CN105628427B - 烟气污染治理设备性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种烟气污染治理设备性能检测装置，该烟气污染治理设备的一烟气入口及一烟气出口分别连通一设备前烟道及一设备后烟道；包括：分别至少两组取样管路组，每一取样管路组包括至少两层取样管路；任一层取样管路所在的烟道横截面均包括多个等面积区域，其中一层取样管路所在的烟道横截面内的一部分等面积区域中各自有开设于该层取样管路上的取样孔，另一部分等面积区域中有其他层取样管路上开设的取样孔的投影；任一层取样管路所在的烟道横截面内的等面积区域数量与每一取样管路组中的取样管路上开设的所有取样孔的数量相同；各层取样管路均连接一烟气成分收集测量单元。能够准确测量烟气污染治理设备的处理效果、实时监测设备运行情况。

Description

烟气污染治理设备性能检测装置

技术领域

本发明涉及烟气成分测量技术领域，具体涉及一种烟气污染治理设备性能检测装置。

背景技术

随着我国大气污染形势日益严峻、大气污染防治标准越来越严格，国家对大气污染治理设备的要求也逐渐提高。在火电厂大气污染物防治领域，目前通用的烟气污染治理设备包括SCR脱硝反应器、电/袋式除尘器、脱硫设备等，如何准确测量烟气污染治理设备的处理效果，实时监测设备的运行情况，是在当前大气污染防治的严峻形势下的重要课题。

目前对于烟气污染治理设备的处理效果和运行情况的实时监测，仅依靠安装于设备上下游的在线烟气成分测量设备来完成。现有烟气成分在线测量手段的缺点，包括：伸入烟道内部的取样部分太短，无法测量烟道中心及对侧的烟气成分，不具有代表性；测点数量有限，往往用一两个测点的测量结果来代替整个烟道截面的实际值，使得测试数据随测点位置处的烟气成分波动而波动，造成了测试结果的不准确性以及测试结果的剧烈波动；无法准确反映烟气污染治理设备自身的运行情况和设备对于不同位置烟气处理能力的差异。综上，需要提出一种合理有效的烟气污染治理设备性能检测装置。

发明内容

针对现有烟气污染治理设备性能检测手段的不足，本发明的目的是提供一种烟气污染治理设备性能检测装置，能够准确测量烟气污染治理设备的处理效果、实时监测设备运行情况。

为达到上述目的，本发明采取的具体技术方案是：

一种烟气污染治理设备性能检测装置，该烟气污染治理设备的一烟气入口及一烟气出口分别连通一设备前烟道及一设备后烟道；包括：

分别至少部分伸入设备前烟道及设备后烟道的两组取样管路组，每一取样管路组包括至少两层取样管路；任一层取样管路所在的一烟道横截面均包括多个等面积区域，其中一层取样管路所在的烟道横截面内的一部分等面积区域中各自有一开设于该层取样管路上的取样孔，另一部分等面积区域中有其他层取样管路上开设的取样孔的投影；任一层取样管路所在的烟道横截面内的等面积区域数量与每一取样管路组中的取样管路上开设的所有取样孔的数量相同；任一取样孔或取样孔的投影位于一等面积区域的中心或靠近中心位置；

各层取样管路均连接一烟气成分收集测量单元。

进一步地，所述取样孔的开口方向与所述设备前烟道及设备后烟道内烟气流向一致。

进一步地，所述设备前烟道及设备后烟道的截面面积大于等于0.3㎡。

进一步地，所述烟气成分收集测量单元用以测量烟道中污染物的含量。

进一步地，所述取样管路包括与烟气成分收集测量单元连接的一总管路及一或多根与所述总管路连通的分管路。

进一步地，所述分管路为等截面管，各所述取样孔的开口面积之间的比例关系满足：各所述取样孔内的烟气流速相同。

进一步地，所述分管路为阶梯管，包括任一分管路上设置的取样孔的数量对应的多节管段，各节管段的截面面积之间的比例关系满足：所述横截面内各取样孔内的烟气流速相同。

进一步地，所述设备前烟道及设备后烟道均为矩形管道，所述多个等面积区域为阵列均布的多个矩形区域，所述矩形区域的面积为0.08-1.0㎡。

进一步地，所述设备前烟道及设备后烟道均为圆形管道，所述多个等面积区域为环形均布的多个环形或扇形区域，所述环形或扇形区域的面积为0.1-1.57㎡。

通过采取上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

(1)覆盖面积大。采用多取样管设计，每根取样管上设置有多个取样孔，可以做到对烟气污染治理设备进出口截面的全覆盖，面积覆盖程度较现有技术有明显的优势；

(2)能够对烟气污染治理装置的性能进行准确评价。在烟气污染治理设备上下游截面布置的取样管组，可以对烟气污染治理设备的整体性能进行实时监测，及时了解装置的整体运行情况。各层取样管，覆盖烟气污染治理设备上下游截面的不同区域，可对设备不同区域的运行情况进行实时监测，了解设备不同区域的运行情况，及时发现设备不同区域的运行差异，对设备的运行情况做出评价，为设备的维护检修提供便利；

(3)加工安装方便，适应性强。在工程应用中，可根据实际情况灵活调整取样孔、取样管的布置数量。

附图说明

图1a、图1b、图1c为本发明一实施例中的烟气污染治理设备性能检测装置中各层取样管路的结构示意图。

图2为本发明一实施例中的烟气污染治理设备性能检测装置的安装示意图。

图3为本发明一实施例中的等截面管形式的分管路的结构示意图。

图4为本发明另一实施例中的阶梯管形式的分管路的结构示意图。

图5为本发明又一实施例中的烟气污染治理设备性能检测装置中各层取样管路的结构示意图。

图6为本发明又一实施例中的烟气污染治理设备性能检测装置的安装示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面配合所附图对本发明的特征和优点作详细说明。

在一实施例中，提供一种烟气污染治理设备性能检测装置，该烟气污染治理设备的一烟气入口及一烟气出口分别连通一设备前烟道及一设备后烟道；包括：

分别至少部分伸入设备前烟道及设备后烟道的两组取样管路组，每一取样管路组包括至少两层取样管路；任一层取样管路所在的烟道横截面均包括多个等面积区域，其中一层取样管路所在的烟道横截面内的一部分等面积区域中各自有一开设于该层取样管路上的取样孔，另一部分等面积区域中有其他层取样管路上开设的取样孔的投影；任一层取样管路所在的烟道横截面内的等面积区域数量与每一取样管路组中的取样管路上开设的所有取样孔的数量相同；任一取样孔或取样孔的投影位于一等面积区域的中心或靠近中心位置；

各层取样管路均连接一烟气成分收集测量单元。

具体地，在图1a、图1b、图1c及图2所示的是实施例中，提供的烟气污染治理设备性能检测装置，其中，设备前烟道及设备后烟道均为矩形管道，两组取样管路组个包括三层取样管路，分别为上层取样管路02A，中层取样管路02B及下层取样管路02C，均各自一个烟气成分收集测量单元04，连接各层取样管路所在的烟道横截面均等分为投影一致的三个分区，分别为第一分区，第二分区及第三分区，各分区分别包括多个等面积区域，上层取样管路02A开设的取样孔03均位于上层取样管路02A所在的烟道横截面内的第一分区内，中层取样管路02B开设的取样孔03均位于中层取样管路02B所在的烟道横截面内的第二分区内，下层取样管路02C开设的取样孔均位于下层取样管路02C所在的烟道横截面内的第三分区内。

上中下三层的取样孔可以对烟气污染治理装置进行全截面测量，可对烟气污染治理设备的实时运行情况进行整体评价，每一层取样管对应一个分区，即对应烟气污染治理设备的一个处理位置或处理区域。可针对烟气污染治理设备不同位置的污染物处理情况进行实时测量，及时了解烟气污染治理设备的运行情况，和设备不同区域的烟气污染处理能力，快速准确发现设备特定部位的运行故障，为设备的日常运行及维护检修提供了有力保障。

上层取样管路02A、中层取样管路02B、下层取样管路02C布置于烟气污染治理设备05的一烟气入口及一烟气出口分别连通的一设备前烟道及一设备后烟道内，上层取样管路02A、中层取样管路02B、下层取样管路02C汇总后分别接入各自的烟气成分收集测量单元04，烟气成分收集测量单元04布置于烟道外，取样孔03为背向烟气来流布置，防止取样孔03堵塞。

在图5及图6所示的又一实施例中，设备前烟道及设备后烟道均为圆形管道，同样适用本发明的烟气污染治理设备性能检测装置，与前述实施例的区别仅在于取样孔布置方式不同，其他结构均相类似。圆形管道中等面积区域的划分具体见下文。

各层取样管路数目根据烟气污染治理装置进出口截面积合理设置，取样孔根据烟气污染治理装置进出口截面积合理设置。

取样孔在烟道中的具体布置规格如下：

1)矩形或方形烟道

将烟道截面分成适当数量的等面积区域，以各区域的中心为测点。在测点处布置取样孔或对应取样孔的投影位置。等面积区域的数量按表3选取，一般测点不超过20个。

表1矩(方)形烟道的等面积区域规格和测点数

烟道截面面积m2	等面积区域长边长度m	测点总数
			0.5～1.0	<0.50	4～6
1.0～4.0	<0.67	6～9
			4.0～9.0	<0.75	9～16
>9.0	≤1.0	≤20

2)圆形烟道

将烟道分成适当数量的等面积同心环形或扇形区域，各测点选在各等面积中心线与呈垂直相交的两条直线的交点上，其中一条直径线应在预期浓度变化最大的平面内，在测点处布置取样孔或对应取样孔的投影位置。不同直径的圆形烟道的等面积环数、测量直径数及测点数见表4，一般测点不超过20个。

表2圆形烟道分环及测点数

分管路，可根据实际需要采取等截面管或阶梯管两种形式。例如，如图3所示，在一些实施例中，分管路06为等截面管，其截面为规则的矩形、圆形或类圆形。在开设取样孔03时，保证各所述取样孔03的开口面积之间的比例关系满足：各取样孔03内的烟气流速相同。可使进入每个取样孔03的烟气量保持一致。

又例如，如图4所示，在另一实施例中，分管路07为阶梯管，包括任一分管路上设置的取样孔03的数量对应的多节管段，各节管段的截面面积之间的比例关系满足：该分管路上的各取样孔03内的烟气流速相同，使进入每个取样孔03的烟气量保持一致。

以下结合具体测量实例，对本发明的烟气污染治理设备性能检测装置的具体应用进行介绍。

具体测量实例一：

以SCR脱硝反应器为例，在SCR脱硝反应器进出口分别设置上中下三层取样管路，布置方式如图2所示。表3为SCR脱硝反应器进出口测量结果：

表3 SCR脱硝反应器测量结果整体性能评价

从表3的测量结果可以看出，三层取样管路所测得的氮氧化物浓度没有明显变化，SCR脱硝反应器运行稳定，系统正常运行。

具体测量实例二：判断污染物处理装置的故障区域。

某SCR脱硝反应器中部区域催化剂部分失活，其进出口安装有普通烟气成分测量装置，其测点单一且进入反应器的长度不足，只能测量靠近反应器壁面的烟气成分，其测量结果如表4所示：

表4 SCR脱硝反应器测量结果普通测量装置

氮氧化物浓度	普通测量装置mg/Nm3
		入口	332
出口	47
		脱硝效率	85.8％

从上表可以看出，虽然该反应器中部区域催化剂部分失活，但通过烟气成分测量结果无法及时发现这一运行问题。

而如该反应器安装本发明的烟气污染治理设备性能检测装置，在进出口分别设置上中下三层取样管路，布置方式如图2所示，烟气成分测量结果如表5所示：

表5 SCR脱硝反应器测量结果运行状态评估

从以上烟气成分测量结果可以看出，中层取样管路所对应的SCR脱硝反应器的脱硝效率明显降低，发生运行问题。也就是说，SCR脱硝反应器的中间部位发生故障或问题，检修人员可据此快速对故障进行排查。由此可见，利用本发明所述的污染物处理装置性能评价方法，可以快速有效的判断污染物处理装置的运行状态，并准确定位其故障区域。

从以上两个具体实施例可以看出，本发明的烟气污染治理设备性能检测装置，既可以对污染物处理装置的整体性能进行实时监测，了解其整体运行情况，也可以通过比对不同取样层的测量结果，监测污染物处理装置相应区域的运行情况，及时发现污染物处理装置的运行问题和问题所在的准确位置，为日常运行监测和维护检修提供了便利。

最后，需说明的是，上述实施例均已三层取样管为例进行说明，实际上，根据烟道的截面大小或实际需求，可以设置取样管层数为两层，相应的烟道横截面也设置为两个分区；同样可以设置三层以上的取样管，相应的烟道横截面也设置为与取样管层数对应的分区。

Claims (9)

1.一种烟气污染治理设备性能检测装置，该烟气污染治理设备的一烟气入口及一烟气出口分别连通一设备前烟道及一设备后烟道；其特征在于，包括：

分别至少部分伸入设备前烟道及设备后烟道的两组取样管路组，每一取样管路组包括至少两层取样管路；任一层取样管路所在的烟道横截面均包括多个等面积区域，其中一层取样管路所在的烟道横截面内的一部分等面积区域中各自有一开设于该层取样管路上的取样孔，另一部分等面积区域中有其他层取样管路上开设的取样孔的投影；任一层取样管路所在的烟道横截面内的等面积区域数量与每一取样管路组中的取样管路上开设的所有取样孔的数量相同；

各层取样管路均连接一烟气成分收集测量单元。

2.如权利要求1所述的烟气污染治理设备性能检测装置，其特征在于，所述取样孔的开口方向与所述设备前烟道及设备后烟道内烟气流向一致。

3.如权利要求1所述的烟气污染治理设备性能检测装置，其特征在于，所述设备前烟道及设备后烟道的截面面积大于等于0.3㎡。

4.如权利要求1所述的烟气污染治理设备性能检测装置，其特征在于，所述烟气成分收集测量单元用以测量烟道中污染物的含量。

5.如权利要求1所述的烟气污染治理设备性能检测装置，其特征在于，所述取样管路包括与烟气成分收集测量单元连接的一总管路及一或多根与所述总管路连通的分管路。

6.如权利要求5所述的烟气污染治理设备性能检测装置，其特征在于，所述分管路为等截面管，各所述取样孔的开口面积之间的比例关系满足：各所述取样孔内的烟气流速相同。

7.如权利要求5所述的烟气污染治理设备性能检测装置，其特征在于，所述分管路为阶梯管，包括任一分管路上设置的取样孔的数量对应的多节管段，各节管段的截面面积之间的比例关系满足：所述横截面内各取样孔内的烟气流速相同。

8.如权利要求1所述的烟气污染治理设备性能检测装置，其特征在于，所述设备前烟道及设备后烟道均为矩形管道，所述多个等面积区域为阵列均布的多个矩形区域，所述矩形区域的面积为0.08-1.0㎡。

9.如权利要求1所述的烟气污染治理设备性能检测装置，其特征在于，所述设备前烟道及设备后烟道均为圆形管道，所述多个等面积区域为环形均布的多个环形或扇形区域，所述环形或扇形区域的面积为0.1-1.57㎡。