CN103245762A

CN103245762A - 一种scr烟气脱硝系统烟气分布测量装置及其测量方法

Info

Publication number: CN103245762A
Application number: CN2013101738259A
Authority: CN
Inventors: 赵晴川; 郝卫东; 胡志宏; 董信光; 董建
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2013-08-14

Abstract

本发明公开了一种SCR烟气脱硝系统烟气分布测量装置及其测量方法，实现在30分钟内完成60～100个网格点的烟气成份测量，得到SCR脱硝装置内NO_x分布场，应用于燃煤锅炉SCR脱硝系统喷氨优化调整，可大大提高工作效率和测量的准确性，与常规人工逐点测量方法相比，可以节省大量时间和人力物力，包括多个取样管、第一阀门组箱、第二阀门组箱、抽吸泵、切换阀箱、烟气分析仪；各取样管连接第一阀门组箱和第二阀门组箱，第一阀门组箱和第二阀门组箱均与抽吸泵连接，抽吸泵连接切换阀箱，切换阀箱连接烟气分析仪；所述烟气分析仪外接控制单元，控制单元同时连接中央计算机、切换阀箱、第一阀门组箱、第二阀门组箱。

Description

一种SCR烟气脱硝系统烟气分布测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种烟气分布测量装置及其测量方法，尤其设计一种SCR烟气脱硝系统烟气分布测量装置及其测量方法。

背景技术

GB 13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》实施了更为严格的NO_x排放标准，SCR（选择性催化还原法）是最成熟、应用最为广泛的脱硝技术。目前新建的燃煤发电机组多数选择安装SCR烟气脱硝系统来降低NO_x排放，未安装SCR烟气脱硝系统的在役发电机组必须在2015年前通过改造降低NO_x排放，SCR烟气脱硝系统也将是主要选择之一。

SCR烟气脱硝的原理是在催化剂作用下，向烟气中喷入氨NH₃，将烟气中的NO_x催化还原成N₂和H₂O，主要反应式为4NO+4NH₃+O₂＝4N₂+6H₂O。由于喷入的氨与烟气中的NO_x不可能做到100％的均匀混合，在SCR烟气脱硝系统内的某些区域，NH₃含量低于烟气中的NO_x，造成脱硝效率下降；而在某些区域NH₃的含量会大于烟气中的NO_x含量，这样就造成NH₃相对过剩，这部分过剩的氨被称作氨逃逸。一方面氨逃逸造成氨水或尿素浪费，另一方面氨逃逸与烟气中的水蒸汽、SO₃生成粘稠的腐蚀性物质硫酸氢铵，对SCR烟气脱硝系统和下游设备造成堵塞和腐蚀，严重影响机组运行的安全性。因此SCR烟气脱硝中NH₃和NO_x的混合程度对提高SCR烟气脱硝系统的脱硝效率和安全性具有极大的影响。目前燃煤电厂SCR催化剂布置在截面积超过250m²的反应器内，烟气介质在如此大的截面内部流动的浓度分布和速度分布会很不均匀，对烟气与NH₃的均匀混合很不利。SCR的喷氨系统通常在反应器截面内布置隔栅式喷嘴，每个喷嘴设手动调节阀，为了实现NH₃和NO_x的充分混合接触，需要在运行过程中进行喷氨流量分配的优化调节。只有测量出SCR烟气脱硝系统进、出口的NO_x的分布，才能精确调整NH₃喷射系统每一个喷嘴的喷氨量，建立与NO_x的浓度分布场相一致的NH₃的喷入剂量，保证在SCR烟气脱硝系统的每个区域NO_x与NH₃化学当量匹配，避免出现NH₃不足或过剩的局部区域，达到提高脱硝效率并减少氨逃逸的目的。

测量SCR烟气脱硝系统进、出口的NO_x的分布采用常规的测量方法是不切实际的。SCR烟气脱硝系统内整层催化剂由许多正方形模块组成，通常按照催化剂模块的尺寸将SCR烟气脱硝系统横截面划分成许多网格。例如目前一般催化剂模块边长为1～2m，因此测量网格的面积是2m²，每个SCR烟气脱硝系统约有60-100个网格。为了能够精确控制喷NH₃量，需要掌握每个模块进、出口NO_x浓度，即测量60-100个网格中心点的NO_x浓度。常规的烟气取样方法是用人工移动式取样枪插入烟道内部各个网格，逐点抽吸烟气进行分析。这种方法需要人工切换取样枪，花费大量人力和时间，而且烟气由取样枪被抽吸至烟气分析仪管路通常较长，也花费大量时间。常规方法完成一次SCR烟气脱硝系统全截面的烟气分布测量需要4小时以上，而且由于测量时间过长，发电机组工况难以维持稳定，将导致测量过程中烟气浓度分布场波动，测量结果存在较大误差。在进行SCR烟气脱硝系统的氨喷射优化调整时，需要根据SCR烟气脱硝系统进、出口NO_x分布情况，调整喷氨隔栅相应区域的阀门开度，每次调整前和调整后需要测量SCR烟气脱硝系统进、出口NO_x分布情况，直至最终SCR烟气脱硝系统出口NO_x分布的均匀性达到要求。往往这样的调整需要数次。如果采用目前常规的烟气取样方法太过费时费力，实际是无法实施的。

目前由于SCR烟气脱硝系统烟气浓度分布难以用常规方法测量，国内燃煤电厂的SCR烟气脱硝系统的优化调整试验尚未普及开展。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题提供一种SCR烟气脱硝系统烟气分布测量装置，实现在30分钟内完成60～100个网格点的烟气成份测量，得到SCR脱硝装置内NO_x分布场，应用于燃煤锅炉SCR脱硝系统喷氨优化调整，可大大提高工作效率和测量的准确性。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种SCR烟气脱硝系统烟气分布测量装置包括多个取样管、第一阀门组箱、第二阀门组箱、抽吸泵、切换阀箱、烟气分析仪；各取样管连接第一阀门组箱和第二阀门组箱，第一阀门组箱和第二阀门组箱均与抽吸泵连接，抽吸泵连接切换阀箱，切换阀箱连接烟气分析仪；

所述烟气分析仪外接控制单元，控制单元同时连接中央计算机、切换阀箱、第一阀门组箱、第二阀门组箱。

所述取样管从SCR反应器烟道壁上的测孔处插入烟道，取样管一端末开口位于SCR反应器测量截面划分的每个网格的中心点，另一端引出到烟道外连接各阀门组箱。

所述的各阀门组箱设1路出口、至少2路入口，所有入口并联至一个出口，入口和出口之间设阀门，各阀门组箱箱体上设阀门的手动开关，适应突发状况时可手动操作。

所述的抽吸泵设2路入口和2路出口，一路入口接第一阀门组箱和1路出口、另一路入口接第二阀门组箱和1路出口。

所述的切换阀箱设2路入口和1路出口，2路入口并联至1路出口。

所述的切换阀箱内每路设一个阀门和一个旁路阀门，阀门连接于入口和出口之间，旁路阀门一头接于入口和阀门之间，另一头接大气。

所述阀门和旁路阀门与控制单元连接，中央计算机通过控制单元控制阀门的开关动作。

一种SCR烟气脱硝系统烟气分布测量装置测量方法步骤是：

初始状态各阀门处于关闭状态；

1）将多路取样管放入烟道内，用烟气连接胶管和电缆将各装置部件之间连接好；

2）第一阀门组箱、第二阀门组箱和抽吸泵安置在测量平台，紧邻取样管出口；

3）开启抽吸泵、烟气分析仪，完成设备预热；

4）开始测量流程：

控制单元控制各阀门的开关实现第一阀门组箱内第一通道烟气进入烟气分析仪进行分析，第二阀门组箱内第一通道烟气进入旁路等待测量；

5）在设定的分析时间内完成步骤4）烟气分析后，控制单元控制各阀门的开关实现第二阀门组箱第一通道烟气进入烟气分析仪进行分析，第一阀门组箱的第二通道烟气进入旁路等待测量；

6）在设定的分析时间内完成步骤5）烟气分析后，控制单元控制各阀门的开关实现第一阀门组箱第二通道烟气进入烟气分析仪进行分析，第二阀门组箱的第二通道烟气进入旁路等待测量；

7）根据步骤5)、6)，第一阀门组箱和第二阀门组箱各通道烟气轮流处于测量和等待状态，各通道烟气逐个被送至烟气分析仪完成所有剩余通道烟气的分析过程；

8）测量过程中每个测量点O₂的成份被记录分析，如果O₂不正常地高于经验值，表明测量装置存在漏气处，需要对测量装置进行漏气检查。

所述步骤4)各阀门的开关状态是第一阀门组箱和第二阀门组箱内对应的第一通道的两个阀门打开，切换阀箱内连接第一阀门组箱的阀门打开、连接第二阀门组箱的旁路阀门打开。

所述步骤5)各阀门的开关状态是切换阀箱内连接第一阀门组箱的阀门关闭、旁路阀门打开，切换阀箱内连接第二阀门组箱的阀门打开、旁路阀门关闭，第一阀门组箱内第一通道阀门关闭、第二通道的阀门打开。

所述步骤6)各阀门的开关状态是切换阀箱内连接第一阀门组箱的阀门打开、旁路阀门关闭，切换阀箱内连接第二阀门组箱的阀门关闭、旁路阀门打开，第二阀门组箱内第一通道阀门关闭、第二通道的阀门打开。

本发明的有益效果如下：

本发明装置用多路取样管插入烟道内部各个网格点，自动抽吸烟气，一路烟气进入烟气分析仪进行分析的过程中，另一路烟气被持续传送烟气分析仪入口处，处于等待状态，与常规人工逐点测量方法相比，省略了拔插取样管和烟气抽吸等待时间，可以节省大量时间和人力物力。

利用本发明装置能够对SCR烟气脱硝系统出、入口NO_x和O₂浓度场进行快速测量，应用于SCR喷氨系统的优化调整试验，在每次对喷射隔栅各喷嘴的喷氨量进行调整后，可以迅速测量调整后的NO_x和O₂分布情况，8小时内可进行5-7次喷氨优化调整，极大地提高了工作效率和准确性，使得目前由于按照常规方法难以实现的喷氨优化调整试验能够推广普及。根据有关资料，优化后的SCR系统氨消耗量可减少30%，催化剂寿命延长30%以上，以600MW机组为例，每年可节约资金800万元。

附图说明

图1是本发明装置实施例连接示意图；

图2是本发明实施例烟气通道连接示意图。

其中1烟道，2取样管，3抽吸泵，4切换阀箱，5烟气分析仪，6控制单元，7中央计算机，8数字信号电缆，9电缆，10第零阀门，11第一阀门，12第二阀门，13第三旁路阀门，14第四阀门，15第五旁路阀门，16第六阀门，17第七阀门，A1第一阀门组箱，A2第二阀门组箱，311抽吸泵第一入口，312抽吸泵第二入口，321抽吸泵第一出口，322抽吸泵第二出口，41切换阀箱第一入口，42切换阀箱第二入口，43切换阀箱出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是本发明装置实施例连接示意图。

取样管2从SCR烟气脱硝系统烟道壁上的测孔处插入烟道1，取样管2一端末开口位于SCR烟气脱硝系统测量截面划分的每个网格的中心点，插入到烟道1内不同深度，取样管2另一端引出到烟道1外同时连接第一阀门组箱A1和第二阀门组箱A2的入口，烟气沿着取样管2流入第一阀门组箱A1和第二阀门组箱A2，第一阀门组箱A1和第二阀门组箱A2出口依次连接抽吸泵3、切换阀箱4、烟气分析仪5；烟气分析仪5通过电缆9依次连接控制单元6、中央计算机7，烟气分析仪5将分析数据传递给控制单元6和中央计算机7，中央计算机7对数据进行存储和处理；控制单元6通过数字信号电缆8同时连接第一阀门组箱A1和第二阀门组箱A2和切换阀箱4，中央计算机7将控制指令输送到第一阀门组箱A1、第二阀门组箱A2和切换阀箱4，控制其内部阀门的动作。

图2是本发明实施例烟气通道胶管连接示意图。

取样管2分别连接至第一阀门组箱A1和第二阀门组箱A2入口通道，第一阀门组箱A1内设第一通道的第零阀门10、第二通道的第六阀门16，第零阀门10和第六阀门16两者并联至第一阀门组箱A1出口；第二阀门组箱A2内设第一通道的第一阀门11、第二通道的第七阀门17，第一阀门11和第七阀门17两者并联至第二阀门组箱A2出口；

切换阀箱4内设切换阀箱第一入口41和切换阀箱第二入口42，两路入口并联则至一路切换阀箱出口43，切换阀箱第一入口41和切换阀箱出口43之间设第二阀门12，第三旁路阀门13一端连接于切换阀箱第一入口41和第二阀门12之间，另一端连接于大气；切换阀箱第二入口42和切换阀箱出口43之间设第四阀门14，第五旁路阀门15一端连接于切换阀箱第二入口42和第四阀门14之间，另一端连接于大气，切换阀箱4外设阀门的手动开关。

第一阀门组箱A1出口连接到抽吸泵第一入口311，第二阀门组箱A2出口连接到抽吸泵第二入口312；抽吸泵第一入口311对应的抽吸泵第一出口321连接到切换阀箱第一入口41，抽吸泵第二入口312对应的抽吸泵第二出口322连接到切换阀箱第二入口42；切换阀箱出口43连接至烟气分析仪5。

本发明测量装置的测量方法如下：

将多路取样管2放入烟道1内，用烟气连接胶管和电缆将各个部件之间连接好；

第一阀门组箱A1和第二阀门组箱A2和抽吸泵3安置在测量平台紧邻取样管2出口，减少胶管连接管路；从而缩短抽吸烟气的行程，减少抽吸烟气的等待时间，切换阀箱4、烟气分析仪5、控制单元6和中央计算机7属于精密仪器，可布置在环境好，距离SCR脱硝装置远的场所。

开启抽吸泵3、烟气分析仪5，完成设备预热；

初始状态各阀门处于关闭状态；

1、中央计算机7控制程序开启第一通道烟气通道测量流程，同时开启第一阀门组箱A1和第二阀门组箱A2内第一通道的第零阀门10、第一阀门11，抽吸两路烟气至抽吸泵第一入口311和抽吸泵第二入312，经由抽吸泵第一出口321和抽吸泵第二出口322，到达切换阀箱第一入口41和切换阀箱第二入口42；

2、切换阀箱4按照中央计算机7指令将第二阀门12开启、第三旁路阀门13关闭、第四阀门14闭合、第五旁路阀门15开启；切换阀箱第一入口41的烟气由切换阀箱出口43到达烟气分析仪5进行成分分析，分析数据通过控制单元6传送到中央计算机7内储存和处理，同时切换阀箱第二入口42的烟气持续被抽吸至第五旁路阀门15处排入大气，处于等待状态；

3、切换阀箱第一入口41的烟气分析完成后，按照中央计算机7指令切换阀箱4控制第二阀门12关闭、第三旁路阀门13开启、第四阀门14开启、第五旁路阀门15关闭；切换阀箱第二入口42烟气进入烟气分析仪5，同时第一阀门组箱A1第一通道第零阀门10关闭，第二通道的第六阀门16开启，第一阀门组箱A1第二通道烟气被抽吸至第三旁路阀门13处排入大气，进入等待状态；

4、切换阀箱第二入口42烟气分析完成后，按照中央计算机7指令切换阀箱4控制第四阀门14闭合、第五旁路阀门15开启，第二阀门12开启、第三旁路阀门13关闭，第一阀门组箱A1第二通道烟气进入分析状态；同时第二阀门组箱A2第一通道第一阀门11关闭，第二通道的第七阀门17开启，第二阀门组箱A2第二通道烟气被抽吸至第五旁路阀门15处排入大气，进入等待状态；

5、根据步骤3、4的过程，某一阀门组箱的一路烟气在进行分析时，则另一个阀门组箱的一路烟气处于等待状态，依次完成阀门组箱剩余通道烟气的分析，烟气分析仪5通过控制单元6将分析结果输送至中央计算机7存储和处理。

6、每个测量点的NO值被转换为NO₂，并参考O₂转换到基准氧量下的NOx值，O₂成份以实际值记录并显示，O₂的分布可作为系统严密性指示，测量过程中每个测量点O₂的成份被记录分析，如果O₂不正常地高于经验值，表明测量装置存在漏气处，需要对测量装置进行漏气检查。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种SCR烟气脱硝系统烟气分布测量装置，其特征是，包括多个取样管、第一阀门组箱、第二阀门组箱、抽吸泵、切换阀箱、烟气分析仪；各取样管连接到第一阀门组箱和第二阀门组箱，第一阀门组箱和第二阀门组箱均与抽吸泵连接，抽吸泵连接切换阀箱，切换阀箱连接烟气分析仪；

2.如权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝系统烟气分布测量装置，其特征是，所述取样管从SCR烟气脱硝系统烟道壁上的测孔处插入烟道，取样管一端末开口位于SCR烟气脱硝系统测量截面划分的每个网格的中心点，另一端引出到烟道外连接各阀门组箱。

3.如权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝系统烟气分布测量装置，其特征是，所述的各阀门组箱设1路出口、至少2路入口，所有入口并联至一个出口，各阀门组箱入口和出口之间设阀门，各阀门组箱箱体上设阀门的手动开关，适应突发状况时可手动操作。

4.如权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝系统烟气分布测量装置，其特征是，所述的抽吸泵设2路入口和2路出口，一路入口接第一阀门组箱和1路出口、另一路入口接第二阀门组箱和1路出口。

5.如权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝系统烟气分布测量装置，其特征是，所述的切换阀箱设2路入口和1路出口，2路入口并联至1路出口。

6.如权利要求5所述的一种SCR烟气脱硝系统烟气分布测量装置，其特征是，所述的切换阀箱每路设一个阀门和一个旁路阀门，阀门连接于入口和出口之间，旁路阀门一头接于入口和阀门之间，另一头接大气。

7.一种SCR烟气脱硝系统烟气分布测量装置，其特征是，装置的测量方法步骤是：

初始状态各阀门处于关闭状态；

1）将多路取样管放入烟道内，用烟气连接胶管和电缆将各装置个部件之间连接好；

3）开启抽吸泵、烟气分析仪，完成设备预热；

4）开始测量流程：

8）测量过程中每个测量点O2的成份被记录分析，如果O2不正常地高于经验值，表明测量装置存在漏气处，需要对测量装置进行漏气检查。

8.如权利要求7所述的一种SCR脱硝系统烟气分布测量装置的测量方法，其特征是，所述步骤4)各阀门的开关状态是第一阀门组箱和第二阀门组箱内对应的第一通道的两个阀门打开，切换阀箱内连接第一阀门组箱的阀门打开、连接第二阀门组箱的旁路阀门打开。

9.如权利要求7所述的一种SCR脱硝系统烟气分布测量装置的测量方法，其特征是，所述步骤5)各阀门的开关状态是切换阀箱内连接第一阀门组箱的阀门关闭、旁路阀门打开，切换阀箱内连接第二阀门组箱的阀门打开、旁路阀门关闭，第一阀门组箱内第一通道阀门关闭、第二通道的阀门打开。

10.如权利要求7所述的一种SCR脱硝系统烟气分布测量装置的测量方法，其特征是，所述步骤6)各阀门的开关状态是切换阀箱内连接第一阀门组箱的阀门打开、旁路阀门关闭，切换阀箱内连接第二阀门组箱的阀门关闭、旁路阀门打开，第二阀门组箱内第一通道阀门关闭、第二通道的阀门打开。