陶瓷探杆在燃煤电厂脱硫CEMS的应用

我国能源供给以煤炭为主，能源清洁化和环境保护压力巨大。2013年9月，国务院印发《大气污染防治行动计划》，明确提出大气可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)治理目标，鼓励燃煤电厂实现烟气清洁排放。在现行《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)特别排放限值的基础上，二氧化硫排放浓度不大于35 mg/m3、氮氧化物排放浓度不大于50 mg/m3。[1]

为了体现义务教育阶段数学课程的整体性，全日制义务教育课程标准不仅通盘考虑了九年的课程内容，还以“数与代数”、“空间与图形”、“统计与概率”、“实践与综合应用”为基本的学习领域交叉安排学习内容.同时，新课程还强调数学与社会生活、其他学科之间的联系.这就要求教师具备良好的、开放的数学知识结构.此外，新课程在数学内容的呈现上采用不同的表达方式，以满足多样化的学习需求.这又需要教师具有多元的数学表征方式[8].

脱硫CEMS作为电厂净排口的监测设备，我们必须保证其精确测量，一方面为机组运行设备调整提供参考，另一方面准确测量以保证达标排放。而脱硫取样探杆作为烟气进入取样测量系统的第一道关口，必须保证取样探杆稳定可靠，保证样气合格，才能对测量的准确打下基础。传统金属取样探杆吸附能力强，脱硫烟气湿气大而且杂质多，脏污极易附着在探杆内壁上。金属探杆容易与烟气中的二氧化硫反应，生成结晶物，坚硬且不易清洗。加之探杆内壁长时间的烟气冲刷，金属探杆由于不耐磨的特性内部变得粗糙，更为结晶物及污垢的附着提供良好的条件。探杆内部的污垢会影响取样烟气的质量，造成测量不准确，严重时甚至会堵塞探杆，导致烟气不能测量，严重影响CEMS数据的准确测量，影响发电厂的正常生产，甚至会超标排放污染环境被环保管理部门通报批评。

为规范学校教育教学行为，尊重初中学生身心成长规律，减轻学生过重的课业负担，提高学生的学习光趣，学校建立班主任审核、年级组长把关、教务处和主管校长督查的层层审核制度，确保严格执行《作业报备制度》。同时，因学生个人能力问题无法完成作业时，只要有家长的签字，允许“开启作业报备绿色通道”，任课教师要对家长的签字给予认可。此项工作做到了宣传到位、及时记录，得到了家长们的一致认可与好评。

1 脱硫烟气取样系统介绍

如图1示意图所示，一般抽取式烟气测量系统主要包括探杆、探头、管线系统、测量仪器系统、压缩空气系统组成。烟道中的烟气进入探杆后，经过探头的过滤、稀释等预处理，通过管线进入测量仪器进行测量，压缩空气系统主要为探头形成负压吸入烟气提供动力。取样探杆是烟气进入整个脱硫CEMS系统的第一道关口。

  

图1 脱硫CEMS取样系统图

2 传统取样探杆

2.1 传统取样探杆基本介绍

我公司为2×300 MW燃煤火力发电机组，装设两套烟气脱硫装置，每台锅炉最大连续蒸发量为1025 t/h蒸汽。FGD入口烟气温度128.9℃，FGD出口烟气温度50℃。与之相配套的2套烟气脱硫系统采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，为串联塔设计，一级塔主要担负预洗脱硫、石膏的结晶和生成等功能，二级塔则主要负责深度脱硫。设计总脱硫效率不小于99.03%，脱硫装置的可利用率为95%，FGD出口SO2的排放浓度最高不超过35 mg/Nm3，FGD出口NOX的排放浓度最高不超过50 mg/Nm3。

陶瓷取样探杆是在传统探杆的基础上，根据脱硫烟气的特殊工况进行改进。使用陶瓷作为探杆材料，陶瓷的性能稳定、高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、耐酸耐碱、耐磨损、抗氧化等性能远优于金属材料和高分子材料[2]。并对探杆增加反吹功能、探杆加热丝并配备温控器。保证探杆温度在100度以上，防止烟气中的水蒸气凝结影响测量、导致准确性降低。

2.2 传统取样探杆的优点

传统金属取样探杆制作成本低，而且在工作人员日常维护过程中，能够自行切割焊接利于改造，金属探杆可塑性强。

2.3 传统取样探杆的缺点

2016年12月份，我公司#2脱硫CEMS在正常标定过程中出现故障，如图2所示，图中红线代表氮氧化物含量(单位mg/Nm3)，蓝线代表标定开关量信号，信号为1时，标定正在进行，信号为0时未在标定状态。故障现象为在氮氧化物仪器用标准气体(61.5 mg/Nm3)标定结束后，应该恢复到样气测量状态。如图所示，标定结束后，氮氧化物会异常上升，甚至出现超量程的现象(满量程为72 mg/Nm3)。故障时我公司脱硫CEMS二氧化硫测量采用稀释法，探杆材质为普通金属，二氧化硫测量仪器为美国热电43I型号，探头为美国热电PRO2 000 W型号。在检查过程中，首先对43I仪器进行检查，显示无报警，各管路清洁通畅，毛细管无堵塞，反应室清洁，无仪器故障。之后对探头进行清理，对滤筒进行更换，尤其对音响小孔用超声波清洗机彻底清理，重新标定，故障未消除。最后对探杆进行检查，发现金属探杆内壁凹凸不平，有大量附着物，压缩空气吹扫无法清理。继而对两台机组的探杆进行比较，发现脱硫探杆均为传统金属探杆，内壁均有一定污垢。

陶瓷本身硬度大可朔性差，而且陶瓷本身热惯性大。陶瓷探杆不易加工，由于其本身材质的特殊性，使得不能进行切割重新焊接等改造。陶瓷探杆硬度大，误碰容易破碎，需要工作人员工作时加强监护。陶瓷本身热惯性大，陶瓷探杆温度不易控制，在温控器参数整定的过程需要更多的时间，才能保证温度不超温低温。陶瓷探杆后期不易进行改造，不能在探杆成型后结合工况进行合理改造。提前预装了温度元件和加热元件不能进行切割，需结合现场定做。

3 陶瓷取样探杆

3.1 陶瓷取样探杆基本介绍

之前与一些资深读者有过一些交流。当他们告诉小编，不喜欢《武侠版》上刊登的某篇作品时，小编曾经据理力争，告诉他们这些作品好在哪里。

3.2 陶瓷取样探杆的优点

通过大家集思广益和调研，决定联系厂家根据实际工况用陶瓷制作探杆。探杆如图3所示，探头如图4所示，探杆材质为陶瓷，带法兰盘能与烟道取样孔连接，确定探杆长度为1.5 m、内径1.5 cm、壁厚0.5 cm，探杆通过加热丝缠绕加热，加热丝外部用金属保护套。测温元件热电偶安装于探杆根部与温控器连接，加热丝和温控器保证温度在140℃左右,并通过控制吹扫电磁阀的通断每一个小时对探杆进行吹扫，保证探杆内部的干净。

3.3 陶瓷取样探杆的缺点

学习数学的目的是为了应用数学．在完成教材中简单的例题教学之后,教师可进行变式和拓展,提出更为深刻的问题．如：函数y=lnx+2x-6存在几个零点？

4 实例分析

脱硫CEMS传统取样探杆整体结构为金属材质，结合具体工况，长度一般1.5 m，直径在1.5 cm，也可根据现场工况加工。配装法兰盘及固定螺丝方便与烟气取样孔对接，法兰盘另一侧配置取样探头。

传统金属取样探杆吸附能力强，脱硫烟气湿气大而且杂质多，脏污极易附着在探杆内壁上。金属探杆容易与烟气中的二氧化硫反应，生成结晶物，坚硬且不易清洗。加之探杆内壁长时间的烟气冲刷，金属探杆由于不耐磨的特性内部变得粗糙，更为结晶物及污垢的附着提供良好的条件。探杆内部的污垢会影响取样烟气的质量，造成测量不准确，严重时甚至会堵塞探杆，导致烟气不能测量，严重影响CEMS数据。在仪器标定情况下探杆中烟气工况发生改变，探杆中烟压突升突降也会导致氮氧化物、二氧化硫超标。长时间的运行，会采用升高温度的方式降低结晶，升高温度容易使硫化物分解导致氮氧化物、二氧化硫超标。

  

图2 脱硫出口氮氧化物异常

首先陶瓷探杆耐磨耐腐蚀，陶瓷是用铝硅酸盐矿物或某些氧化物等为主要原料。无论烟气如何冲刷，陶瓷探杆依旧能保持内壁光滑，不会给脏污提供附着条件，不会变形损坏，加上压缩空气的定期反吹，能够保证内壁的清洁。另一方面陶瓷探杆耐腐蚀不与烟气中的各种成分反应，在脱硫这个特殊的工况下，不容易产生结晶，保证探杆不容易堵塞，不影响脱硫CEMS的测量。加上温控器和加热丝，对探杆进行加热，防止烟气中的水蒸气凝结，几乎可以达到免维护。

吴耕点点头，火光照在他黑黢黢的脸上，松树火把劈劈啪啪地燃烧，橘黄的光芒映在绯红石壁上，温暖明亮，像是由曲折的暗洞里挖出来一个房间，将他们四个人拢在一起。

  

图3 脱硫CEMS取样探杆

  

图4 脱硫CEMS取样探头

加工完成将金属探杆更换为陶瓷探杆后，对#2机组脱硫CEMS取样探杆进行更换，并进行标定，故障现象消除。标定信号和氮氧化物浓度曲线及时间如图5所示。从2017年2月7日运行至2018年1月8日，期间经历过两次检修，抽出探杆检查内部光滑，无结晶和脏污附着现象。原先使用的金属探杆内部粗糙，触摸有凹凸感，水洗有不易清除物。结合以往的缺陷分析，有多次由于金属探杆内部脏导致的异常，清洗后能恢复。但三个月左右又会出现异常，需要再次清洗，不论是在运行期间还是在标定过程中，均有出现异常的现象，原因在于金属探杆容易与烟气发生腐蚀反应，导致金属探杆内壁附着脏污，再加之水汽的作用，日积月累容易产生故障。

  

图5 脱硫出口氮氧化物恢复正常

本实例选择了最具有代表性的标定过程中出现故障，和消除的过程。在仪器标定情况下金属探杆中烟气工况发生改变，标定过程中探杆内部没有样气流通，标定的这段时间硫化物分解导致氮氧化物、二氧化硫积累。当标定结束后，投入运行会出现氮氧化物或者二氧化硫超标的现象。而更换为自带反吹和温控功能的陶瓷探杆后，在接近一年的运行期间内，未出现因为探杆问题导致的脱硫CEMS异常。从2017年2月7日运行至2018年1月8日，期间经历过两次检修，抽出探杆检查内部光滑，无结晶和脏污附着现象。

5 结语

脱硫取样探杆只是脱硫CEMS系统中的小小一环，但却是很重要的一环。探杆作为烟气进入取样系统的第一道关口，对于保证整个脱硫CEMS系统取样到合格的烟气，保证测量准确、客观的重要性不言而喻，保证火电厂烟气中氮氧化物、二氧化硫等污染物的准确测量。本文在故障分析的基础上，论述脱硫CEMS取样探杆的改进设计更换过程，将传统金属探杆更换为自带反吹和温控功能的陶瓷探杆，在环保越来越重要的大环境下，解决了传统金属探杆容易与烟气中的二氧化硫反应，生成硫化结晶物及污垢，附着在探杆内壁，影响CEMS运行的情况。利用陶瓷探杆的优良特性，增加反吹和加热丝，保证探杆温度在100℃以上，防止烟气中的水蒸气凝结影响测量。彻底消除了脱硫CEMS探杆出现的故障，降低了维护量，由之前三个月维护一次，到现在的日常免维护，是一次成功的改进，希望本文对脱硫烟气取样装置的改进设计有所帮助。

参 考 文 献

[1] 国家发展改革委，环境保护部，国家能源局.煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)(发改能源[2014]2093)[S].2014.

[2] 叶宏明.中华陶瓷发展的历史脉络[J].中国陶瓷工业,2011,18(5):43-48.