CN105424882A - Scr脱硝系统多支路烟气取样装置及取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了SCR脱硝系统多支路烟气取样装置及方法，包括烟气分析仪、烟气取样管、取样烟气通道、三通旋塞阀、小联箱、大联箱，烟气取样管设有多个，多个烟气取样管形成多支路烟气取样管路，各个烟气取样管与各自的支路烟气通道连接，各支路烟气通道通过阀门及中间管道分别与小联箱、大联箱连接，小联箱与小流量抽气泵连接，小流量泵与烟气分析仪连接，大联箱分别与大流量抽气泵连接，三通旋塞阀、大联箱、小联箱、中间管道集成设于便携式切换装置箱内；本发明避免了多支路烟气分析工作过程中频繁进行地烟气通道与抽气泵、烟气分析仪的连接及断开操作，节省了大量人力和时间消耗；缩短了取样烟气流程，极大地提高了工作效率。

Description

SCR脱硝系统多支路烟气取样装置及取样方法

技术领域

本发明涉及SCR脱硝设备技术领域，尤其涉及一种SCR脱硝系统多支路烟气取样装置及取样方法。

背景技术

SCR(选择性催化还原法)是现有电站燃煤锅炉脱硝技术中的主流方法。现有技术在进行SCR系统优化试验、性能试验过程中，需要人工测量SCR反应器横截面上的烟气氮氧化物(NOx)分布场。由于SCR反应器横截面面积通常大于100m²，为了获得烟气分布场，在SCR烟道截面内需要按照矩阵式布置60-100个烟气取样管。在实际工作中，由于烟气分析仪属于贵重仪器，不可能每个烟气取样管对应连接一个烟气分析仪，而是轮流将这些烟气取样管与单个烟气分析仪连接进行NOx等烟气成分分析。在此过程中，需要不断重复将各支路烟气通道与烟气分析仪进行连接和断开的操作，消耗大量时间和人力。并且每次连接到某一支路烟气取样管进行分析时，往往需要将烟气由SCR烟道内测点处经过长达数十米的传输管路抽吸到烟气分析仪，每个测点花费数分钟等待时间，这样60-100个取样测点则总共需要消耗数小时时间，工作效率大大降低。

发明内容

本发明的目的就是为解决现有技术存在的上述问题，提供一种SCR脱硝系统多支路烟气取样装置；本发明实现了在进行多支路非混合烟气取样时，可以一次性将各支路烟道通道与一个多支路便携切换装置、抽气泵、烟气分析仪连接好。避免了工作过程中频繁进行烟气通道与抽气泵和烟气分析仪的连接及断开操作，节省了人力和时间消耗。本发明缩短了取样烟气流程，省略了各支路中取样烟气由烟道内测点处抽吸到分析仪的等待时间，节省时间数十倍，极大地提高了工作效率。

本发明还提供一种烟气取样方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：

一种SCR脱硝系统多支路烟气取样装置，包括烟气分析仪、烟气取样管、取样烟气通道、小联箱、大联箱，小联箱的容积小于大联箱的容积，所述烟气取样管在SCR反应器的不同位置设有多个，多个烟气取样管形成多支路烟气取样管路，各个烟气取样管与各自的支路烟气通道连接，各支路烟气通道通过各自的阀门及中间管道分别与小联箱、大联箱连接，小联箱与小流量抽气泵连接，所述小流量抽气泵与烟气分析仪连接，大联箱与大流量抽气泵连接。

所述阀门采用三通旋塞阀，三通旋塞阀的入口与支路烟气通道连接，所述三通旋塞阀的出口一与小联箱连接，三通旋塞阀的出口二与大联箱连接。

所述三通旋塞阀、大联箱、小联箱、中间管道集成设于一个便携的切换装置箱内，其内部管路采用固定连接。

所述烟气取样管在SCR反应器的不同位置按照网格矩阵式设置，所述烟气取样管的支路数量为60-100根。

所述大流量抽气泵的额定流量能够满足同时抽吸全部支路烟气通道的总流量。

所述大联箱的容积能够满足备用状态下各支路烟气通道进入大联箱的抽吸烟气流量的均匀性符合要求，即使流量最小的支路的流量值，也能满足其切换到工作状态时烟气分析的需要。

所述烟气分析仪与小流量抽气泵为一体结构。

所述小联箱采用封闭圆柱筒结构，所述圆柱筒的内腔直径等于各支路通道的内腔直径。

一种利用SCR脱硝系统多支路烟气取样装置的取样方法，包括以下步骤：

1)在SCR反应器中的不同位置，按照网格矩阵式布置插入多支路烟气取样管；

2)烟气成分分析工作开始前，首先开启烟气分析仪、大流量抽气泵抽吸烟气，调整全部各支路三通旋塞阀，使三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口二通道打开，同时三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口一通道、三通旋塞阀的出口一→三通旋塞阀的出口二通道关闭，烟气取样管→支路烟气通道→三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口二→大联箱→大流量抽气泵通道打开，此状态定义为备用状态；

3)进行烟气成分分析工作时，首先选择准备分析的某一支路，称为当前支路，调整当前支路对应的三通旋塞阀，使该三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口一通道打开，同时三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口二、三通旋塞阀的出口一→三通旋塞阀的出口二通道关闭，在当前支路中烟气取样管→支路烟气通道→三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口一→小联箱→烟气分析仪通道打开，此状态定义为工作状态；其余各支路由于三通旋塞阀未调整，仍保持步骤(2)的备用状态；

4)步骤3)当前支路烟气分析完成后，调整当前支路三通旋塞阀，将其恢复到备用状态，即：三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口二通道打开，同时三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口一通道、三通旋塞阀的出口一→三通旋塞阀的出口二通道关闭，烟气取样管→支路烟气通道→三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口二→大联箱→大流量抽气泵通道打开；

5)随后选择准备分析的下一支路，则其成为当前支路，对其进行步骤3)操作，使其进入工作状态，即：使三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口一通道打开，同时三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口二和三通旋塞阀的出口一→三通旋塞阀的出口二通道关闭，烟气流通路径→支路烟气通道→三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口一→小联箱→烟气分析仪；该支路烟气分析完成后，对该支路按照步骤4)操作，恢复到备用状态；

6)重复上述步骤5)，各支路逐个完成备用状态→工作状态→备用状态的切换，直到完成全部各支路烟气分析工作。

本发明的有益效果：

1.本发明实现了在进行多支路非混合烟气取样时，一次性将各支路烟道通道与便携切换装置、抽气泵、烟气分析仪连接好，避免了工作过程中频繁进行烟气通道与抽气泵和烟气分析仪的连接及断开操作，节省了人力和时间消耗。本发明缩短了取样烟气流程，省略了各支路中取样烟气由烟道内测点处抽吸到分析仪的等待时间，节省时间数十倍，极大地提高了工作效率。

2.本发明将三通旋塞阀、大联箱、小联箱、中间管道集成设于一个便携的切换装置箱内，其内部连接是固定的，不需要每次试验前临时进行连接，减少了工作量，并且有利于避免出现连接不牢发生气体泄漏等弊端，有利于提高烟气分析的可靠性和工作效率。

3.本发明的便携式切换装置箱可以根据需要灵活设计成手提箱或小推车型式，方便根据不同的工作场合条件，灵活简洁地布置烟气取样系统，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中，1.SCR反应器，2.烟气取样管，3.取样烟气通道，4.切换装置箱，5.三通旋塞阀的入口,6.三通旋塞阀的出口一，7.三通旋塞阀的出口二，8.小联箱，9.烟气分析仪，10.大联箱，11.大流量抽气泵，12.三通旋塞阀，13.中间管道。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。

如图1所示，一种SCR脱硝系统多支路烟气取样装置，包括烟气分析仪9、烟气取样管2、取样烟气通道3、小联箱8、大联箱10，小联箱8的容积小于大联箱10的容积，所述烟气取样管2在SCR反应器1的不同位置按照网格矩阵式设有多个，多个烟气取样管2形成多支路烟气取样管路，所述烟气取样管2的支路数量根据SCR反应器的具体几何尺寸确定的，通常在60-100左右。各个烟气取样管2与各自的支路烟气通道3连接，各支路烟气通道3通过阀门及中间管道分别与小联箱8、大联箱10连接，小联箱8与小流量抽气泵连接，所述小流量泵与烟气分析仪9连接，大联箱10分别与大流量抽气泵11连接。

所述阀门采用三通旋塞阀，三通旋塞阀的入口5与支路烟气通道3连接，所述三通旋塞阀的出口一6与小联箱8连接，三通旋塞阀的出口二7与大联箱10连接。

所述三通旋塞阀12、大联箱10、小联箱8、中间管道13集成设于一个便携式的切换装置箱4内，其内部连接是固定连接，工作期间不需要再进行连接。

所述大流量抽气泵的额定流量能够满足同时抽吸全部多支路烟气通道3的总流量。

所述大联箱10的容积能够保证所有支路同时处于备用状态时，各支路烟气通道3进入大联箱10的抽吸烟气流量的均匀性符合要求，即使流量最小的支路的流量值，也能满足其切换到工作状态时烟气分析的需要。

所述烟气分析仪9与小流量抽气泵为一体结构。通过烟气分析仪9采用自带或单独配置小流量抽气泵的结构，能够完成单路烟气抽吸量的需求。

所述小联箱采用封闭圆柱筒结构，所述圆柱筒的内腔直径等于各支路通道的内腔直径。小联箱相当于烟气通道的一部分，因此当前支路完成烟气分析后、切换到下一个支路时，小联箱内内部残余的当前支路的烟气量很少，能够很快抽吸干净，确保下一支路的烟气尽快进入烟气分析仪，节省时间消耗。

一种SCR脱硝系统多支路烟气取样装置的取样方法，包括以下步骤：

1)在SCR反应器1中的不同位置，按照网格矩阵式布置插入多支路烟气取样管2；

2)烟气成分分析工作开始前，首先开启烟气分析仪9、大流量抽气泵11抽吸烟气，调整全部各支路三通旋塞阀，使三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口二7通道打开，同时三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口一6通道、三通旋塞阀的出口一6→三通旋塞阀的出口二7通道关闭，烟气取样管2→支路烟气通道3→三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口二7→大联箱10→大流量抽气泵11通道打开，各支路的这种状态定义为备用状态；

3)进行烟气成分分析工作时，首先调整准备分析的当前某一支路对应的三通旋塞阀，使该三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口一6通道打开，同时三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口二7、三通旋塞阀的出口一6→三通旋塞阀的出口二7通道关闭，在当前支路中烟气取样管2→支路烟气通道3→三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口一6→小联箱8→烟气分析仪9通道打开，此状态定义为工作状态；其余各支路由于三通旋塞阀未调整，仍保持步骤(2)的备用状态；

4)步骤3)支路烟气分析完成后，调整步骤3)当前支路三通旋塞阀，将其恢复到备用状态，即：三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口二7通道打开，同时三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口一6通道、三通旋塞阀的出口一6→三通旋塞阀的出口二7通道关闭，烟气取样管2→支路烟气通道3→三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口二7→大联箱10→大流量抽气泵11通道打开；

5)随后选择准备分析的下一支路，则其成为当前支路，对其进行步骤3)操作，使其三通旋塞阀调整进入工作状态，即：使三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口一6通道打开，同时三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口二7和三通旋塞阀的出口一6→三通旋塞阀的出口二7通道关闭，烟气流通路径2→支路烟气通道3→三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口一6→小联箱8→烟气分析仪9；该支路烟气分析完成后，对该支路按照步骤4)操作；

6)重复上述步骤5)，各支路逐个完成备用状态→工作状态→备用状态的切换，直到完成全部各支路烟气分析工作。

本发明的具体结构原理：

本发明连接方式如下：SCR反应器1中不同位置，按照网格矩阵式布置插入多支路烟气取样管2，的烟气取样管2支路数量根据具体SCR反应器1的几何尺寸确定的，通常在60-100左右。烟气取样管2分别通过各自的支路烟气通道3连接到便携切换装置箱4的各三通旋塞阀的入口5。各三通旋塞阀的出口6分别连接到小联箱8，小联箱8连接到带有小流量抽气泵的烟气分析仪9。各三通旋塞阀的出口7分别连接到大联箱10，大联箱10连接到大流量抽气泵11。便携切换装置箱4内部集成了三通旋塞阀、大联箱、小联箱，做成便携式，其内部连接按照图1所示，是固定连接，工作期间不需要再进行连接；图1示例的三通旋塞阀为8个，实际便携切换装置箱4根据现场烟气支路数量的不同和工作需要，可以设计不同数量的三通旋塞阀；具体工作过程是：

1)进行烟气成分分析工作开始前，开启烟气分析仪9、大流量抽气泵11抽吸烟气。调整全部各支路三通旋塞阀，使三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口二7通道打开，同时三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口一6和三通旋塞阀的出口一6→三通旋塞阀的出口二7通道关闭，烟气流通路径2→支路烟气通道3→三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口二7→大联箱10→大流量抽气泵11，此状态定义为备用状态；

2)进行烟气成分分析工作时，首先调整准备分析的当前某一支路对应的三通旋塞阀，使其三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口一6通道打开，同时三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口二7和三通旋塞阀的出口一6→三通旋塞阀的出口二7通道关闭，在当前支路中烟气流通路径2→支路烟气通道3→三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口一6→小联箱8→烟气分析仪9，此状态定义为工作状态；

3)与此同时，其余各支路由于三通旋塞阀未调整，仍保持步骤(2)的备用状态，烟气流通路径未变，仍旧是烟气取样管2→支路烟气通道3→三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口二7→大联箱10→大流量抽气泵11；

4)当前支路烟气分析完成后，调整当前支路三通旋塞阀，将其恢复到备用状态，即三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口二7通道打开，同时三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口一6和三通旋塞阀的出口一6→三通旋塞阀的出口二7通道关闭，烟气流通路径2→支路烟气通道3→三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口二7→大联箱10→大流量抽气泵11；

5)随后选择准备分析的下一支路，将其三通旋塞阀调整进入工作状态，即：使三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口一6通道打开，同时三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口二7和三通旋塞阀的出口一6→三通旋塞阀的出口二7通道关闭，烟气流通路径2→支路烟气通道3→三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口一6→小联箱8→烟气分析仪9；

6)重复上述步骤5)，各支路逐个完成备用状态→工作状态→备用状态的切换，直到完成全部各支路烟气分析工作；

7)图中大流量抽气泵11的功率应足够大，能够满足同时抽吸所有多支路烟气总流量的需求；

8)图中烟气分析仪9为常规烟气分析仪，通常都是自带或单独配置小流量抽气泵，能够完成单个支路烟气抽吸量的需求；

9)小联箱8体积较小，直径等于支路烟气通道3直径，相当于烟气通道的一部分；因此前一个支路完成烟气分析后，切换到下一个支路时，小联箱内部残余的前一个支路的烟气量很少，能够很快抽吸干净，确保下一支路的烟气尽快进入烟气分析仪，节省时间消耗；

10)大联箱10体积应足够大，能够所保证所有支路同时处于备用状态时，各支路烟气通道3进入大联箱10的抽吸烟气流量的均匀性符合要求，即使流量最小的支路的流量值，也能满足其切换到工作状态时烟气分析的需要；

11)每个支路进行烟气分析时，都是由备用状态转为工作状态，备用状态下烟气已经被抽吸至三通旋塞阀的入口5，因此转入工作状态时，烟气实际路径为三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口一6→小联箱8→烟气分析仪9，节省了流程2→支路烟气通道3→三通旋塞阀的入口5。实际工作中流程2→支路烟气通道3→三通旋塞阀的入口5往往长达数十米，如果用常规的烟气分析仪9所配置小流量抽气泵，抽吸烟气2→支路烟气通道3→三通旋塞阀5一般需要数分钟时间；而三通旋塞阀的入口5→三通旋塞阀的出口一6→小联箱8→烟气分析仪9通常可控制在1m以内，常规的烟气分析仪9所配置小流量抽气泵数秒钟内可以完成，这样大大节省等待抽吸烟气的时间。

本发明的装置将多支路烟气取样通道集中到一个混合大联箱内，利用一台抽气泵同时抽吸所有支路烟气到烟气分析仪入口附近处，通过安装在各个支路通道上的三通阀切换，逐个将各通道烟气导入烟气分析仪进行分析。利用本发明，在进行烟气取样前，只需将各支路烟道通道与各自对应的三通阀一次性连接好，并将便携切换装置与抽气泵、烟气分析仪与一次性连接好，在整个取样工作中不需要再频繁进行各烟气通道与烟气分析仪的连接及断开操作，各支路间轮流切换只需简单通过旋转三通阀实现，节省了大量人力和时间。并且本发明省略了各支路中烟气由SCR烟道内测点处部抽吸到分析仪的等待时间，节省了时间数十倍，极大地提高了工作效率。

上述虽然结合附图对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，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 (9)

1.一种SCR脱硝系统多支路烟气取样装置，其特征是，包括烟气分析仪、烟气取样管、取样烟气通道、小联箱、大联箱，小联箱的容积小于大联箱的容积，所述烟气取样管在SCR反应器的不同位置设有多个，多个烟气取样管形成多支路烟气取样管路，各个烟气取样管与各自的支路烟气通道连接，各支路烟气通道通过阀门及中间管道分别与小联箱、大联箱连接，小联箱与小流量抽气泵连接，所述小流量泵与烟气分析仪连接，大联箱分别与大流量抽气泵连接。

2.如权利要求1所述的SCR脱硝系统多支路烟气取样装置，其特征是，所述阀门采用三通旋塞阀，三通旋塞阀的入口与支路烟气通道连接，所述三通旋塞阀的出口一与小联箱连接，三通旋塞阀的出口二与大联箱连接。

3.如权利要求1所述的SCR脱硝系统多支路烟气取样装置，其特征是，所述三通旋塞阀、大联箱、小联箱、中间管道集成设于切换装置箱内，其内部管路采用固定连接。

4.如权利要求1所述的SCR脱硝系统多支路烟气取样装置，其特征是，所述烟气取样管在SCR反应器的不同位置按照网格矩阵式设置，所述烟气取样管的支路数量为60-100根。

5.如权利要求1所述的SCR脱硝系统多支路烟气取样装置，其特征是，所述大流量抽气泵的额定流量能够满足同时抽吸全部多支路烟气通道的总流量。

6.如权利要求1所述的SCR脱硝系统多支路烟气取样装置，其特征是，所述大联箱的容积能够保证所有支路同时处于备用状态时，各支路烟气通道进入大联箱的抽吸烟气流量的均匀性符合要求，即使流量最小的支路的流量值，也能满足其切换到工作状态时烟气分析的需要。

7.如权利要求1所述的SCR脱硝系统多支路烟气取样装置，其特征是，所述烟气分析仪与小流量抽气泵为一体结构。

8.如权利要求1所述的SCR脱硝系统多支路烟气取样装置，其特征是，所述小联箱采用封闭圆柱筒结构，所述圆柱筒的内腔直径等于各支路通道的内腔直径。

9.一种利用SCR脱硝系统多支路烟气取样装置的取样方法，其特征是，包括以下步骤：

1)在SCR反应器中的不同位置，按照网格矩阵式布置插入多支路烟气取样管；

2)烟气成分分析工作开始前，首先开启烟气分析仪、大流量抽气泵抽吸烟气，调整全部各支路三通旋塞阀，使三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口二通道打开，同时三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口一通道、三通旋塞阀的出口一→三通旋塞阀的出口二通道关闭，烟气取样管→支路烟气通道→三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口二→大联箱→大流量抽气泵通道打开，此状态定义为备用状态；

3)进行烟气成分分析工作时，首先调整准备分析的当前某一支路对应的三通旋塞阀，使该三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口一通道打开，同时三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口二、三通旋塞阀的出口一→三通旋塞阀的出口二通道关闭，在当前支路中烟气取样管→支路烟气通道→三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口一→小联箱→烟气分析仪通道打开，此状态定义为工作状态；其余各支路由于三通旋塞阀未调整，仍保持步骤(2)的备用状态；

4)步骤3)支路烟气分析完成后，调整步骤3)当前支路三通旋塞阀，将其恢复到备用状态，即：三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口二通道打开，同时三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口一通道、三通旋塞阀的出口一→三通旋塞阀的出口二通道关闭，烟气取样管→支路烟气通道→三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口二→大联箱→大流量抽气泵通道打开；

5)随后选择准备分析的下一支路，将其三通旋塞阀调整进入工作状态，即：使三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口一通道打开，同时三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口二和三通旋塞阀的出口一→三通旋塞阀的出口二通道关闭，烟气流通路径→支路烟气通道→三通旋塞阀的入口→三通旋塞阀的出口一→小联箱→烟气分析仪；该支路烟气分析完成后，对该支路按照步骤4)操作；

6)重复上述步骤5)，各支路逐个完成备用状态→工作状态→备用状态的切换，直到完成全部各支路烟气分析工作。