CN102941003A - 一种用于检测电厂排放烟气的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于检测电厂排放烟气的设备和方法，该设备包括烟气采集单元、烟气预处理单元、烟气检测单元、清洁单元以及控制单元。该设备能够实时监测排放废气中NOx等有害气体含量，并能够防止传感器探头被气体污染不能够精确检测NOx等有害气体含量，提高检测精确度。并且经过烟气经过预处理单元处理，不仅能够对传感器探头起到保护作用，也保持了烟气的在排放时的大致物理状态，使得检测结果更为精确。另外，由于控制和显示装置都远离污染区域，因而对操作人员也起到了较好的保护作用。

Description

一种用于检测电厂排放烟气的设备和方法

技术领域

本发明涉及电厂污染物排放控制领域。具体地说，设计一种用于检测电厂排放烟气的设备和方法，该设备基于NOx传感器或其它目标气体传感器实时采集排放气体并监测气体中NOx、NH3以及其它废气浓度含量，并实时反馈到系统控制端，用以减少大气污染。

背景技术

火力发电站的燃煤燃烧过程中排放的NOx(即氮氧化合物)气体是危害大，且较难处理的大气污染物，它不仅刺激人的呼吸系统，损害动植物，破坏臭氧层，而且也是引起温室效应、酸雨和光化学反应的主要物质之一。我国是燃煤大国，开展对降低NOx排放的治理具有十分重要的意义。

国内外在废气中NOx排放方面进行的工作大致可分为以下3个方面：

(1)锅炉燃烧技术的改进。

(2)无催化情况下向炉内喷氨水。

(3)有催化物的氨水喷射系统。

在烟气检测的过程中，电厂直接排放的烟气带有许多颗粒杂质，如果对其直接采样，在检测的过程中会对检测探头产生损害，使得检测系统容易发生故障并且降低了检测探头的使用寿命。在检测过程中烟气要经过一段气路才能达到检测单元，因而此时的温度可能与烟气排放的温度产生了差异，不能确定被检测烟气是否与排放的烟气是否为相同的状态。

发明内容

本发明针对于现有技术问题不能实时监测排放废气中NOx等有害气体含量，动态控制燃料燃烧以及传感器探头被气体污染不能够精确检测NOx等有害气体含量的缺点，提供一种自动清洁传感器、动态实时的污染气体NOx等有害气体含量监测与控制。

本发明的一方面提供一种用于检测电厂排放烟气的设备，其包括以下单元：烟气采集单元，其包括抽吸装置以及气路，所述抽吸装置用于从电厂烟气排放装置中抽吸烟气，并通过所述气路进行输送；烟气预处理单元，用于接收从烟气采集单元传输的烟气，其包括圆筒状的管体、设置在所述管体内部的除尘装置以及设置在所述管体外部的保温装置，所述除尘装置包括由铁丝制成的骨架以及布置在所述骨架内的过滤层，所述保温装置至少包括加热元件；烟气检测单元，用于接收从烟气预处理单元传输的烟气，其包括腔体以及设置在腔体内的目标检测传感器和温度传感器，所述腔体包括第一入口、第二入口以及出口，所述第一入口与所述烟气预处理单元的气路连接，所述出口上设置有开度可调的闸板；清洁单元，包括与外界空气相连的鼓风装置，所述鼓风装置与所述烟气检测单元的第二入口连接；控制单元，其接收烟气检测单元中目标气体传感器的信号，还接收电厂烟气排放装置的第一温度信号以及烟气检测单元中的第二温度信号，当二者的差值达到设定值时向烟气预处理单元发送启动所述保温装置中的加热元件的指令，其还用于控制所述烟气检测单元第一入口、第二入口的开闭合以及所述出口的开度，当所述第一入口开启时，所述第二入口关闭，所述出口的闸板位于第一位置，当所述第二入口开启时，所述第一入口关闭，所述出口的闸板位于第二位置，并且所述闸板位于第二位置时所述出口具有更大的开度。

优选地，所述烟气采集单元还包括采集管体，其插入电厂烟气排放装置中采集烟气，并通过所述抽吸装置向下游气路输送。

优选地，所述除尘装置的过滤层为脱脂棉。

优选地，所述保温装置还包括保温层。

优选地，在所述清洁单元的鼓风机与所述第二入口之间还设置有加热装置。

优选地，还包括实时显示装置，其与所述控制单元连接用于实时显示目标气体的检测值。

优选地，所述实时显示装置设置在远离电厂烟气排放装置的位置。

本发明的另一方面提供一种采上述用于检测电厂烟气的设备进行检测的方法，包括以下步骤：

a.检查各气路连接是否完整、漏气；

b.所述抽吸装置从电厂烟气排放装置中采样并通过气路输送；

c.采样气体经过烟气预处理单元进行除尘、保温处理；

d.所述第一入口打开，所述出口的闸板位于第一位置，经过除尘、保温处理后的烟气经过所述第一入口进入所述烟气检测单元的腔体，当气体流量稳定后目标检测传感器工作，并通过CAN总线将检测的数据发送至所述控制单元，经过换算处理后发送至所述实时显示装置；

e.当一个检测过程结束后，所述第一入口关闭，所述第二入口打开，所述出口的闸板位于第二位置，清洁单元的鼓风装置将外界的气体吹入所述烟气检测单元的腔体，对目标检测传感器进行清洁，结束检测。

优选地，其中步骤e中，所述鼓风装置是将外界加热后的气体吹入所述烟气检测单元的腔体。

优选地，其中步骤e中，在吹入外界空气后，将目标检测传感器检测到的数据与设定值相比较，当达到设定范围时才认为清洁合格。

由于采取了上述措施，烟气经过抽吸装置被直接从电厂烟气排放装置中采样，并经过除尘保温处理后在进行检测，一方面去除了烟气中粉尘颗粒对检测探头的损害，另一方面经过控制单元以及保温装置的调节，使得烟气在进入检测单元之前基本保持了烟气在排放装置中的物理状态，因而使得检测结果更为真实可靠。在一个检测过程结束后，通过鼓风装置向检测腔体内吹入外界空气对检测探头进行清洗，优选地，吹入的是经过加热后的空气，从而减小检测腔体内的温度变化，更为优选地，加热后的空气的温度与被检测的烟气的温度大致相当。

在烟气检测过程中需要保持气体以一定的流速通过检测单元的腔体，而在清洁步骤中，则需要快速地清除腔体内残余的烟气，以便进行下一次的检测，因而检测单元腔体的出口为开度可调的行驶，在烟气检测时设置为较小的开度，可以满足检测的需求，而在清洁时设置为较大的开度，便于快速地对腔体进行清洁。

该设备采用CAN总线技术的NOx或其它有害其它的传感器、汽车级气路控制继电器以及高清液晶显示屏，即实时显示装置。CAN总线数据传输具有速度快、精度高以及数据传输稳定的特点，能够适合各种环境条件下的使用。气路控制的汽车级继电器使用寿命高、工作稳定，能够适应工厂恶劣的工作环境。高清液晶屏能够方便直观的观测到当前废气中的气体浓度。

电厂的工作环境恶劣，因而为了保护检测人员的身体健康，将该设备的显示装置以及控制装置设置在远离电厂烟气排放装置的位置，从而减少了烟气对操作人员的伤害。

附图说明

图1是本发明的用于检测电厂排放烟气的设备的整体结构示意图；

图2是本发明控制单元的控制逻辑图；

图3是采用本发明的设备进行烟气检测的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例详细描述本发明的实现方案。

参见图1，该用于检测电厂排放烟气的设备，其包括烟气采集单元、烟气预处理单元、烟气检测单元、清洁单元以及控制单元。其中烟气采集单元1，包括抽吸装置以及气路，其中抽吸装置采用现有的普通抽吸装置，用于抽吸电厂烟气排放通道中的烟气，用作采样目的。烟气采集单元还包括采集管体，其插入电厂烟气排放装置中采集烟气，并通过所述抽吸装置向下游气路输送。为了阐述方便，图1中并未示出抽吸装置以及采集管体。电厂排放烟气被抽吸装置1抽吸并通过气路进行输送，按照图中箭头所示方向输送至烟气预处理单元。烟气预处理单元包括圆筒状的管体，实际上，其也是一段输送气路，只是管体内部设置有除尘装置2，在管体外部还设置有保温装置3。除尘装置2包括由铁丝制成的骨架以及布置在所述骨架内的过滤层，过滤层可以采用脱脂棉，用于过滤烟气中的粉尘颗粒。优选地，除尘装置仅设置在管体头部的部分段中，这样既能达到除尘目的，又不至于过于堵塞影响了烟气的输送。保温装置3包括外部的保温层，在保温层内还设置有加热元件4，在必要时可对管体进行加热。经过预处理的烟气被输送烟气检测单元。烟气检测单元包括腔体5，在该腔体内设置有用于检测烟气的目标气体传感器。该腔体5具有第一入口6、第二入口7以及出口8。其中第一入口6与烟气预处理单元的气路连接，用于接收经过预处理后的烟气。第二入口7与清洁单元的气路连接，用于接收外界空气以清除腔体内的烟气。出口8设置成开度可调的形式，其具有闸板用于调节开度。清洁单元包括与外界空气相连通的鼓风装置9，其将外界空气经过第二入口7吹入腔体，优选地，在鼓风装置9与第二入口7之间还设置有加热装置10。工控机(图1中未示出)，即控制单元，用于接收烟气检测单元中目标气体传感器的信号，还接收电厂烟气排放装置的第一温度信号以及烟气检测单元中的第二温度信号，当二者的差值达到设定值时向烟气预处理单元发送启动保温装置中的加热元件4的指令，其还用于控制烟气检测单元第一入口6、第二入口7的开闭合以及出口8的开度，当第一入口6开启时，第二入7口关闭，出口8的闸板位于第一位置，当第二入口7开启时，第一入口6关闭，出口8的闸板位于第二位置，并且闸板位于第二位置时所述出口具有更大的开度。这样，在烟气检测时，腔体5内仅有烟气通过，并且由于此时出口8具有较小的开度，烟气以一平稳的速度通过，当烟气检测结束时，需要清除腔体5的烟气，为下次检测做准备，因而将第一入口6关闭，此时仅有外界空气通过，并且出口8此时具有较大的开度，因而能够快速清除腔体5内的烟气。该设备还包括实时显示装置，其与控制单元连接用于实时显示目标气体的检测值。其中，该实时显示装置设置在远离电厂烟气排放装置的位置。

参见图2，控制单元用于接收电厂排放烟道内的温度，并与腔体5内的温度传感器相比较，并将二者进行比较，当二者的差值超过设定值时，控制单元下达指令，启动加热元件4。控制单元还用于接收腔体5内的目标检测传感器的信号，并将该信号进行换算，并将换算后的数据发送至显示装置进行实时显示。控制单元还用于控制第一入口6、第二入口7的开闭以及出口8的开度，从而控制检测、清洁过程。

工作时首先，检查各气路连接是否完整、漏气，检查无误后抽吸装置从电厂烟气排放装置中采样并通过气路输送，采样气体经过烟气预处理单元进行除尘、保温处理，此时，控制单元控制第一入口6打开，第二入口7关闭出口8的闸板位于第一位置，经过除尘、保温处理后的烟气经过所述第一入口6进入烟气检测单元的腔体5，当气体流量稳定后目标检测传感器工作，并通过CAN总线将检测的数据发送至控制单元，经过换算处理后发送至实时显示装置。当一个检测过程结束后，控制单元控制第一入口6关闭，所述第二入口7打开，出口8的闸板位于第二位置，清洁单元的鼓风装置9将外界的气体吹入所述烟气检测单元的腔体5，对目标检测传感器进行清洁，结束检测。其中，在吹入外界空气后，将目标检测传感器检测到的数据与设定值相比较，当达到设定值时才认为清洁合格。

参见图3，系统工作时，首先设定待测气体的类型：NOx、NH3和02，然后设定待测气体弄的量程范围，在大量程范围下，气体测试的精度要低于小量程。设定完毕后，首先气路采用继电器向系统通入清洁标准气，用以清洁NOx传感器探头，避免由于污染造成测试数据不准确而影响系统控制。当系统采集清洁标准气的含量与实际含量一致时，系统确认清洁完成。清洁完毕后，气路控制继电器向系统通入待测的排放废气，当气体流量稳定后，传感器探头开始采集当前气体中的NOx、NH3以及02的浓度，通过CAN总线报文上传，系统接受报文后通过特定算法将气体浓度转换为PPM值，并实时在设备面板的液晶屏上显示，以便于工程人员观测。同时，将气体PPM值通过4～20mA电流上传至远程控制系统用于污染物控制。

值得说明的是，以上所述仅为本发明系列之中的优选实例而已，并不用于限制本发明，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明结构组合及式样之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于检测电厂排放烟气的设备，其特征在于包括以下单元：

烟气采集单元，其包括抽吸装置以及气路，所述抽吸装置用于从电厂烟气排放装置中抽吸烟气，并通过所述气路进行输送；

烟气预处理单元，用于接收从烟气采集单元传输的烟气，其包括圆筒状的管体、设置在所述管体内部的除尘装置以及设置在所述管体外部的保温装置，所述除尘装置包括由铁丝制成的骨架以及布置在所述骨架内的过滤层，所述保温装置至少包括加热元件；

烟气检测单元，用于接收从烟气预处理单元传输的烟气，其包括腔体以及设置在腔体内的目标检测传感器和温度传感器，所述腔体包括第一入口、第二入口以及出口，所述第一入口与所述烟气预处理单元的气路连接，所述出口上设置有开度可调的闸板；

清洁单元，包括与外界空气相连的鼓风装置，所述鼓风装置与所述烟气检测单元的第二入口连接；

控制单元，其接收烟气检测单元中目标气体传感器的信号，还接收电厂烟气排放装置的第一温度信号以及烟气检测单元中的第二温度信号，当二者的差值达到设定值时向烟气预处理单元发送启动所述保温装置中的加热元件的指令，其还用于控制所述烟气检测单元第一入口、第二入口的开闭合以及所述出口的开度，当所述第一入口开启时，所述第二入口关闭，所述出口的闸板位于第一位置，当所述第二入口开启时，所述第一入口关闭，所述出口的闸板位于第二位置，并且所述闸板位于第二位置时所述出口具有更大的开度。

2.根据权利要求1所述的用于检测电厂排放烟气的设备，其特征在于所述烟气采集单元还包括采集管体，其插入电厂烟气排放装置中采集烟气，并通过所述抽吸装置向下游气路输送。

3.根据权利要求1所述的用于检测电厂排放烟气的设备，其特征在于所述除尘装置的过滤层为脱脂棉。

4.根据权利要求1-3所述的用于检测电厂排放烟气的设备，其特征在于所述保温装置还包括保温层。

5.根据权利要求1-4所述的用于检测电厂排放烟气的设备，其特征在于在所述清洁单元的鼓风机与所述第二入口之间还设置有加热装置。

6.根据权利要求1所述的用于检测电厂排放烟气的设备，其特征在于还包括实时显示装置，其与所述控制单元连接用于实时显示目标气体的检测值。

7.根据权利要求6所述的用于检测电厂排放烟气的设备，其特征在于所述实时显示装置设置在远离电厂烟气排放装置的位置。

8.一种采用权利要求1-7中所述的用于检测电厂排放烟气的设备进行检测的方法，包括以下步骤：

a.检查各气路连接是否完整、漏气；

b.所述抽吸装置从电厂烟气排放装置中采样并通过气路输送；

c.采样气体经过烟气预处理单元进行除尘、保温处理；

d.所述第一入口打开，所述出口的闸板位于第一位置，经过除尘、保温处理后的烟气经过所述第一入口进入所述烟气检测单元的腔体，当气体流量稳定后目标检测传感器工作，并通过CAN总线将检测的数据发送至所述控制单元，经过换算处理后发送至所述实时显示装置；

e.当一个检测过程结束后，所述第一入口关闭，所述第二入口打开，所述出口的闸板位于第二位置，清洁单元的鼓风装置将外界的气体吹入所述烟气检测单元的腔体，对目标检测传感器进行清洁，结束检测。

9.根据权利要求8所述的方法，其中步骤e中，所述鼓风装置是将外界加热后的气体吹入所述烟气检测单元的腔体。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中步骤e中，在吹入外界空气后，将目标检测传感器检测到的数据与设定值相比较，当达到设定范围时才认为清洁合格。

Images