一、立项背景：

随着我国经济的快速发展，环境污染物的重视程度不断增强。NOx是火力发电厂三大主要气态污染物之一。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。我公司NO-NO2-Nox分析仪采用外置稀释法的工作方式，广泛应用于各大火力系统。其中，电动采样泵用于抽取烟气反应后的气体，为整个系统流程提供动力，非常重要。由于其工作环境恶劣、电气和机械转动部分磨损故障以及进口备件价格昂贵，采购周期长、流程复杂的缘故，给现场实际运行带来了很大的困难。

二、项目方案

1.技术理念

脱硝系统中的烟气中含有NO、NO2、水蒸气、NH3（出口）、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，对泵膜造成腐蚀，导致泵隔膜裂开，造成真空下降，流程无法正常运转。另外脱硝CEMS检测系统多数处于长期运行、不间断工作状态，电动真空泵机械部分连续运转磨损，影响其使用寿命；电气部分受工作环境影响，会引起仪表测量误差；进口备件价格昂贵，采购周期长、流程复杂，上述问题给现场实际应用带来了较大的困难，增大了日常维护工作量，所以设计一种新型的抽取方式迫在眉睫。

2.控制策略

为了解决上述问题, 我们认为对脱硝在线烟气监测CEMS美国热电公司42i NO-NO2-Nox分析仪取样方式进行优化改造是十分必要的，使得其能客服高温、粉尘大的特殊工作环境，避免因电气和机械部分带来的故障，同时，采购价格便宜，设备可靠性高，减少取样系统故障带来的影响，保证环保数据测量的准确性。

经过详细调研和分析,考虑到文丘里泵具有不受工作介质、工作环境直接带来的影响，且能规避机械、电气长期运转造成的设备使用寿命的影响，另外，价格便宜，采购周期短、流程简单，实用性强，可提供动力的特性，决定采用文丘里泵，（Vacuum pump型号:ABX20-C）代替原电动真空泵，提高设备可靠性。具体流程见下图二。

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图二：文丘里泵气体流程图

2.1工作原理

工作原理：在文丘里一端接压缩空气，臭氧（O3）转换器排出气接到真空口气管上，当压缩空气接入时，会在真空口侧形成真空，为反应气提供动力，经喷射通道，由排气口排出。

2.2关键指标

美国热电公司42i NO-NO2-Nox的稀释法分析仪对样气采样流量和反应室压力指标明确要求：

1、采样流量满足0.350L/min-至0.900 L/min。

2、反应室压力满足150mmHg-299.90mmHg。

3、系统投入使用

张家口热电公司脱硝CEMS分析仪取样方式优化，结合2018年05月1号机组A级检修改造完成，2019年06月27日，随机组启动，同步投运，达到了设计预期目的，下图三为1号机组脱硝CEMS取样方式优化改造前现场实际图：

图三： 1号机组脱硝CEMS取样方式优化改造前

脱硝CEMS分析仪取样方式优化的技术难点在于如何控制反应室压力和采样流量同时满足要求，本次改造我们现场做了大量实验，遇到了大量的额技术盲点，其中影响最为大的是—动力用压缩空气取自压缩空气若干分路后的支路，虽然压力满足了要求，但是采样流量偏低，此问题给我们现场实验团队带来了巨大的困扰，问题长期一直未能解决，险些造成中途废止，后经过思路调整，文丘里泵动力用压缩空气直接取自压缩空气分路，减少了分支路，效果大有改观。通过在压缩空气进入文丘里泵前加装浮子流量计，在文丘里泵真空口加装真空表，测得不同压力下，对应的真空度和真空流量，得到了大量实验数据，为本次成功改造提供了理论数据支持，现场实验数据如下：

实验数据统计表

真空度

供汽

压力

不同真空度（-Kpa）对应真空流量（L/min）

0.2Mpa

真空

0

-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90

最大真空

流量

-42

0.3 Mpa

真空

0

-10

-20

-30

-40

-50

-55

-70

-80

-90

最大真空

流量

3

2

-60

0.4 Mpa

真空

0

-10

-20

-30

-40

-50

-75

-79.5

-82

-90

最大真空

流量

3

2

1

-85

0.5 Mpa

真空

0

-10

-20

-30

-40

-50

-75

-79.5

-82.5

-90

最大真空

流量

3

2

1

-85

0.6 Mpa

真空

0

-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

-82

-90

最大真空

流量

1

-89.5

下图四为1号机组脱硝CEMS取样方式优化改造后现场实际图：

图四： 1号机组脱硝CEMS取样方式优化改造后现场实际图

三、项目实施情况（改造后达到的效果，以及与改造前的比较）

（一）项目实施过程主要工作内容

1.做大量实验，明确各自分工及职责。

2.思路调整，攻克实验难关。

3.利用多次实验数据进行分析。

（二）项目主要技术改进和创新点

1. 本次改造在大量的试验中，动力用压缩空气取自压缩空气若干分路后的支路，虽然压力满足了要求，但是采样流量偏低，此问题给我们现场实验团队带来了巨大的困扰，险些造成中途废止，后经过思路调整，文丘里泵动力用压缩空气直接取自压缩空气分路，减少了分支路，效果大有改观。

2. 通过在压缩空气进入文丘里泵前加装浮子流量计，在文丘里泵真空口加装真空表，测得不同压力下，对应的真空度和真空流量，得到了大量实验数据，为本次成功改造提供了理论数据支持。

（三）改造前后比较

改造前：

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，流经电动真空泵，导致泵隔膜裂开，造成真空下降，流程无法正常运转，另外脱硝CEMS检测系统多数处于长期运行、不间断工作状态，电动真空泵机械部分连续运转磨损，影响其使用寿命，电气部分受工作环境影响，会引起仪表测量误差，进口备件价格昂贵，采购周期长、流程复杂，上述问题给现场实际应用带来了较大的困难，增大了日常维护工作量。

改造后：

脱硝CEMS系统中，我们通过在压缩空气进入文丘里泵前加装浮子流量计，在文丘里泵真空口加装真空表，测得不同压力下，对应的真空度和真空流量，得到了大量实验数据，可以代替之前的备件，解决了进口备件价格昂贵，采购周期长、流程复杂等困扰已久的难题。

四、项目实施效果和经济效益：

脱硝在线烟气监测CEMS取样方式优化，自 2018 年 11月至今, 该系统改造在我公司1号机组一直投入运行, 彻底解决了脱硝CEMS检测系统多数处于长期运行、不间断工作状态，电动真空泵机械部分连续运转磨损，影响其使用寿命，电气部分受工作环境影响，会引起仪表测量误差，进口备件价格昂贵，采购周期长、流程复杂的问题，解决了困扰已久的难题。下图六是系统自改造投运后1号炉脱硝A侧出NOX现场测量情况。



图六：1号炉脱硝系统自改造投运后A侧出NOX现场测量情况

图六：1号炉脱硝系统自改造投运后A侧出NOX现场测量情况