CN104931303A - 检测烟气脱硝的氨逃逸浓度的取样装置和取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种检测烟气脱硝的氨逃逸浓度的取样装置，设置在燃煤锅炉的烟道上，包括过滤材料、烟气采集管、加热器、温度控制仪、吸收装置、干燥管、流量调节阀；所述烟气采集管从烟道壁上的测孔引出，进入吸收装置，位于烟道壁和吸收装置之间的烟气采集管的至少一部分管段外设置有电加热装置；烟气采集管连接烟道壁一端的管段内填充有过滤材料。本发明通过反复试验研究，改进了取样流速及时间，烟气采样流量为5L/min～8L/min，并确定6L/min为最优流量参数，采样时间由不低于50min减少为20min。完善了现有技术中“烟气中氨逃逸浓度的测定”取样方法，缩短了采样时间，降低了药品消耗，提高了烟气取样准确性。

Description

检测烟气脱硝的氨逃逸浓度的取样装置和取样方法

技术领域

本发明属于测试领域，具体涉及一种燃煤锅炉烟道气的取样装置和取样方法。

背景技术

氮氧化物是大气环境的主要污染物之一，火力发电机组是氮氧化物重要来源。GB 13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》颁布实施，对火电厂氮氧化物排放浓度限值提出了要求。目前，锅炉烟气脱除氮氧化物主要方法为低氮燃烧+选择性催化还原脱硝(简称SCR)技术。

对于锅炉SCR系统，在燃料种类、炉膛结构、受热面布置、过量空气量、炉膛气流分布以及脱硝催化剂类型等条件确定的情况下，控制好氨加入量及其逃逸量是保证氮氧化物脱除率的关键。喷氨量过低会影响氮氧化物的脱除率，喷氨量过大，在有限降低氮氧化物排放的同时，会导致过量的氨逃逸，不仅会增加运行成本，缩短锅炉SCR催化剂寿命，逃逸的氨还会与脱硝副反应产物SO₃发生反应生成硫酸氢铵和硫酸铵，露点低且粘附性强，不仅会造成脱硝催化剂与空预器堵塞、磨损、腐蚀等，甚至会影响空预器甚至除尘器安全稳定运行。氨还是大气PM2.5的主要前体污染物之一，因此，必须严格按照相关技术要求控制氨逃逸浓度小于3ppm。

目前，在线氨逃逸监测技术存在诸多问题，影响了氨逃逸监测数据的准确度和稳定性，无法进行氨逃逸的控制。

DL/T260《燃煤电厂烟气脱硝装置性能验收试验规范》(以下简称《规范》)附录B“烟气中氨逃逸浓度的测定”中规定了检测烟气脱硝的氨逃逸浓度的取样方法，存在操作复杂、取样时间长、测定结果低等缺点。

发明内容

针对本领域技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提出一种检测烟气脱硝的氨逃逸浓度的取样装置。

本发明的另一目的是提出一种检测烟气脱硝的氨逃逸浓度的取样方法。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种检测烟气脱硝的氨逃逸浓度的取样装置，设置在燃煤锅炉的烟道上，包括装填过滤材料的滤筒、烟气采集管、加热装置、温度控制仪、吸收装置、干燥管、流量调节阀、采样泵、压力表、流量计和温度计；

所述烟气采集管从烟道壁上的测孔引出，测孔位于空预器的前面(即，烟气先到达测孔，后到达空预器)，烟气采集管进入吸收装置，位于烟道壁和吸收装置之间的烟气采集管外设置有加热装置，加热装置和温度控制仪连接；烟气采集管连接烟道壁一端的管段内填充有滤筒；

所述吸收装置包括2或3个串联的多孔玻璃吸收瓶，吸收瓶的瓶口为磨砂口；最后一个吸收瓶与采样泵通过管路连接，管路上设置有压力表、流量计、流量调节阀和温度计。

过滤材料是为防止烟尘进入采集的烟气，在烟气采集管的前端或适当的位置填充过滤材料。过滤材料可以承受温度应在400℃以上。

其中，所述过滤材料为石英棉和/或无碱玻璃棉。

烟气采集管应使用不易被烟气中氨及其共存成分腐蚀或不吸附此种成分的材料。其中，所述烟气采集管为不锈钢管。不锈钢的至少一部分管段外安装电加热装置，是为防止采集烟气中的水分发生冷凝，应尽可能缩短没有加热的管道长度至10～20mm，采样过程中保持采集管到吸收瓶间的管道加热至恒定200℃±10℃。

一种检测烟气脱硝的氨逃逸浓度的取样方法，使用本发明提出的取样装置，具体为：

过滤滤筒在使用之前浸泡在去离子水中，搅拌1h；

取样时，吸收管内吸收液体积为40～150mL，吸收液是浓度为0.005～0.05mol/L的硫酸溶液，用采样泵控制烟气通过烟气采集管的流量为5L/min～8L/min，采样时间为15～25min。每采3或4个样更换一次过滤滤筒。

其中，取样时，位于烟道壁和吸收装置之间的烟气采集管的温度控制为200℃±10℃。

优选地，吸收管的体积为250mL，吸收管内吸收液体积为40～100mL。

进一步优选地，用采样泵控制烟气通过烟气采集管的流量为6L/min。采样的时间为20min。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过反复试验研究，改进了取样流速及时间，烟气采样流量为5L/min～8L/min，并确定6L/min为最优流量参数，采样时间由不低于50min减少为20min。

2、吸收液体积及浓度改进：吸收液体积可以从100mL减少为40mL；硫酸标准溶液浓度可以由0.05mol/L减少为0.005mol/L。

3、完善了《规范》附录B“烟气中氨逃逸浓度的测定”取样方法，缩短了采样时间，降低了药品消耗，提高了烟气取样准确性。

附图说明

图1为烟气中氨逃逸浓度采集装置结构图。

图中1为锅炉，2为省煤器，3为SCR反应装置，4为烟道，5为空气预热器，6为滤筒，7为吸收瓶，8为流量调节阀，9为干燥器，10为采样泵，11为除尘器，12为空气管道。

具体实施方式

现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如无特别说明，实施例中的手段均采用本领域常规技术手段。

实施例1：检测烟气脱硝的氨逃逸浓度的取样装置

一种检测烟气脱硝的氨逃逸浓度的取样装置，设置在燃煤锅炉的烟道上，包括玻璃纤维滤筒6(设在烟气采集管前端)、烟气采集管、加热器、温度控制仪、吸收装置、干燥器、流量调节阀8、采样泵10、压力表、流量计和温度计；

烟气采集管从烟道壁上的测孔引出，烟道壁上通常设置两个测孔，一个测孔位于空气预热器入口前(见图1)，另一个设在进入SCR反应装置3之前的烟道壁上(图中未示出)，分别用于测定脱硝之前和脱硝之后的烟气成分。烟气在采样泵10的作用下进入吸收装置，位于烟道壁和吸收装置之间的烟气采集管的至少一部分管段外设置有电加热套管，电加热套管和温度控制仪连接；烟气采集管连接烟道壁一端的管段内放置滤筒，滤筒6内填充玻璃纤维过滤材料。

图1中，吸收装置包括3个串联的多孔玻璃吸收瓶7，吸收瓶7的体积为250mL，吸收瓶的瓶口为磨砂口；最后一个(第三个)吸收瓶与采样泵通过管路连接，管路上设置有压力表、流量计和温度计。

烟气采集管为不锈钢管。长度1.5m、直径3mm、填充过滤材料的管段长度为50mm。不锈钢管外部安装电加热装置，没有电加热的管段(伸入吸收瓶之前的一段)长度为10mm。

实施例2：

采用实施例1的装置，过滤滤筒在使用之前浸泡在去离子水中，搅拌1h；

⑴、滤筒误差分析

过滤滤筒选用无碱、无胶玻璃纤维滤筒(天津市江通仪器设备公司)。

A、空白滤筒浸泡在100ml去离子水中，磁力搅拌低速搅拌1h后，溶液氨含量为0.14mg/l，说明滤筒本身含有氨，但是含量较低。

B、滤筒对烟气中逃逸氨吸附研究，试验数据如表1所示：

表1滤筒对烟气中逃逸氨吸附影响分析

从表1数据分析可以看出，即使滤筒连续进行1、2、3次烟气采样，滤筒中截留灰样的氨含量没有明显增加，折算成采样气体烟气氨逃逸的补偿量，该量极小，约占当时采样烟气氨逃逸量的0％。可见滤筒对烟气氨逃逸分析没有影响。结合现场采样实际情况，因多次采样后滤筒内截留飞灰将导致采样系统阻力增加，影响采样泵的实际出力，同时考虑滤筒成本、以及采样系统更换滤筒时的操作性，在实际采样过程中，我们采用每3-4个样更换一次滤筒的方式进行现场采样。

⑵、采样过程烟气吸收误差分析

烟气采样过程中，依据《规范》附录B要求，在两级吸收瓶的基础上再串联一级吸收瓶，每一级吸收瓶内放置40ml稀硫酸吸收液，吸收液硫酸标准溶液浓度改为0.005mol/L。连接采样管，控制采样流量分别为6l/min、7l/min进行烟气采样，采样时间选定20min，采样结束后，通过分析第三级吸收液氨含量占吸收液总氨含量的比例，确定烟气采样吸收过程中的收集系统的误差，同时确定一个最佳烟气采样流量。试验分析数据如表2所示：

表2吸收系统吸收误差分析情况

从表2试验数据可以看出，当采样气体流量为7L/min，采样时间选20min时，采样损失率最大为3.5％；当采样气体流量为6L/min，采样时间选20min，采样损失率最大为0.59％。可见采样流量的大小对系统的采样误差影响较大。

实验结果表明，二个吸收瓶串联即可满足要求，与三个吸收瓶串联误差最大为0.59％，因此选取二个吸收瓶串联，在满足分析精度要求前提下简化了试验装置。

对比例

采用实施例1的装置，按《规范》附录B规定，每个吸收瓶内放置100ml吸收液，按采样流量为6l/min进行采样，完成一次同样的试验，采样时间要延长至50～60min。

当烟气中实际氨逃逸浓度较低时，要想吸收到足够量的逃逸氨，以致不因吸收液中氨含量过低影响分析精度，则需要花费更长的吸收时间。通过与对比试验比较，实验过程中，烟气采样流量选6L/min，采样时间为20min，前两级吸收瓶各放置40ml吸收液，吸收液硫酸标准溶液浓度改为0.005mol/L，可降低采样损失率至最低。

实施例3：

采用实施例1的装置，其中吸收装置包括二个吸收瓶，每采3或4个样更换一次过滤滤筒，过滤滤筒在使用之前浸泡在去离子水中，低速搅拌1h。

取样时，吸收瓶内吸收液体积为40mL，吸收液是浓度为0.005mol/L的硫酸溶液，用采样泵控制烟气通过烟气采集管的流量为6L/min，采样时间为20min。

取样时，位于烟道壁和吸收装置之间的烟气采集管的温度通过温度控制仪控制为200℃±10℃。

采样结束后，用未采样的吸收液冲洗吸收瓶，将一级和二级吸收瓶中溶液合并定容于100ml容量瓶中，尽快分析。实验结果表明，系统的采样误差小于3％。

以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种检测烟气脱硝的氨逃逸浓度的取样装置，设置在燃煤锅炉的烟道上，其特征在于，包括装填过滤材料的滤筒、烟气采集管、加热装置、温度控制仪、吸收装置、干燥管、流量调节阀、采样泵、压力表、流量计和温度计；

所述烟气采集管从烟道壁上的测孔引出，测孔位于空预器的前面，烟气采集管进入吸收装置，位于烟道壁和吸收装置之间的烟气采集管外设置有加热装置，加热装置和温度控制仪连接；烟气采集管连接烟道壁一端的管段内填充有滤筒；

所述吸收装置包括2或3个串联的多孔玻璃吸收瓶，吸收瓶的瓶口为磨砂口；最后一个吸收瓶与采样泵通过管路连接，管路上设置有压力表、流量计、流量调节阀和温度计。

2.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述过滤材料为石英棉和/或无碱玻璃棉。

3.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述烟气采集管为不锈钢管，烟气采集管的至少一部分管段外设置有电加热装置。

4.一种检测烟气脱硝的氨逃逸浓度的取样方法，使用权利要求1～3任一所述的取样装置，其特征在于，

取样时，吸收管内吸收液体积为40～150mL，吸收液是浓度为0.005～0.05mol/L的硫酸溶液，用采样泵控制烟气通过烟气采集管的流量为5L/min～8L/min，采样时间为15～25min；

每采3或4个样更换一次滤筒。

5.根据权利要求4所述的取样方法，其特征在于，取样时，位于烟道壁和吸收装置之间的烟气采集管的温度控制为200℃±10℃。

6.根据权利要求4所述的取样方法，其特征在于，吸收管的体积为250mL，吸收管内吸收液体积为40～100mL。

7.根据权利要求4所述的取样方法，其特征在于，用采样泵控制烟气通过烟气采集管的流量为6L/min。