CN102095774A

CN102095774A - 烟气干基氧量测量方法及系统

Info

Publication number: CN102095774A
Application number: CN2009102527545A
Authority: CN
Inventors: 赵振宁
Original assignee: North China Electric Power Research Institute Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; North China Electric Power Research Institute Co Ltd
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2029-12-09
Also published as: CN102095774B

Abstract

本发明提供一种烟气干基氧量测量方法及系统，所述的方法包括：从空预器前端的主烟道中采集待测烟气，并对所述的待测烟气进行除灰处理；将除灰处理后的所述待测烟气经旁路烟道送入所述空预器后端的主烟道；检测所述旁路烟道中待测烟气的湿基氧量，并将检测的湿基氧量数据输出；检测所述旁路烟道中待测烟气的湿度值，并将检测的湿度值数据输出；根据输出的所述湿基氧量数据及湿度值数据计算烟气的干基氧量。利用本发明的技术方案，可以精确测量烟气的干基氧量，并根据干基氧量实现对干燃烧风量的精确控制。

Description

烟气干基氧量测量方法及系统

技术领域

本发明关于烟气处理技术，特别关于烟气处理过程中的烟气干基氧量测量方法及系统。

背景技术

目前经常采用氧化锆探头测量主烟道烟气中的含氧量，根据烟气的含氧量，可以控制进入主烟道烟气中的空气量。氧化锆探头作为一种含氧量测量元件，反应迅速，维护量小。

氧化锆探头附近烟气中的工作温度一般在300～400度，在这个温度下烟气中的水分为水蒸汽。由于烟气中存在水蒸汽，所以氧化锆探头测得的含氧量比实际值低，这个含氧量称为湿基氧量。由于氧化锆探头测得的主烟道烟气中的含氧量不准确，我们就无法精确控制进入主烟道烟气中的空气量。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种烟气干基氧量测量方法及系统，以避免氧化锆探头被灰尘沾污，精确测量烟气的含氧量。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种烟气干基氧量测量方法，所述的方法包括：从空预器前端的主烟道中采集待测烟气，并对所述的待测烟气进行除灰处理；将除灰处理后的所述待测烟气经旁路烟道送入所述空预器后端的主烟道；检测所述旁路烟道中待测烟气的湿基氧量，并将检测的湿基氧量数据输出；检测所述旁路烟道中待测烟气的湿度值，并将检测的湿度值数据输出；根据输出的所述湿基氧量数据及湿度值数据计算烟气的干基氧量。

为了实现上述目的，本发明实施例还提供一种烟气干基氧量测量系统，所述的系统包括：主烟道和空预器，所述的空预器设置于所述的主烟道中；所述的系统还包括：除灰装置，用于从所述空预器前端的主烟道中采集待测烟气，并对所述的待测烟气进行除灰处理；旁路烟道，用于将所述除灰装置除灰处理后的所述待测烟气送入所述空预器后端的主烟道；湿基氧量测量装置，用于检测所述旁路烟道中待测烟气的湿基氧量，并将检测的湿基氧量数据输出；湿度值测量装置，用于检测所述旁路烟道中待测烟气的湿度值，并将检测的湿度值数据输出；数据处理装置，用于根据输出的所述湿基氧量数据及湿度值数据计算烟气的干基氧量。

本发明实施例的有益技术效果：利用本发明的技术方案，可以精确测量烟气的干基氧量，并根据干基氧量实现对干燃烧风量的精确控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术利用氧化锆探头测量烟气干基氧量的结构示意图；

图2为本发明实施例的烟气干基氧量测量系统的结构示意图；

图3为本发明另一实施例的烟气干基氧量测量系统的结构示意图；

图4为本发明再一实施例的烟气干基氧量测量系统的结构示意图；

图5为本发明又一实施例的烟气干基氧量测量系统的结构示意图；

图6为本发明实施例旋风子除灰装置的结构示意图；

图7为本发明实施例锥形除灰装置的结构示意图；

图8为本发明实施例的烟气干基氧量测量系统的结构框图；

图9为本发明实施例提供的烟气干基氧量测量方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，锅炉101的炉膛中产生的烟气，经过尾部烟道102之后，通过空预器入口烟道103进入空预器104，从空预器出口烟道105之后，依次经过除灰器106、吸风机108及烟囱108进入大气中，烟气经过的烟道为主烟道。氧化锆探头在空预器入口烟道103位置从主烟道的侧壁直接插入烟气中测量含氧量。氧化锆探头对测量的要求较高，氧化锆探头暴露在主烟道的烟气中很容易受到烟气中灰尘的粘污而影响准确度。

图2为本发明实施例提供的烟气干基氧量测量系统的结构示意图；图2只示出了图1空预器前后的主烟道部分，在图1的基础上进行了改进。烟气干基氧量测量系统包括除灰装置201、旁路烟道202、湿基氧量测量装置109、湿度值测量装置204及数据处理装置203。湿基氧量测量装置109可以为氧化锆探头，湿度值测量装置204可以为湿度计，数据处理装置203可以为计算机，本发明不限于此。除灰装置201安装在主烟道204中的空预器104的入口附近(前端)，旁路烟道202的入口与除灰装置201的烟气出口相连接，以固定除灰装置201，旁路烟道202通过主烟道204的侧壁垂直插入主烟道204内部，可以通过旁路烟道202插入主烟道204的深度调节除灰装置201在主烟道204中的位置。较佳地，除灰装置201位于主烟道204的中心位置。

氧化锆探头通过旁路烟道202的侧壁插入旁路烟道202中，可以并通过焊接或螺母固定，氧化锆探头可以位于旁路烟道202中的任意位置。湿度计通过旁路烟道202的侧壁插入旁路烟道202中，可以位于旁路烟道202中的任意位置。如图2所示的旁路烟道202安装位置，氧化锆探头要先通过主烟道204的侧壁垂直插入主烟道204内部，然后再通过旁路烟道202的侧壁插入旁路烟道202中，湿度计通过旁路烟道202的侧壁插入旁路烟道202中，本发明不限于此。旁路烟道202如图3所示安装时，氧化锆探头和湿度计的安装位置如图所示，氧化锆探头只需通过旁路烟道202的侧壁插入旁路烟道202中即可。

氧化锆探头及湿度计探头插入旁路烟道202的方式不限上述两种，只要是氧化锆探头及湿度计位于旁路烟道202中即可。但是由于旁路烟道202的直径很小(大约为100mm)，一般要将氧化锆探头沿着旁路烟道202纵向插入，如图4及图5所示。

旁路烟道202的出口位于空预器104的出口附近。当引风机107起动后，烟气在引风机107的抽力作用下流动，烟气经过空预器后，形成压力差，使得空预器104的入口附近的压力大于空预器出口附近的压力。除灰装置201安装在空预器104的入口附近，而旁路烟道202的出口位于空预器104的出口附近，所以除灰装置201的入口和旁路烟道202的出口存在压力差。主烟道204中的烟气在压力差的作用下部分进入除灰装置201。

除灰装置201对进入的烟气进行除灰，并将除灰后的所述烟气送入所述的旁路烟道；而烟气中除掉的灰尘将通过除灰装置201的底部出口排出。除灰装置602可以为旋风子除灰装置、锥形除灰装置或其它除灰装置。为了防止灰尘堵塞除灰装置201的底部出口，在除灰装置201的底部出口安装一个弹簧片，弹簧片的一端固定，弹簧片在烟气流动产生的风力作用下振动，可以搅动除灰装置的底部出口的灰尘，防止除灰装置201的底部出口被堵塞。

图6为本发明实施例旋风子除灰装置的结构示意图，如图6所示，带箭头的实线表示烟气，虚线表示灰尘。烟气主烟道的部分烟气经过旋风子除灰装置的入口601进入旋风子除灰装置，除灰后的烟气经旋风子除灰装置的出口602进入旁路烟道，灰尘经灰尘出口603进入主烟道中，灰尘出口603有一个弹簧片604，主烟道中烟气的流动带动弹簧片604震动，防止灰尘出口603堵塞。

图7为本发明实施例锥形除灰装置的结构示意图，如图7所示，烟气经锥形除灰装置的入口701进入锥形除灰装置，除灰后的烟气经锥形除灰装置的出口702进入旁路烟道。705为转向叶片，用于阻挡灰尘。锥形除灰装置产生的灰尘经过灰渣出口703进入主烟道。704为锥形除灰装置的弹簧片，烟气流动产生的风力作用下振动，搅动除灰装置的底部出口的灰尘，防止出灰口被堵塞。

经过除灰装置201除灰的烟气进入旁路烟道202后，将经过氧化锆探头和湿度计，氧化锆探头在所述旁路烟道中测量除灰后的所述烟气的湿基氧量，湿度计用来测量烟气中的湿度值。氧化锆探头为智能传感器，测出氧浓度差电势E，并将氧浓度差电势E传说到计算机203显示，根据氧浓度差电势E与含氧量的对应关系表查表得到烟气中的含氧量O_2，wet。氧浓度差电势E由奈斯特公式决定：

E = \frac{RT}{nF} \ln \frac{P_{2}}{P_{1}}

其中，R为体常数，8.3143J/mol.k；

F为法拉第常数，9.6487×10⁴c/mol(库仑/mol)；

T为绝对温度；

n为一个氧分子输送电子数，n＝4；

P1为被测气体氧分压，P2为参比气体氧分压力。

湿度计测得烟气中的湿度值为相对湿度，首先，计算水蒸汽的饱和压力：

p_b0＝611.7927+42.7809θ+1.6883θ²+1.2079*10^-2θ³+6.1637*10^-4θ⁴

式中，9为待测烟气的温度，由分布控制系统(Distribute Control System DCS)中的数据测量。

根据测得的相对湿度计算烟气绝对湿度：

式中，

由湿度计测得的相对湿度，相对湿度，表示在温度条件θ下，烟气中水蒸气所具有压力饱和压力p_b0的比值。绝对湿度是每公斤烟气中的含水量，即每“kg水分/kg烟气”；Pact是大气压，主要取决于当地的海拨高度，对于一个固定的地方，给一个常数即可，例如在张家口，可以给值9000kPa。

根据绝对湿度计算湿烟气的体积比例：

γ_H2O＝1.31*d_k/(1.31*d_k+0.84)

标态下的干烟气的密度以1.31kg/m³考虑，水蒸汽的密度为0.84kg/m³。

根据湿烟气的体积比例计算得到的干基氧量：

O_2，dry＝O_2，wet/(1-γ_H2O)

式中dry表示干基，wet表示湿基。

根据计算得来的干基氧量O_2，dry，送入DCS进行燃烧风量的控制。

图8为本发明实施的烟气干基氧量测量系统的结构框图。烟气干基氧量测量系统包括：主烟道和空预器，所述的空预器设置于所述的主烟道中；如图8所示，烟气干基氧量测量系统还包括：除灰装置801、旁路烟道802、湿基氧量测量装置803、湿度值测量装置804及数据处理装置805。除灰装置801位于所述空预器前端的主烟道中，用于从所述空预器前端的主烟道中采集待测烟气，并对所述的待测烟气进行除灰处理；除灰装置801还用于将除灰处理过程中产生的灰尘排放到空预器前端的所述主烟道中。旁路烟道802，用于将所述除灰装置除灰处理后的所述待测烟气送入所述空预器后端的主烟道；旁路烟道802的出口位于所述空预器后端的主烟道中。湿基氧量测量装置803，用于检测所述旁路烟道中待测烟气的湿基氧量，并将检测的湿基氧量数据输出；湿度值测量装置804，用于检测所述旁路烟道中待测烟气的湿度值，并将检测的湿度值数据输出；数据处理装置805，用于根据输出的所述湿基氧量数据及湿度值数据计算烟气的干基氧量，具体用于根据待测烟气的温度值、输出的所述湿基氧量数据及湿度值数据计算烟气的干基氧量。

所述的含氧量测量装置803含氧量测量装置可以为氧化锆探头，所述的湿度值测量装置804为湿度计，所述的数据处理装置805为计算机，本发明不限于此。

除灰装置801可以为旋风子除灰装置、锥形除灰装置或其它除灰装置。除灰装置801的灰尘出口处固定一弹簧片，弹簧片的一端固定在灰尘出口处，弹簧片在烟气产生的风力作用下振动，搅动灰尘出口处的灰尘，防止灰尘出口堵塞。除灰装置安装于所述主烟道的空预器的入口，旁路烟道的出口位于所述主烟道的空预器的出口附近，除灰装置801的入口和旁路烟道802的出口存在压力差。主烟道204中的烟气在压力差的作用下部分进入除灰装置801。

经过除灰装置801除灰的烟气进入旁路烟道802后，将经过氧化锆探头及湿度计，氧化锆探头在所述旁路烟道中测量除灰后的所述烟气的湿基氧量，湿度计测量除灰后的所述烟气的湿度值。氧化锆探头及湿度计将测得的湿基氧量及湿度值发送到计算机，结合待测烟气的温度计算待测烟气的干基氧量O_2，dry。根据计算得来的干基氧量O_2，dry，送入DCS进行燃烧风量的控制。

图9为本发明实施的烟气干基氧量测量方法流程图，如图9所示，所述的方法包括：

步骤S901：从空预器前端的主烟道中采集待测烟气，并对所述的待测烟气进行除灰处理；采用所述主烟道中的引风机对所述的待测烟气采样量进行调节；对所述的待测烟气进行除灰处理包括：将除灰处理过程中产生的灰尘排放到空预器前端的所述主烟道中。

步骤S902：将除灰处理后的所述待测烟气经旁路烟道送入所述空预器后端的主烟道；

步骤S903：检测所述旁路烟道中待测烟气的湿基氧量，并将检测的湿基氧量数据输出；

步骤S904：检测所述旁路烟道中待测烟气的湿度值，并将检测的湿度值数据输出；

步骤S905：根据输出的所述湿基氧量数据及湿度值数据计算烟气的干基氧量。

除灰装置802可以为旋风子除灰装置、锥形除灰装置或其它除灰装置。除灰装置801的灰尘出口处固定一弹簧片，弹簧片的一端固定在灰尘出口处，弹簧片在烟气产生的风力作用下振动，搅动灰尘出口处的灰尘，防止灰尘出口堵塞。除灰装置安装于所述主烟道的空预器的入口，旁路烟道的出口位于所述主烟道的空预器的出口，除灰装置801的入口和旁路烟道802的出口存在压力差。主烟道204中的烟气在压力差的作用下部分进入除灰装置801。

本发明实施例的有益技术效果：将除灰装置位于空预器的入口，旁路烟道的出口位于空预器的出口，可以利用空预器出入口的压力差不同将烟气送入除灰装置中。利用本发明的技术方案，可以避免氧化锆探头被灰尘沾污，精确测量烟气的含氧量。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种烟气干基氧量测量方法，其特征在于，所述的方法包括：

从空预器前端的主烟道中采集待测烟气，并对所述的待测烟气进行除灰处理；

将除灰处理后的所述待测烟气经旁路烟道送入所述空预器后端的主烟道；

检测所述旁路烟道中待测烟气的湿基氧量，并将检测的湿基氧量数据输出；

检测所述旁路烟道中待测烟气的湿度值，并将检测的湿度值数据输出；

根据输出的所述湿基氧量数据及湿度值数据计算烟气的干基氧量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述的待测烟气进行除灰处理包括：

将除灰处理过程中产生的灰尘排放到空预器前端的所述主烟道中。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据输出的所述湿基氧量数据及湿度值数据计算烟气的干基氧量包括：根据待测烟气的温度值、输出的所述湿基氧量数据及湿度值数据计算烟气的干基氧量。

4.一种烟气干基氧量测量系统，所述的系统包括：主烟道和空预器，所述的空预器设置于所述的主烟道中；其特征在于，所述的系统还包括：

除灰装置，用于从所述空预器前端的主烟道中采集待测烟气，并对所述的待测烟气进行除灰处理；

旁路烟道，用于将所述除灰装置除灰处理后的所述待测烟气送入所述空预器后端的主烟道；

湿基氧量测量装置，用于检测所述旁路烟道中待测烟气的湿基氧量，并将检测的湿基氧量数据输出；

湿度值测量装置，用于检测所述旁路烟道中待测烟气的湿度值，并将检测的湿度值数据输出；

数据处理装置，用于根据输出的所述湿基氧量数据及湿度值数据计算烟气的干基氧量。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的除灰装置还用于将除灰处理过程中产生的灰尘排放到空预器前端的所述主烟道中。

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的数据处理装置，具体用于根据待测烟气的温度值、输出的所述湿基氧量数据及湿度值数据计算烟气的干基氧量。

7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的除灰装置位于所述空预器前端的主烟道中。

8.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的含氧量测量装置为氧化锆探头。

9.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述旁路烟道的出口位于所述空预器后端的主烟道中。

10.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的湿度值测量装置为湿度计。

11.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的数据处理装置为计算机。

12.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的除灰装置为旋风子除灰装置。

13.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的除灰装置为锥形除灰装置。

14.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述旋风子除灰装置的出灰口处固定一弹簧片。

15.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述锥形除灰装置的出灰口处固定一弹簧片。