脱硝在线烟气监测CEMS取样装置连接方式改造

1、实施背景

河北大唐国际张家口热电有限责任公司位于河北省张家口市，地处蒙古高原与华北平原的过渡带，西距山西大同约180km，北靠内蒙，南距北京约199km，是河北省联系京、晋、蒙的中心城市。

厂址自然标高在693m～703m之间，场地开阔，地势较为平坦。燃煤供热机组2×300MW，脱硫、脱硝同步建设。每台锅炉脱硝系统采用选择性催化还原工艺（SCR）, 在A、B 空预器入口、出口之间分别布置了1套美国热电公司的稀释法分析仪表监测系统。

脱硫系统采用“石灰石-石膏”湿法烟气脱硫技术, 一炉两塔配置。烟气排放连续监测系统（CEMS）实时连续测定烟气中的污染物浓度（SO2、NOx、O2、烟尘等）和烟气参数（温度、压力、流量、湿度等）, 并向河北省市环保局和冀北电网公司实时传送监测数据, 作为污染物排放收费和环保电价的核算依据, 受多方面关注。

NOx控制调整在炉侧，机组出口排放监测系统在脱硫塔出口，因此减少NOx 的测量误差,提高测量数据的准确性是十分必要的。

改造前探头与探杆连接方式如图一所示，探头与探杆之间密封通过橡胶圈实现。由于脱硝系统中的烟气中含有NO、NO2、水蒸气、NH3、和SO2等，烟气在反应过程中可能生成酸或者碱以及强酸弱碱盐等物质，充斥探头整个腔室，工作环境恶劣。

采样探头和采样杆密封、连接装置置于紧贴烟道控制箱内，探杆、滤网、影响小孔定期清扫需拆除探头造成的磨损以及密封圈自身的工作环境均会使其变形和腐蚀，影响其正常使用寿命，引起仪表测量误差，增大日常维护工作量。

图一：改造前探杆与探头连接方式

2、技术方案

为了解决上述问题, 我们经过详细调研和分析, 确定设计并采用一种新型的探头、探杆密封连接装置，对1号机组脱硝 SCR B侧入口烟道取样连接装置连接方式进行改造。

2.1技术理念

改造后便于日常维护，减小工作量，且能保证探杆连接处的密封性，同时造价低廉，实用性强。

2.2连接部分外移

考虑到脱硝CEMS日常故障现象多种多样，包括探头过滤器积尘、损坏，探杆前端部分附着大量粉尘物致使堵塞，管路有水汽，密封效果差空气漏入，仪器自身故障等，并不是所有故障都需要分离采样探头和采样杆。

如日常仪器测量偏低，趋近于0时，检查仪器，零点、满度标定正常，多数都是探杆前端部分堵塞或中间部分受烟气冲刷破损所致，甚至滤筒积尘严重，烟气无法通过会导致标定异常

当上述情况发生时，只需把探杆部分或探头部分拆除，更换滤筒、清理探杆即可。原设计连接方式二者为一体，分离时势必会影响连接密封性，需重新清理胶圈凹槽。

为此，我们想到把探头和探杆连接部分外移，移出探头腔室。将短接和探头腔室浇筑为一体，连接件设置在腔室外，连接探杆和短接。由于连接部分在烟道外，既便于日常拆装，又可以保证探头短接和连接部分不受烟道内烟气冲刷，影响使用寿命。

探头整体浇筑保证了测量系统的密封性。改造后探杆与探头连接方式如下图二所示：

图二：改造后探杆与探头连接方式

2.3密封方式选择

鉴于脱硝CEMS测量探头腔室工作环境温度高，接近330℃，橡胶密封圈在高温下加热易变性，且日常维修时存在拉伸、撕扯、强磨损的情况，而橡胶密封圈的抗张度和抗撕裂强度机械性能较差，适合做静密封使用，我们决定对密封方式进行改造。

经大家集体讨论、并查阅资料对比后，我们选择了刚性细螺纹活接头连接，它是一种可拆的固定连接，具有结构简单、连接可靠、拆装方便的优点，可以承受拉、压双向作用力，耐高温性能好，并且加工简单，造假低廉，普及性能强。

3、系统投入运行

在系统投入前, 所有管道、接头连接处要仔细检查, 并做严密性试验, 保证系统严密无泄漏, 即便是轻微的泄露也会影响CEMS测量的准确性。

由于连接部分外移，需考虑到控制箱柜门可以紧扣，探杆的固定方式不受影响。投入运行时，对仪器进行零点、满度以及线性标定，保证误差满足要求。

4、应用效果

脱硝在线烟气监测CEMS取样装置连接方式改造系统设计合理、结构简单, 维护量小。自 2018 年 04月 05日至今, 该系统在我公司1号机组一直投入运行, 彻底解决了以往CMES 系统测量探头和探杆分离互相影响、密封圈拆装磨损更换频繁、受工作环境影响严重的问题, 解决了困扰已久的难题。图3 是系统自投运后1号炉脱硝A、B侧入口NOX对比情况。

图3 改造后1号炉脱硝A、B侧入口NOX对比情况。

5、结语

综上所述，脱硝在线烟气监测CEMS取样装置改造达到了预期效果, 确保烟气取样连接装置的密封性, 保证了脱硝入口 NOx 测量的准确性。

有利于脱硝系统的供氨的准确调整, 有效避免了氨逃逸浓度过大时给下游的空预器等设备带来了不利影响,为脱硫出口NOX达标排放提供了前提保障， 对其他同类型机组具有重要的参考价值和指导意义。