CN103940641B - 脱硝装置用矩阵式多点取样系统 - Google Patents

脱硝装置用矩阵式多点取样系统 Download PDF

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本发明涉及一种脱硝装置用矩阵式多点取样系统，所述系统包括形成烟气回路的反应器出口烟道、混合气室及至空预器入口烟道；所述反应器出口烟道内设置的多根取气管道，每个所述取气管道上布置有至少一个取样元件，所述取样元件用于对烟气取样；所述取气管道的另一端连通到所述混合气室，用于将所述烟气输送到所述混合气室；所述混合气室内设置有至少一个取样探头，所述混合气室用于将取气管道输送的烟气混合，以供所述取样探头检测；所述混合气室的另一端连通到所述至空预器入口烟道，由于样气是通过取气管道多点采样而来，且经过混合气室充分混合，流场很均匀，采样探头从气室取样，故其本发明实施例取样烟气成分具有代表性。

Description

脱硝装置用矩阵式多点取样系统
技术领域
本发明属于取样装置，特别涉及一种脱硝装置中设置的CEMS矩阵式多点取样系统。
背景技术
火力发电厂脱硝烟气污染物排放的监测越来越受到国家环保局的重视，部分省份已将脱硝烟气排放连续监测系统（ContinuousEmissionMonitoringSystem，简称CEMS）数据与当地环保局联网，用脱硝烟气排放指标考核发电企业的电价。因此，脱硝CEMS检测的准确性和实时性直接影响到电厂的生产和经济。
图1为现有技术中脱硝装置用取样系统的结构示意图，取样探头12直接设置在反应器出口烟道11内，取样探头12所在的取样处烟道断面大，烟气流速高，单点取样不具有代表性，在同步性上较差，这样将导致上传的污染物监测数据实时性不强。为了提高取样准确性，常常需要设置较多的取样探头，可单独取样测量，也可互为冗余取样测量，提高系统可靠性及数据代表性。
发明内容
本发明的目的是提供一种脱硝装置用矩阵式多点取样系统，要解决传统脱硝CEMS取样系统单点取样不具备代表性，同步性差的问题。
为解决上述发明目的，本发明提供了一种脱硝装置用矩阵式多点取样系统，所述系统包括形成烟气回路的反应器出口烟道、混合气室及至空预器入口烟道；
所述反应器出口烟道内设置的多根取气管道，每个所述取气管道上布置有至少一个取样元件，所述取样元件用于对烟气取样；
所述取气管道的另一端连通到所述混合气室，用于将所述烟气输送到所述混合气室；所述混合气室内设置有至少一个取样探头，所述混合气室用于将取气管道输送的烟气混合，以供所述取样探头检测；所述混合气室的另一端连通到所述至空预器入口烟道。
作为上述技术方案的优选，多个所述取样元件呈矩阵式分布。
作为上述技术方案的优选，所述取样元件在所述取气管道上的间距为800-1000mm。
作为上述技术方案的优选，所述取样元件上均设置有过滤单元，所述过滤单元用于过滤烟气中的粉尘。
作为上述技术方案的优选，所述取样元件包括筒体，所述筒体的一端设置有具有气孔的底盖，所述气孔连接有出气管道，另一端连接有具有开口的端盖，所述筒体的端盖端连接到所述取气管道，所述筒体的筒壁为栅栏结构。
作为上述技术方案的优选，所述过滤单元设置在所述筒体的内侧。
作为上述技术方案的优选，所述过滤单元的材质为碳化硅。
作为上述技术方案的优选，所述取气管道还连接有反吹扫装置，所述反吹扫装置用于所述取气管道内的粉尘吹扫。
作为上述技术方案的优选，所述取气管道连接到所述混合气室的一端还连接有取样风机，所述取样风机用于将烟气吹入所述混合气室。
作为上述技术方案的优选，所述混合气室的直径为250-300mm。
本发明的效果在于：
本发明提供的脱硝装置用矩阵式多点取样系统，通过所述系统包括形成烟气回路的反应器出口烟道、混合气室及至空预器入口烟道；所述反应器出口烟道内设置的多根取气管道，每个所述取气管道上布置有至少一个取样元件，所述取样元件用于对烟气取样；所述取气管道的另一端连通到所述混合气室，用于将所述烟气输送到所述混合气室；所述混合气室内设置有至少一个取样探头，所述混合气室用于将取气管道输送的烟气混合，以供所述取样探头检测；所述混合气室的另一端连通到所述至空预器入口烟道。由于样气是通过取气管道多点采样而来，且经过混合气室充分混合，流场很均匀，采样探头从气室取样，故其本发明实施例取样烟气成分具有代表性。
附图说明
通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1为现有技术中脱硝装置用取样系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的脱硝装置用矩阵式多点取样系统的结构示意图；
图3为图2中取样元件的结构示意图；
其中：11-反应器出口烟道；12-取样探头；21-反应器出口烟道；22-至空预器入口烟道；
23-取气管道；24-取样元件；25-过滤单元；26-混合气室；27-取样探头；
241-筒体；242-底盖；243-端盖；244-压缩空气吹扫口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
图2为本发明实施例提供的脱硝装置用矩阵式多点取样系统的结构示意图，如图2所示，该脱硝装置用矩阵式多点取样系统，包括形成烟气回路的反应器出口烟道21、混合气室26及至空预器入口烟道22，反应器出口烟道21内设置的多根取气管道23，每个取气管道23上布置有至少一个取样元件24，取样元件24用于对烟气取样。具体的，在本实施例中，以图2中的设置两根取气管道23为例，当然，取气管道23的根数不限于两根，也可以为三根、五根等。每根取气管道23上布置若干取样元件24，具体取样元件24的个数可以为图2中所示的4个，也可以为3个、5个等。具体的取气管道23的根数及其上设置的取样元件24的个数可以根据反应器出口烟道21的实际空间大小进行选取设置。取样元件24可以为气孔、气管等便于烟气进入的结构即可。
取气管道23的另一端连通到混合气室26，用于将烟气输送到混合气室26；混合气室26内设置有至少一个取样探头27，混合气室26用于将取气管道23输送的烟气混合，以供取样探头27检测；混合气室26的另一端连通到至空预器入口烟道22。被检测的烟气，利用烟气压差原理通过取气管道23在反应器出口烟道21、混合气室26、至空预器入口烟道22三者之间形成烟气回路，在反应器出口烟道21内采用多点取样气，通过取气管道23将样气抽入混合气室26，达到充分的混合。取样探头27的具体设置可以根据需要监测的气体类型进行设置，如图2中所示的，本实施例中选用了NOX，O2的取样探头，分别用于NOX，O2的含量。
与现有技术相比本发明实施例提供的脱硝装置用矩阵式多点取样系统具有以下特点和有益效果：本发明实施例脱硝装置用矩阵式多点取样系统采用与传统脱硝CEMS截然不同的取样模式，使得本发明实施例取样具有代表性，由于样气是通过取气管道多点采样而来，且经过混合气室充分混合，气室内流速2m/s左右，流场很均匀，采样探头从气室取样，故其烟气成分具有很好的代表性。
作为上述技术方案的优选，多个取样元件24呈矩阵式分布。取样元件24的呈矩阵式分布相比杂乱无章的多点设置取样元件，可以使得取样元件24在反应器出口烟道21内分布更均匀，合理，从而也能更全面具有代表性的采取反应器出口烟道21内各个部位的烟气通过取气管道23输送以供检测。作为上述技术方案的优选，取样元件24在取气管道23上的间距为800-1000mm。通过实际经验及实验数据相结合后得出，在取气管道23上每间距800-1000mm设置一个取样元件24最为适宜。
现有技术中，传统脱硝CEMS取样装置所处烟气由于没有经过除尘器，粉尘浓度高达20-50g/m3，很容易造成小口径取样探头和取气管道的磨损和堵塞现象，同时由于锅炉投油助燃，烟气中的大量油烟污染并堵塞取样探头，导致分析仪因无流量而失灵，监测分析数据失效，现场检修维护的工作量很大。
作为上述技术方案的优选，取样元件24上均设置有过滤单元25，过滤单元25用于过滤烟气中的粉尘。由于取样元件24配置滤网式的过滤单元25，烟气中的粉尘量大大的降低，烟气再经过取气管道23后传输到混合气室26中供取样探头27检测，降低了取样探头堵塞的几率。滤网式的过滤单元25可以包裹在取样元件24之外，与取样元件外形相匹配，当取样元件为气管时，也可以设置在气管的端头部位。
作为上述技术方案的优选，为了防止粉尘的进入并具有耐磨的效果，本实施例提供了一种具体的取样元件。图3为图2中取样元件的结构示意图，参见图3，该取样元件24包括筒体241，筒体241的一端设置有具有气孔的底盖242，气孔连接有出气管道，另一端连接有具有开口的端盖243，筒体的端盖端连接到取气管道23，筒体241的筒壁为栅栏结构。气孔于出气管道之间可以通过焊接、螺丝、卡扣等方式连接。
本实施例中优选的，取样元件24的筒体241为两端开口，中部的筒壁为栅栏结构，栅栏结构可以增加烟气的通过率，且可以保证筒体241整体的强度。当然筒体241的筒壁也可以为网状或者均匀遍布气孔的结构。
为了增强对烟气内粉尘的过滤，在取样元件24上加设的过滤单元25，过滤单元25设置在筒体241内部，过滤单元25的形状与取样元件的筒体241内壁相匹配，可以将进入到筒体241内的烟气进行充分过滤，减少粉尘影响，且这种设置方式便于对过滤单元25的固定
反吹扫装置对取气管道23内的粉尘进行吹扫，此种结构的取样元件24中，可以将反吹扫装置的压缩空气吹扫口244设置在取样元件的端盖处。反吹扫的气流从底盖242的气孔流出。本实施例提供的取样元件设置过滤单元，并在取气管道加装压缩空气反吹扫装置，实现在线清灰吹扫，能够有效解决传统取样法易堵、易磨、维护工作量大的问题。
作为上述技术方案的优选，过滤单元25的材质为碳化硅。碳化硅，英文名称：siliconcarbide,俗称金刚砂。纯碳化硅是无色透明的晶体，碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好。过滤单元25的材质采用耐磨性能好的碳化硅（SIC），可以减小粉尘对过滤单元25的磨损，提高使用寿命，降低人工维护成本。碳化硅过滤单元防磨损，经过碳化硅过滤单元过滤后的烟尘颗粒度小，且在混合气室26中取样，烟气流速低，大大降低了烟气对取样探头27的磨损。
作为上述技术方案的优选，取气管道23还连接有反吹扫装置，反吹扫装置用于取气管道23的粉尘吹扫。图2中未示出反吹扫装置，可以通过风机等接入取气管道23中实现，本是实施例通过在取气管道加装反吹扫装置，实现在线清灰吹扫，防止取气管道被粉尘阻塞，进一步大大的减少了烟气中粉尘进入混合气室26对取样探头27的阻塞及磨损。
作为上述技术方案的优选，取气管道23连接到混合气室26的一端还连接有取样风机，取样风机用于将烟气吹入混合气室26。被检测的烟气虽然可以利用烟气压差原理通过取气管道23在反应器出口烟道21、混合气室26、至空预器入口烟道22三者之间形成烟气回路，为了进一步提高烟气回路中的烟气流通，在取气管道23中连接取样风机，加速烟气向混合气室26的流通，进一步提高混合气室26内各取气管道23输送来的烟气混合程度，从而提高取样探头27的取样效果。
作为上述技术方案的优选，混合气室26的直径为250-300mm。此尺寸的混合气室26有利于多路烟气的混合及取样探头27的位置排布。
由于烟气中含尘、含水，必须对烟气抽取管路加热，所以烟气采样系统中采样气传输至分析仪的过程中需要一定温度，使烟气维持在露点温度以上，所以需要长距离伴热电缆对管道进行伴热，如果伴热效果差，会造成烟气在管内结露、在烟气中粉尘的共同作用下引起采样管道堵塞，但是现有技术中脱硝CEMS从取气点到分析仪取样管的伴热电缆较长。
本实施例的优化方法将混合气室引到分析仪附近，极大地缩短了取样管线的长度，伴热距离就是取样探头至CEMS分析室的距离，矩阵式的这种取样探头在混合室，距离CEMS很近，所以伴热管线很短，降低了数据滞后及管路堵塞的风险，降低了日常维护的工作量。并且将混合气室和取样探头设置在易于到达的平台，使系统检修维护更简单易行。
本发明实施例提供的脱硝装置用矩阵式多点取样系统，以图2中为例，两根取气管道23通过取样元件24从反应器出口烟道21抽取烟气后，利用取样风机或通过前后烟道的压差使烟气顺利进入混合气室26中，取样探头27直接从此气室中抽取烟气进行分析，剩余烟气进入至空预器入口烟道22中。
取样元件24带有耐磨碳化硅（SIC）过滤单元25，从两根取气管道23抽取的烟气混合后，利用取样风机或通过前后烟道的压差使烟气顺利进入混合气室中26，取样探头27直接从混合气室26中抽取烟气进行分析，剩余烟气进入至空预器入口烟道22中，并在取气管道23加装反吹扫装置，实现在线清灰吹扫，保证气路的畅通。
本实施例提供了一种优化了的脱硝CEMS系统，能够有效解决传统取样法易堵、易磨、维护工作量大、取样没有代表性的问题，它对以后实施的火电厂脱硝新建及改造工程有着极其广泛的推广价值。
本发明实施例提供的脱硝装置用矩阵式多点取样系统与传统脱硝CEMS系统相比，减少的设备包括：取样探头、伴热电缆等材料，增加了取样元件及取气管道等材料。初投资增减情况见下表1：
从表1中可见，脱硝装置用矩阵式多点取样系统与传统脱硝CEMS系统相比，设备总体初投资可以减少16.7万元，成本大大降低。
上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。
此专利说明书使用实例去展示本发明，其中包括最佳模式，并且使熟悉本领域的技术人员制造和使用此项发明。此发明可授权的范围包括权利要求书的内容和说明书内的具体实施方式和其它实施例的内容。这些其它实例也应该属于本发明专利权要求的范围，只要它们含有权利要求相同书面语言所描述的技术特征，或者它们包含有与权利要求无实质差异的类似字面语言所描述的技术特征。
所有专利，专利申请和其它参考文献的全部内容应通过引用并入本申请文件。但是如果本申请中的一个术语和已纳入参考文献的术语相冲突，以本申请的术语优先。
本文中公开的所有范围都包括端点，并且端点之间是彼此独立地组合。
需要注意的是，“第一”，“第二”或者类似词汇并不表示任何顺序，质量或重要性，只是用来区分不同的技术特征。结合数量使用的修饰词“大约”包含所述值和内容上下文指定的含义。（例如：它包含有测量特定数量时的误差）。

Claims (7)

1.一种脱硝装置用矩阵式多点取样系统，其特征在于，所述系统包括形成烟气回路的反应器出口烟道、混合气室及至空预器入口烟道；
所述反应器出口烟道内设置的多根取气管道，每个所述取气管道上布置有至少一个取样元件，所述取样元件用于对烟气取样；
所述取气管道的另一端连通到所述混合气室，用于将所述烟气输送到所述混合气室；所述混合气室内设置有至少一个取样探头，所述混合气室用于将所述取气管道输送的烟气混合，以供所述取样探头检测；所述混合气室的另一端连通到所述至空预器入口烟道；
所述取样元件上均设置有过滤单元，所述过滤单元用于过滤烟气中的粉尘；
所述取样元件包括筒体，所述筒体的一端设置有具有气孔的底盖，所述气孔连接有出气管道，另一端连接有具有开口的端盖，所述筒体的端盖端连接到所述取气管道，所述筒体的筒壁为栅栏结构；
多个所述取样元件呈矩阵式分布。
2.根据权利要求1所述的脱硝装置用矩阵式多点取样系统，其特征在于，所述取样元件在所述取气管道上的间距为800-1000mm。
3.根据权利要求1所述的脱硝装置用矩阵式多点取样系统，其特征在于，所述过滤单元设置在所述筒体的内侧。
4.根据权利要求1所述的脱硝装置用矩阵式多点取样系统，其特征在于，所述过滤单元的材质为碳化硅。
5.根据权利要求1所述的脱硝装置用矩阵式多点取样系统，其特征在于，所述取气管道还连接有反吹扫装置，所述反吹扫装置用于所述取气管道内的粉尘吹扫。
6.根据权利要求1所述的脱硝装置用矩阵式多点取样系统，其特征在于，所述取气管道连接到所述混合气室的一端还连接有取样风机，所述取样风机用于将烟气吹入所述混合气室。
7.根据权利要求1所述的脱硝装置用矩阵式多点取样系统，其特征在于，所述混合气室的直径为250-300mm。
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