烟气脱硝系统CEMS烟气采样装置技术改造

（浙江浙能兰溪发电有限责任公司，浙江兰溪321100）

烟气脱硝系统CEMS烟气采样装置技术改造

黄建伟，竹小锋

（浙江浙能兰溪发电有限责任公司，浙江兰溪321100）

燃煤发电厂历来被视为大气污染物的主要来源，氮氧化物的排放更是大气污染物的重要指标之一。浙能兰溪发电厂针对脱硝CEMS烟气采样装置堵塞问题进行了技术改造，分析了测量装置的构成和原理，找到堵塞的原因，并提出解决方案进行改造，取得了良好的效果。

烟气污染物在线监测系统；脱硝；矩阵采样；改造

0 引言

随着国家对环境保护的日益重视，火电厂也采取了很多措施来改善烟气对环境带来的影响。其中脱硝系统主要作用是降低烟气中NOX的含量，CEMS（烟气污染物在线监测系统）是实时、连续监测污染物参数的系统，主要监测烟气中颗粒物浓度、气态污染物浓度（SO2，NOX）。发电厂烟气排放量测定以监测断面的平均浓度为依据，测量的准确度直接关系到污染物排放总量、浓度折算及烟气脱硝系统效率的评估。

目前脱硝出口实际监测多采用单点取样测量方式，但由于脱硝后净烟气通往空预器的烟道较短，且存在90°拐角烟道，导致烟道气流存在涡流、紊流现象，使得同一监测断面流速场分布不均匀，单点流速测量方式难以保证所测烟气组分值代表断面真实浓度。通过参考手工网格多点采样，在同一烟道断面上布置多点网格流速在线取样测量，并通过手工比对进行验证。比对结果表明：采用多点网格取样系统所得断面平均浓度能够符合运行监控和环保监测精度要求，能够提高流速测量的准确性。

兰溪发电厂脱硝烟气分析取样为多点取样方式，并对采样管路实施多项优化措施，确保流场分布均匀，烟气混合充分，测量数据的准确性、稳定性得到很好的保证。

1 脱硝CEMS采样装置现状

1.1 改造前概况

图1 烟气采样系统结构

现场烟道测量及取样部分主要完成气态污染物的抽取，将烟气送入预处理系统进行再次处理并分析。如图2所示，采样装置安装于在脱硝出口位置烟气气流相对均匀而稳定的管段上，避开弯头、阀门和变径管等容易产生涡流的阻力构件位置。各测点进行取样后在母管汇集，混合后再进行取样测量。在脱硝反应器出口烟道A/B侧各布置1套多点取样装置。取样装置由4根取样管组合而成，每根管道设有多个取样口，取样口大小视烟道而定，烟道内取样管道下端安装有法兰，可作为其中一个取样口，也作排灰用。为使母管内样气进行流动，利用空预器差压将多点矩阵取样装置采集的样气送到电除尘入口，多点矩阵取样装置从各取样孔抽取烟道内烟气样本进入母管，样气在母管内流动的过程中充分混合后，经过测量筒由CEMS探头进行二次取样测量。

图2 改造前烟气采样管路

目前，因脱硝A/B侧喷氨用量明显偏差较大，为实现取样点的代表性、样气的稳定性以及数据的可靠性，多点矩阵取样装置将SCR（选择性催化还原）系统出口垂直段烟道分为若干区域，进行多点取样，以达到样气的均匀性、稳定性，实现CEMS数据的可靠性，方便环保检查与运行人员对喷氨量的控制。

1.2 测量存在的问题

（1）改造前的烟气采样探头容易堵塞。原因是采样探头取压口为迎风面，且取压口长度较长（15 cm左右），由于烟气颗粒物堆积在取样管容易造成堵塞，且取样管为水平布置，底部放灰时水平管段积灰无法清除。另外，采样探头下部离烟道底部太近，烟尘容易从下往上堆积，导致整根取样管堵塞。

（2）堵塞后不能完全吹扫疏通。机组正常运行时，如果发现采样管路堵塞，可通过反吹扫仪用气进行疏通，但是每根取样管路从上到下有4个取压口。采用仪用气吹扫时，当最上面的取压口吹通后，仪用气便从该取压口流向炉膛，下面的3个取压口无法吹扫疏通。

（3）维护困难。每当机组停运后，都要进行清灰处理，需拆温包、开人孔门，每次清灰工作都要持续1～2 h，而且烟道里面灰尘较大，即使戴上口罩，也会吸入过量灰尘，影响身体健康。

2 采样管路优化的必要性

在整个脱硝过程中，氨气的投入数、逃逸率、催化剂的反应情况是运行人员主要关注点。然而关注的目标主要来源于脱硝出口的烟气分析数据，采样管路堵塞将导致脱硝CEMS烟气SO2和NOX含量测量不准确，脱硝数据不准确会影响运行人员的判断，造成喷氨量过少或过多的情况。喷氨量太少直接影响脱硝率，严重的会导致NOX的排放超标。而喷氨量太多，则会造成以下影响：

（1）脱硝试剂容易吸附到SCR的其他设备上，如空预器。空预器吸附的越多对烟道的阻力越大，运行人员需要增大风机的电流来排除阻力，而风机的电流加大也是一种浪费。

②根据山洪的特点，提出山洪沟治理工程措施布置5字原则：拦、蓄、避、通、护。在沟道不同部位采取不同的工程措施，以达到水流控导与水动力消减的目标。

（2）造成空预器的堵塞。一旦堵塞必须停机进行清洗，从而造成各种影响，如：影响发电量，开机因温度原因不能投脱硝对环境造成更大的污染等。并且，氨反应物吸附到空预器上，对空预器本身也有较大的腐蚀作用。

（3）喷氨量过多，造成逃逸氨的数量过高，会直接导致催化剂中毒，影响催化剂的活性。脱硝数据的准确性严重影响运行人员的判断，带来一系列连锁反应。

因此，脱硝出口样取样测量改造刻不容缓。

3 采样管路优化方案

3.1 底部放灰改造

如图3所示，原采样管路底部设计为烟道底部放灰方式，当烟道内取样装置积灰时，可将放灰法兰打开，进行管路疏通处理。但是，因烟道设计位置处于悬空处，放灰时需搭设脚手架，浪费大量人力物力，可操作性不强，且放灰时只能将竖直管道的积灰放出，取样管水平管道堆积的灰尘无法清除。

为解决采样管路底部积灰的问题，重新设计了采样管路的放灰方式，如图4所示：

图3 底部放灰装置

（1）取消采样管底部放灰法兰，将采样探头下部竖管割短30 cm使采样头悬空。采样探头下部悬空后，烟尘进入采样管时能因自由落体掉落回烟道，防止烟尘进入采样管路后，慢慢积累造成的采样管路堵塞。

（2）在采样探头下部的悬空底部增加大小头。采样探头底部悬空后，管路反吹扫时，仪用气将从底部泄露，无法吹扫采样探头侧面的取样口管路，底部增加大小头后，减少了仪用气从底部泄露的风量，使得仪用气能从采样探头侧面的取样口吹出，达到反吹扫的效果。

（3）增装固定支架。考虑到烟气流动导致采样管有一定的晃动，为达到样气的均匀性、稳定性，用角铁焊接支架固定，使其不产生晃动。

图4 改造后采样探头底部

3.2 采样装置取样口改造

如图2所示，原采样装置取样口为迎风向分布。烟道内的烟气介质含尘量大，迎风面取样会非常容易进灰，因此重新设计了采样管路的取样方式，如图5所示。

（1）将原来迎风面取压口割掉，并封堵牢，将迎风面取压口改为背风面。取样口背风设计，烟气中的烟尘进入采样探头的量将大大减少。

（2）将采样探头横向取压口长度由15 cm改短为3 cm，并且横向水平取样将改为倾斜往下45°。取样口长度改短后大大减少了横向管路的积灰量，提高了反吹扫时的清灰效果。采样探头横向取压口倾斜往下45°，累积在取样口的灰将自动掉落，防止积灰造成堵塞。

图5 改造后取样口设计

3.3 取样管道增加隔离阀

脱硝CEMS采样设有仪用气反吹扫管路，定期吹扫，每月1次。机组正常运行时，如果发现采样管路堵塞，可通过反吹扫仪用气进行疏通，但是每根取样管路从上到下有8个取压口。采用仪用气吹扫时，当最上面的取压口吹通后，仪用气便从该取压口流向炉膛，下面的7个取压口无法吹扫疏通。在4路取样管路上增加隔离阀，反吹时，关闭其他3个隔离阀，集中风量吹扫1路取样管，大大改善了吹扫效果。脱硝CEMS采样管路优化后如图6所示。

图6 改造后烟气采样管路

4 结语

兰溪发电厂1—4号机组脱硝CEMS采样装置改造后，至今未发生脱硝CEMS采样管路堵塞情况，脱硝CEMS烟气SO2，NOX，O2等数据测量准确，减少了设备维护量，取得了较好的改造效果。

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（本文编辑：徐晗）

参考文献的作用及要求

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编辑部摘编

Technical Transformation of CEMS Gas Sampling Device of Flue Gas Denitration System

HUANG Jianwei，ZHU Xiaofeng
（Zhejiang Zheneng Lanxi Power Generation Co.，Ltd.，Lanxi Zhejiang 321100，China）

Coal-fired power plants have always been viewed as a main source of air pollutants，and emission of nitric oxides has been one of the key indices of air pollutants.Technical transformation was conducted in Zheneng Lanxi Power Generation Co.，Ltd.to handle the jam of GEMS gas sampling device.This paper analyzes the structure and principle of the measuring device；in addition，it finds out reasons of the jam and proposes a transformation solution，by which good result is achieved.

CEMS；denitration；matrix sampling；transformation

10.19585/j.zjdl.201707012

1007-1881（2017）07-0050-03

TK38

B

2017-03-31

黄建伟（1982），男，助理工程师，主要从事火电厂热控技术管理工作。