CN104807964A - 一种气液转移法逃逸氨在线检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气液转移法逃逸氨在线检测装置及方法，包括液体流量计、吸收液供应系统、烟尘过滤器、液膜换热吸收管、气液一级分离器、流通池、测量控制系统、用于检测流通池内吸收液所含NH4 +浓度的水质氨氮传感器、以及用于检测流通池内液体的密度的液体密度传感器；本发明可以在线精确检测逃逸氨浓度。
Description
技术领域
本发明涉及一种在线检测装置及方法，具体涉及一种气液转移法逃逸氨在线检测装置及方法。
背景技术
目前，我国以SCR和SNCR工艺为主的火力发电厂烟气脱硝装置已普遍开始投入运行。SCR、SNCR装置出口逃逸氨(烟气中未反应的氨气浓度)的大小对下游设备的安全运行至关重要，SCR装置通常都要求控制在3μL/L以内，SNCR通常要求控制在10μL/L以内。由于运行中烟气条件和催化剂活性的变化会影响逃逸氨的大小，为保证下游设备安全运行，现有SNCR和SCR装置出口都装有在线逃逸氨检测装置，使运行人员得以实时监测。
然而，现有的在线逃逸氨监测装置实际运行情况不能满足监测要求，最好的情况下也仅能反应出趋势，无法提供需要的检测精度。这些装置的测量原理为原位激光法，问题主要根源为：由于NH3的吸收光谱与H2O接近，水分的干扰难以消除；原位安装法受烟气中含尘量大小的影响无法避免；发射和接收传感器安装在烟道上，由于温度等变化会引起烟道的膨胀或收缩，对光的偏移无法避免。然而，在电厂运行过程中，蒸汽吹灰和升降负荷都会引起烟气水分、灰浓度、烟气温度的大幅度变化，因此，目前所普遍采用的基于原位激光法的逃逸氨在线监测装置从原理上来讲存在无法克服的困难。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种气液转移法逃逸氨在线检测装置及方法，该装置及方法可以在线精确检测逃逸氨浓度。
为达到上述目的，本发明所述的气液转移法逃逸氨在线检测装置包括液体流量计、吸收液供应系统、烟尘过滤器、液膜换热吸收管、气液一级分离器、流通池、测量控制系统、用于检测流通池内吸收液所含NH4 +浓度的水质氨氮传感器；
所述烟尘过滤器位于待检测的烟气输送管道内，烟尘过滤器的出口与液膜换热吸收管的烟气入口相连通，吸收液供应系统的吸收液出口与液膜换热吸收管的吸收液入口相连通，液膜换热吸收管的气液出口与气液一级分离器的气液入口相连通；
气液一级分离器的烟气出口通过气体流量计与烟气采样泵的入口相连通，烟气采样泵的出口处设有用于检测烟气中氧气浓度的氧气浓度传感器；
气液一级分离器的吸收液出口与流通池的液体入口相连通，流通池的液体出口与液体流量计的液体入口相连通；
测量控制系统的输入端与液体密度传感器的输出端、氧气浓度传感器的输出端、水质氨氮传感器的输出端、液体流量计的输出端及气体流量计的输出端相连接。
还包括循环冷水机，循环冷水机的入水口与液膜换热吸收管的冷却水出口相连通，液膜换热吸收管的冷却水入口与气液一级分离器的冷却水出口相连通，气液一级分离器的冷却水入口与循环冷水机的出水口相连通。
气液一级分离器的吸收液出口与流通池的液体入口通过气液抽取泵相连通。
所述液体流量计为敞口液体流量计；
所述敞口液体流量计包括积液管、液位变送器、电磁脉冲计量泵、控制器、以及用于检测积液管中液体的液位信息的液位变送器，液位变送器的输出端与控制器的输入端相连接，控制器的输出端与电磁脉冲计量泵的控制端相连接，电磁脉冲计量泵的液体入口与积液管底部的液体出口；
所述积液管的入口与流通池的液体出口相连通。
所述液膜换热吸收管包括吸收液分配室、烟气传输管、冷却液循环室、烟气回流冷却室及深冷盘管；
所述吸收液分配室上设有吸收液入口及吸收液出口，烟气回流冷却室位于冷却液循环室内，烟气传输管的出口及吸收液分配室的吸收液出口均与烟气回流冷却室顶部的入口相连通，深冷盘管的上端穿过冷却液循环室的底部与烟气回流冷却室底部的出口相连通，冷却液循环室上下两端的侧面分别设有冷却液出口及冷却液入口；
所述烟气传输管的入口与烟尘过滤器的出口相连通，吸收液分配室的吸收液入口与吸收液供应系统的吸收液出口相连通，冷却液循环室的冷却水入口与气液一级分离器的冷却水出口相连通，冷却液循环室的冷却水出口与循环冷水机的入水口相连通，深冷盘管下端的气液出口与气液一级分离器的气液入口。
本发明所述的气液转移法逃逸氨在线检测方法包括以下步骤：
待检测的烟气输送管道中的烟气进入到烟尘过滤器中，并通过烟尘过滤器过滤掉烟气中颗粒物，再进入到液膜换热吸收管，液膜换热吸收管通过吸收液吸收掉烟气中的氨气，并对烟气进行干燥，然后将吸收液及干燥后的烟气输送到气液一级分离器进行气液分离，其中，分离出来的吸收液进入到流通池中，流通池中的吸收液进入到液体流量计中，分离出来的烟气经气体流量计进入到烟气采样泵中，并通过烟气采样泵排出；
气体流量计实时检测气液一级分离器分离出来的烟气的体积流量QV.烟气，并将所述烟气的体积流量QV.烟气转发至测量控制系统中；氧气浓度传感器实时监测烟气采样泵出口处烟气中氧气的体积浓度并将所述烟气中氧气的体积浓度转发至测量控制系统中；水质氨氮传感器实时检测流通池中吸收液中氨氮的质量浓度并将所述吸收液中氨氮的质量浓度转发至测量控制系统中；液体流量计实时检测流通池液体出口处吸收液的流量QV液，并将所述流通池液体出口处吸收液的流量QV液转发至测量控制系统中；
测量控制系统根据所述烟气的体积流量QV.烟气、烟气中氧气的体积浓度吸收液中氨氮的质量浓度吸收液的密度ρ液、以及流通池液体出口处吸收液的流量QV液得烟气的逃逸氨浓度CNH3，烟气，其中
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的气液转移法逃逸氨在线检测装置及方法在检测过程中，先通过烟尘过滤器过滤到烟气中的颗粒物，再通过液膜换热吸收管中的吸收液吸收烟气中的氨气，并对烟气进行干燥，吸收液及干燥后的烟气经气液一级分离器后，分离出的烟气和吸收液分别进入到烟气采样泵及流通池中，并根据流通池内吸收液的密度、流通池内吸收液中氨氮的质量浓度、流通池液体出口处的吸收液流量、气液一级分离器分离出来的烟气的体积流量、以及烟气采样泵出口处烟气中氧气的体积浓度得烟气的逃逸氨浓度，从而实现烟气的逃逸氨浓度的在线检测，检测的精度高，可用于提高烟气脱硝装备的水平，实用性极强；
进一步，本发明中的液体流量计为可检测小量水的流量的敞口液体流量计，检测精度高；
进一步，本发明中的液膜换热吸收管包括吸收液分配室、烟气传输管、冷却液循环室、烟气回流冷却室及深冷盘管，在冷却烟气及吸收烟气中的氨气时，冷却液在烟气回流冷却室的内壁形成一层液膜，从而烟气中的氨气全部被吸收到吸收液中，进而提高烟气的逃逸氨浓度的检测精度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中液体流量计10的结构示意图；
图3为本发明中液膜换热吸收管2的结构示意图。
其中，1为烟尘过滤器、2为液膜换热吸收管、3为吸收液供应系统、4为循环冷水机、5为气液一级分离器、6为气体流量计、7为烟气采样泵、8为气液抽取泵、9为流通池、10为液体流量计、11为积液管、12为液位变送器、13为控制器、14为电磁脉冲计量泵、15为烟气传输管、16为吸收液分配室、17为烟气回流冷却室、18为冷却液循环室、19为液膜、20为深冷盘管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的气液转移法逃逸氨在线检测装置包括液体流量计10、吸收液供应系统3、烟尘过滤器1、液膜换热吸收管2、气液一级分离器5、流通池9、测量控制系统、用于检测流通池9内吸收液所含NH4 +浓度的水质氨氮传感器；烟尘过滤器1置于待检测的烟气输送管道中，烟尘过滤器1的出口与液膜换热吸收管2的烟气入口相连通，吸收液供应系统3的吸收液出口与液膜换热吸收管2的吸收液入口相连通，液膜换热吸收管2的气液出口与气液一级分离器5的气液入口相连通；气液一级分离器5的烟气出口通过气体流量计6与烟气采样泵7的入口相连通，烟气采样泵7的出口处设有用于检测烟气中氧气浓度的氧气浓度传感器；气液一级分离器5的吸收液出口与流通池9的液体入口相连通，流通池9的液体出口与液体流量计10的液体入口相连通；测量控制系统的输入端与氧气浓度传感器的输出端、水质氨氮传感器的输出端、液体流量计10的输出端及气体流量计6的输出端相连接。
本发明还包括循环冷水机4，循环冷水机4的入水口与液膜换热吸收管2的冷却水出口相连通，液膜换热吸收管2的冷却水入口与气液一级分离器5的冷却水出口相连通，气液一级分离器5的冷却水入口与循环冷水机4的出水口相连通；气液一级分离器5的吸收液出口与流通池9的液体入口通过气液抽取泵8相连通；液体流量计10为敞口液体流量计，所述敞口液体流量计包括积液管11、液位变送器12、电磁脉冲计量泵14、控制器13、以及用于检测积液管11中液体的液位信息的液位变送器12，液位变送器12的输出端与控制器13的输入端相连接，控制器13的输出端与电磁脉冲计量泵14的控制端相连接，电磁脉冲计量泵14的液体入口与积液管11底部的液体出口；积液管11的入口与流通池9的液体出口相连通。
所述液膜换热吸收管2包括吸收液分配室16、烟气传输管15、冷却液循环室18、烟气回流冷却室17及深冷盘管20；吸收液分配室16上设有吸收液入口及吸收液出口，烟气回流冷却室17位于冷却液循环室18内，烟气传输管15的出口及吸收液分配室16的吸收液出口均与烟气回流冷却室17顶部的入口相连通，深冷盘管20的上端穿过冷却液循环室18的底部与烟气回流冷却室17底部的出口相连通，冷却液循环室18上下两端的侧面分别设有冷却液出口及冷却液入口；烟气传输管15的入口与烟尘过滤器1的出口相连通，吸收液分配室16的吸收液入口与吸收液供应系统3的吸收液出口相连通，冷却液循环室18的冷却水入口与气液一级分离器5的冷却水出口相连通，冷却液循环室18的冷却水出口与循环冷水机4的入水口相连通，深冷盘管20下端的气液出口与气液一级分离器5的气液入口。
本发明所述的气液转移法逃逸氨在线检测方法包括以下步骤：
待检测烟气输送管道内的烟气进入到烟尘过滤器1中，并通过烟尘过滤器1过滤掉烟气中颗粒物，再进入到液膜换热吸收管2，液膜换热吸收管2通过吸收液吸收掉烟气中的氨气，并对烟气进行干燥，然后将吸收液及干燥后的烟气输送到气液一级分离器5进行气液分离，其中，分离出来的吸收液进入到流通池9中，流通池9中的吸收液进入到液体流量计10中，分离出来的烟气经气体流量计6进入到烟气采样泵7中，并通过烟气采样泵7排出；
气体流量计6实时检测气液一级分离器5分离出来的烟气的体积流量QV.烟气，并将所述烟气的体积流量QV.烟气转发至测量控制系统中；氧气浓度传感器实时监测烟气采样泵7出口处烟气中氧气的体积浓度并将所述烟气中氧气的体积浓度转发至测量控制系统中；水质氨氮传感器实时检测流通池9中吸收液中氨氮的质量浓度并将所述吸收液中氨氮的质量浓度转发至测量控制系统中；液体流量计10实时检测流通池9液体出口处吸收液的流量QV液，并将所述流通池9液体出口处吸收液的流量QV液转发至测量控制系统中；
测量控制系统根据所述烟气的体积流量QV.烟气、烟气中氧气的体积浓度吸收液中氨氮的质量浓度吸收液的密度ρ液(取水的1000kg/m3)、以及流通池9液体出口处吸收液的流量QV液得烟气的逃逸氨浓度CNH3，烟气，其中
本发明中液膜换热吸收管2的工作原理为：
吸收液经吸收液分配室16进入到烟气回流冷却室17内，并在烟气回流冷却室17的内壁上形成一层液膜19，冷却液经冷却液循环室18的冷却液进口进入到冷却液循环室18中，并从冷却液循环室18的冷却液出口排出，实现对深冷盘管20及烟气回流冷却室17的壁面的冷却，通过对烟气回流冷却室17壁面的冷却来实现对液膜19的冷却。高温烟气经上游烟尘过滤器1过滤掉2微米以上烟尘后，由烟气传输管15进入到烟气回流冷却室17中，并在烟气回流冷却室17内形成中心向下、四周液膜19附近向上的烟气回流，高温烟气通过在液膜19上不断的碰撞，使烟气降温，并使烟气中的氨气被液膜19吸收掉，烟气与吸收液进入到深冷盘管20入口时，烟气的温度降至80℃以下，烟气与吸收液进入到深冷盘管20后，烟气的温度被进一步进行降低，烟气中的氨全部转移到液体中，烟气中原有的水蒸气全部冷凝到吸收液中使烟气干燥，最后从深冷盘管20下端的出口排出。
本发明中液体流量计10的工作原理为：
液体经积液管11顶部的开口进入到积液管11中，液位变送器12实时检测积液管11中液体的液位信息，并将所述液位信息转发至比较器中，控制器13根据所述液位信息判断当前积液管11中的液位是否大于预设液位阀值，当当前积液管11中的液位大于预设液位阀值时，则累加一次，再发出一次脉冲信号，所述脉冲信号进入到电磁脉冲计量泵14中，使电磁脉冲计量泵14工作一次，电磁脉冲计量泵14排出积液管11中的一部分液体，随着液体的流入，积液管11中液体的液位大于预设液位阀值，则电磁脉冲计量泵14在工作一次，控制器13再累加一次。当一次检测周期完成后，控制器13累加的累加值A，并根据所述累加值A、电磁脉冲计量泵14工作一次排出的液体体积B及检测周期C得吸收液的流量QV液，其中，QV液＝A.B/C。
Claims (6)
1.一种气液转移法逃逸氨在线检测装置，其特征在于，包括液体流量计(10)、吸收液供应系统(3)、烟尘过滤器(1)、液膜换热吸收管(2)、气液一级分离器(5)、流通池(9)、测量控制系统、用于检测流通池(9)内吸收液所含NH4 +浓度的水质氨氮传感器；
所述烟尘过滤器(1)位于待检测的烟气输送管道内，烟尘过滤器(1)的出口与液膜换热吸收管(2)的烟气入口相连通，吸收液供应系统(3)的吸收液出口与液膜换热吸收管(2)的吸收液入口相连通，液膜换热吸收管(2)的气液出口与气液一级分离器(5)的气液入口相连通；
气液一级分离器(5)的烟气出口通过气体流量计(6)与烟气采样泵(7)的入口相连通，烟气采样泵(7)的出口处设有用于检测烟气中氧气浓度的氧气浓度传感器；
气液一级分离器(5)的吸收液出口与流通池(9)的液体入口相连通，流通池(9)的液体出口与液体流量计(10)的液体入口相连通；
测量控制系统的输入端与氧气浓度传感器的输出端、水质氨氮传感器的输出端、液体流量计(10)的输出端及气体流量计(6)的输出端相连接。
2.根据权利要求1所述的气液转移法逃逸氨在线检测装置，其特征在于，还包括循环冷水机(4)，循环冷水机(4)的入水口与液膜换热吸收管(2)的冷却水出口相连通，液膜换热吸收管(2)的冷却水入口与气液一级分离器(5)的冷却水出口相连通，气液一级分离器(5)的冷却水入口与循环冷水机(4)的出水口相连通。
3.根据权利要求1所述的气液转移法逃逸氨在线检测装置，其特征在于，气液一级分离器(5)的吸收液出口与流通池(9)的液体入口通过气液抽取泵(8)相连通。
4.根据权利要求1所述的气液转移法逃逸氨在线检测装置，其特征在于，所述液体流量计(10)为敞口液体流量计；
所述敞口液体流量计(10)包括积液管(11)、液位变送器(12)、电磁脉冲计量泵(14)、控制器(13)、以及用于检测积液管(11)中液体的液位信息的液位变送器(12)，液位变送器(12)的输出端与控制器(13)的输入端相连接，控制器(13)的输出端与电磁脉冲计量泵(14)的控制端相连接，电磁脉冲计量泵(14)的液体入口与积液管(11)底部的液体出口；
所述积液管(11)的入口与流通池(9)的液体出口相连通。
5.根据权利要求1所述的气液转移法逃逸氨在线检测装置，其特征在于，所述液膜换热吸收管(2)包括吸收液分配室(16)、烟气传输管(15)、冷却液循环室(18)、烟气回流冷却室(17)及深冷盘管(20)；
所述吸收液分配室(16)上设有吸收液入口及吸收液出口，烟气回流冷却室(17)位于冷却液循环室(18)内，烟气传输管(15)的出口及吸收液分配室(16)的吸收液出口均与烟气回流冷却室(17)顶部的入口相连通，深冷盘管(20)的上端穿过冷却液循环室(18)的底部与烟气回流冷却室(17)底部的出口相连通，冷却液循环室(18)上下两端的侧面分别设有冷却液出口及冷却液入口；
所述烟气传输管(15)的入口与烟尘过滤器(1)的出口相连通，吸收液分配室(16)的吸收液入口与吸收液供应系统(3)的吸收液出口相连通，冷却液循环室(18)的冷却水入口与气液一级分离器(5)的冷却水出口相连通，冷却液循环室(18)的冷却水出口与循环冷水机(4)的入水口相连通，深冷盘管(20)下端的气液出口与气液一级分离器(5)的气液入口。
6.一种气液转移法逃逸氨在线检测方法，其特征在于，基于权利要求1所述的气液转移法逃逸氨在线检测装置，包括以下步骤：
烟气进入到烟尘过滤器(1)中，并通过烟尘过滤器(1)过滤掉烟气中颗粒物，再进入到液膜换热吸收管(2)，液膜换热吸收管(2)通过吸收液吸收掉烟气中的氨气，并对烟气进行干燥，然后将吸收液及干燥后的烟气输送到气液一级分离器(5)进行气液分离，其中，分离出来的吸收液进入到流通池(9)中，流通池(9)中的吸收液进入到液体流量计(10)中，分离出来的烟气经气体流量计(6)进入到烟气采样泵(7)中，并通过烟气采样泵(7)排出；
气体流量计(6)实时检测气液一级分离器(5)分离出来的烟气的体积流量QV.烟气，并将所述烟气的体积流量QV.烟气转发至测量控制系统中；氧气浓度传感器实时监测烟气采样泵(7)出口处烟气中氧气的体积浓度并将所述烟气中氧气的体积浓度转发至测量控制系统中；水质氨氮传感器实时检测流通池(9)中吸收液中氨氮的质量浓度并将所述吸收液中氨氮的质量浓度转发至测量控制系统中；液体流量计(10)实时检测流通池(9)液体出口处吸收液的流量Qv液，并将所述流通池(9)液体出口处吸收液的流量QV液转发至测量控制系统中；
测量控制系统根据所述烟气的体积流量QV.烟气、烟气中氧气的体积浓度吸收液中氨氮的质量浓度吸收液的密度ρ液、以及流通池(9)液体出口处吸收液的流量QV液得烟气的逃逸氨浓度CNH3，烟气，其中
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