴熱。

圖1 探頭頂腔通過螺紋鎖扣與探頭法蘭連接

（4）探頭頂腔。探頭濾芯過濾后的氣體流體腔體，外壁上焊接有內反吹氣接口、樣氣出口，最頂端有內加熱棒插入口，并開有測溫口用于腔內的溫度控制。前端的絲口用于與探頭濾芯組件的對接。

（5）內加熱棒。維持煙氣經探頭濾芯過濾后的氣體溫度，防止低沸點雜質冷凝。

（6）取樣探桿。耐高溫不銹鋼無縫鋼管，前段深入爐膛，爐體外的部分至于帶保溫層的法蘭套筒中，整根探桿無冷點。

4.3 結構組成創新點

（1）探頭頂腔與探頭濾芯腔的連接采用了螺紋鎖扣壓緊密封設計，在使用專用工具的作用下，實現了方便的拆裝，從而使探頭濾芯組件的更換工作變得輕松簡單。

（2）采用外加熱塊加熱為主，內加熱棒加熱為輔的設計，使低沸點雜質在經探頭濾芯都處在汽化的狀態，從而實現了固體顆粒物與低沸點雜質的真正分離，大大提高煙氣凈化效果與探頭使用壽命。

（3）伸出煙道外的取樣探桿外與法蘭套筒之間填充耐高溫保溫棉，使整個采樣煙氣流通過程無冷點，使整個探頭杜絕了因某處降溫冷凝而堵塞的可能。

5 問題和總結

在此項產品開發、試驗、應用過程中，最突出的問題如下。

（1）探頭濾芯高溫下的密封問題，為了解決此問題，將探頭濾芯配上了端蓋、多孔內骨架，將原來單靠石墨墊片密封改為石墨墊片涂高溫密封膠共同密封的方式，優勢互補，徹底解決老化、漏灰問題。

（2）螺紋鎖扣下的密封墊高溫密封問題，在試制過程中，使用了石棉墊片、柔性膨脹石墨墊片2種材料（耐溫均可達400℃），結果發現柔性膨脹石墨墊片柔韌性好，且在高溫下（300～400℃）會有膨脹效果從而增強密封效果，故使問題得到徹底解決。