工业炉窑高温取样探头开发与应用

丁剑剑，夏忠华

（1.江苏优士化学有限公司；2.扬州旭升电气设备有限公司，江苏 扬州 225000）

本项目是针对工业炉窑（如焙烧炉）所产生的高温、高湿、高粉尘以及高腐蚀性的烟气取样分析，一般电伴热取样探头（伴热温度≤180℃，过滤精度≥2μm）在使用时极易堵塞、且难以清理维护的难题而开发的HSB1.14.006型高温取样探头。

1 主要特点

（1）采用耐高温、耐腐蚀、高过滤精度的SiC（碳化硅）陶瓷滤芯作为其核心过滤部件，过滤精度：0.3μm。

（2）带精确控温的铸铝电加热块伴热，使探头过滤腔体温度可长期恒定在400℃以内所设定的某一任意温度值。

（3）独特的内加热棒设计保证通过滤芯后的低沸点杂质也不会冷凝。

（4）创新的螺纹锁扣结构设计方便探头滤芯组件的拆卸与更换。

（5）取样探杆外包带保温层的法兰套筒，使整个取样过程无冷点。

（6）配有内外反吹口，可实现过滤器的表面及内部的反吹自清洗，大大降低维护量。

2 产品分析

HSB1.14.006高温取样探头主要面向会产生高温，易冷凝、高粉尘以及高腐蚀性的工业炉窑烟气分析的采样，

可将99%以上的固体颗粒物直接滤除，可使水蒸汽、硫蒸汽、铵盐、焦油重烃等易冷凝杂质汽化，从而实现烟气中固体颗粒物杂质与易冷凝杂质分离去除，因此完全杜绝了这两种杂质混合后堵塞过滤器芯的可能性，大大增强了烟气样品的净化效果，减轻后续预处理的压力，保证了整个烟气分析系统的长期稳定的可靠运行。

3 高温探头产品特征比较分析

3.1 与同类电伴热取样探头产品比较（表1）

表1

3.2 与其他非电伴热型取样探头比较（表2）

表2

4 产品结构与功能设计指标 ：

4.1 外观结构图（图1）

4.2 结构组成

（1）探头滤芯组件。由端盖、多孔内骨架、石墨垫片（涂高温密封胶）通过螺纹丝口压紧形成一体，方便拆卸更换。

（2）探头滤芯腔。内置探头滤芯，端口焊接法兰与工艺采样点对接，腔壁上焊接有外反吹气接口。

（3）探头外加热器。哈弗式铸铝加热器，环抱于探头滤芯腔外进行高温伴热。

图1 探头顶腔通过螺纹锁扣与探头法兰连接

（4）探头顶腔。探头滤芯过滤后的气体流体腔体，外壁上焊接有内反吹气接口、样气出口，最顶端有内加热棒插入口，并开有测温口用于腔内的温度控制。前端的丝口用于与探头滤芯组件的对接。

（5）内加热棒。维持烟气经探头滤芯过滤后的气体温度，防止低沸点杂质冷凝。

（6）取样探杆。耐高温不锈钢无缝钢管，前段深入炉膛，炉体外的部分至于带保温层的法兰套筒中，整根探杆无冷点。

4.3 结构组成创新点

（1）探头顶腔与探头滤芯腔的连接采用了螺纹锁扣压紧密封设计，在使用专用工具的作用下，实现了方便的拆装，从而使探头滤芯组件的更换工作变得轻松简单。

（2）采用外加热块加热为主，内加热棒加热为辅的设计，使低沸点杂质在经探头滤芯都处在汽化的状态，从而实现了固体颗粒物与低沸点杂质的真正分离，大大提高烟气净化效果与探头使用寿命。

（3）伸出烟道外的取样探杆外与法兰套筒之间填充耐高温保温棉，使整个采样烟气流通过程无冷点，使整个探头杜绝了因某处降温冷凝而堵塞的可能。

5 问题和总结

在此项产品开发、试验、应用过程中，最突出的问题如下。

（1）探头滤芯高温下的密封问题，为了解决此问题，将探头滤芯配上了端盖、多孔内骨架，将原来单靠石墨垫片密封改为石墨垫片涂高温密封胶共同密封的方式，优势互补，彻底解决老化、漏灰问题。

（2）螺纹锁扣下的密封垫高温密封问题，在试制过程中，使用了石棉垫片、柔性膨胀石墨垫片2种材料（耐温均可达400℃），结果发现柔性膨胀石墨垫片柔韧性好，且在高温下（300～400℃）会有膨胀效果从而增强密封效果，故使问题得到彻底解决。