CN105675820A - 一种烟气成分测量方法及系统 - Google Patents

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李春雨
马务
赵宇明
孟磊
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王钧
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    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
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    • G01N33/0022—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment using a number of analysing channels

Abstract

本发明提供一种烟气成分测量系统，用以测量一烟道内烟气成分；包括：至少一烟气成分收集测量装置；至少部分伸入所述烟道内部的至少一取样管路；所述取样管路包括与所述烟气成分收集测量装置连通的一主管路；均匀布置在所述烟道的一横截面内与所述主管路连通的多根分管路；所述多根分管路上开设有均布于前述横截面内的多个取样孔；所述多根分管路上均设置有至少一取样阀门。能够实现烟道截面特定位置处烟气成分的实时精确测量。还同时提供基于上述系统的烟气成分测量方法。

Description

一种烟气成分测量方法及系统
技术领域
本发明涉及烟气成分测量技术领域，具体涉及一种烟气成分测量方法及系统。
背景技术
对于火电厂烟气成分的测量，主要针对烟气中的污染物(SO2、NOx等)、氧量、水分以及脱硝未反应的氨等。火电厂环保设施的投运状态，需根据上述烟气成分的在线测量结果进行实时调整，以便达到最佳的排放控制水平。随着我国对大气污染物排放水平的控制越来越严格，烟气成分的测量正逐渐受到重视。
目前，现有烟气成分在线测量手段存在一些缺点，包括：测点布置仅靠近烟道一侧，且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；测点太少，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。因此，随着火电厂机组规模越来越大、烟道截面逐渐增大，上述缺点就更加明显，现有的烟气成分在线测量手段已无法满足现阶段对于准确测量烟道中烟气成分的要求。
发明内容
针对现有在线烟气成分测量手段存在的不足，本发明的目的是提供一种烟气成分测量方法及系统，能够实现烟道截面特定位置处烟气成分的实时精确测量。
为达到上述目的，本发明采取的具体技术方案是：
一种烟气成分测量系统，用以测量一烟道内烟气成分；包括：
至少一烟气成分收集测量装置；
至少部分伸入所述烟道内部的至少一取样管路；
所述取样管路包括与所述烟气成分收集测量装置连通的一主管路；均匀布置在所述烟道的一横截面内与所述主管路连通的多根分管路；所述多根分管路上开设有均布于前述横截面内的多个取样孔；
所述多根分管路上均设置有至少一取样阀门。
进一步地，还包括与多根分管路分别连通的多根吹扫分管路，一吹扫空气储罐；与所述吹扫空气储罐及多根吹扫分管路连通的一吹扫主管路；所述多根吹扫分管路上均设置有至少一吹扫阀门。
进一步地，所述多根吹扫分管路通过多个吹扫接头与多根分管路连通。
进一步的，所述多根分管路中的任一根分管路上在所述吹扫接头的两侧均设置有至少一取样阀门。
进一步地，还包括与所述烟气成分收集测量装置电连接的一控制单元，所述取样阀门中至少一个为与所述控制单元电连接的电动阀门；所述吹扫阀门中至少一个为与所述控制单元电连接的电动阀门；所述控制单元包括一储存模块。
进一步地，所述多个取样孔阵列均布或者环形均布于所述横截面。
进一步地，所述烟道的截面面积大于等于0.3㎡。
进一步地，所述烟道为矩形管道，所述取样孔阵列均布于所述横截面内，所述横截面分为与所述取样孔数量和位置对应的多个等面积的矩形区域，所述矩形区域的面积为0.08-1.0㎡。
进一步地，所述烟道为圆形管道，所述取样孔环形均布于所述横截面内，所述横截面分为与所述取样孔数量和位置对应的多个等面积的环形或扇形区域，所述环形或扇形区域的面积为0.1-1.57㎡。
基于上述系统的一种烟气成分测量方法，包括以下步骤：
1)关闭所有分管路上的取样阀门，依次打开各吹扫分管路上的吹扫阀门，关闭所有分管路上的取样阀门，对各分管路进行吹扫清灰；
2)关闭各吹扫分管路上的吹扫阀门，打开一分管路上的取样阀门；通过烟气成分收集测量装置测量并记录烟气成分；
3)关闭已打开的取样阀门，打开另一分管路上的取样阀门；通过烟气成分收集测量装置测量并记录烟气成分；
4)重复步骤3)，直至所有分管路上的取样阀门均已打开至少一次；
5)打开全部分管路上的取样阀门，通过烟气成分收集测量装置测量并记录烟气成分后，重复步骤1)。
通过采取上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1)通过控制开关阀门，可方便进行各分管路之间的切换，实现针对烟道特定位置烟气成分的测量操作，可对特定区域的烟气成分进行实时测量，可控程度高；
2)安全性：设置有吹扫管路及相应的阀门及组件，可对特定取样管路进行空气吹扫，防止取样孔堵塞及取样管路积灰，有效延长系统寿命，保证系统安全可靠运行。
附图说明
图1为本发明一实施例中的烟气成分测量系统的模块控制示意图。
图2为本发明一实施例中的烟气成分测量系统的安装结构示意图。
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。
如图1及图2所示，在一实施例中，提供一种烟气成分测量系统，用以测量烟道12内烟气成分；包括：至少一烟气成分收集测量装置15；部分伸入烟道12内部的至少取样管路13；取样管路13包括与烟气成分收集测量装置15连通的主管路01；均匀布置在烟道12的一横截面内与主管路01连通的多根分管路；多根分管路上开设有均布于前述横截面内的多个取样孔14；多根分管路上均设置有至少一取样阀门。
还包括与多根分管路分别连通的多根吹扫分管路04，一吹扫空气储罐16；与吹扫空气储罐16及多根吹扫分管路04连通的吹扫主管路02；多根吹扫分管路04上均设置有至少一吹扫阀门。
多根吹扫分管路04通过多个吹扫接头与多根分管路连通。
多根分管路中的任一根分管路由吹扫接头分为两段，即第一分管路03及第二分管路05，第一分管路03及第二分管路05均设置有至少一取样阀门。
还包括与烟气成分收集测量装置15电连接的一控制单元11，取样阀门中至少一个为与控制单元11电连接的电动阀门，在图1中，取样阀门有3个，分别是在第一分管路03上设置的手动阀门06，电动阀门07及在第二分管路上设置的手动阀门10；吹扫阀门中至少一个为与控制单元11电连接的电动阀门；在图1中，吹扫阀门有2个，分别是手动阀门08及电动阀门09。控制单元11包括一储存模块，用以存储烟气成分收集测量装置测量获得烟气成分数据。
多个取样孔阵列均布(如图2)或者环形均布于所述横截面。
实际工程中，取样孔数量及布置方式可根据数值模拟结果、物模试验结果及现场实际情况选取。
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。等面积区域的数量按表1选取，一般测点不超过20个。
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
表1矩(方)形烟道的等面积区域规格和测点数
2)圆形烟道
将烟道截面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2，一般测点不超过20个。
烟道直径m 等面积区域数 测量直径数 测点数
0.3～0.6 1～2 1～2 2～8
0.6～1.0 2～3 1～2 4～12
1.0～2.0 3～4 1～2 6～16
2.0～4.0 4～5 1～2 8～20
>4.0 5 1～2 10～20
表2圆形烟道分环及测点数
应用上述系统对烟道内的烟气成分进行测量时，包括以下步骤：
1)关闭所有分管路上的取样阀门，依次打开各吹扫分管路上的吹扫阀门，关闭所有分管路上的取样阀门，对各分管路进行吹扫清灰；
2)关闭各吹扫分管路上的吹扫阀门，打开一分管路上的取样阀门；通过烟气成分收集测量装置测量并记录烟气成分；
3)关闭已打开的取样阀门，打开另一分管路上的取样阀门；通过烟气成分收集测量装置测量并记录烟气成分；
4)重复步骤3)，直至所有分管路上的取样阀门均已打开至少一次；
5)打开全部分管路上的取样阀门，通过烟气成分收集测量装置测量并记录烟气成分后，重复步骤1)。
上述测量可以通过控制单元控制各电动阀门的开闭实现，并可通过控制单元中的储存模块实时记录和存储每次的测量结果，便于操作人员对烟气成分准确的观测和监控。
下面以具体测量实例对前述系统和方法的功用进行说明。
采用现有取样方法只对特定位置的4各测点处的烟气成分进行测量，无法消除烟气成分的波动性，造成测量结果的不稳定；如表3所示。
测点 NOx浓度mg/Nm3
1 398
2 356
3 420
4 370
表3现有取样方法测量结果(以氮氧化物浓度为例)
未安装控制单元及各阀门的烟气成分测量系统，由取样管路及烟气成分收集测量装置组成，在测量时，烟气通过取样孔流经取样管路，最终汇总进入烟气成分收集测量装置进行测量。测量结果如表3所示，所测结果为整个烟道截面上烟气成分的平均值。
烟气氮氧化物浓度 mg/Nm3
测量结果 390
表4未安装控制单元的烟气成分测量结果(以氮氧化物浓度为例)
上表是整个烟道截面上的测量结果平均值，无法了解烟气成分在整个截面上的分布情况。
安装控制单元及各阀门的烟气成分测量系统如图2所示，通过控制单元，可对测量管路进行切换，以测量与各分管路相对应区域的烟气成分的分布情况，测量结果如表2所示。
表5安装控制单元的烟气成分测量结果(以氮氧化物浓度为例)
由上表可知，烟气成分在烟道截面上的分布呈现不均匀的特性，约靠近烟道中部的位置，烟气氮氧化物浓度越高。
从以上具体实施例可以看出，使用安装有本发明所述控制单元的烟气成分测量装置，可对烟道截面烟气成分的分布情况进行具体测量，了解烟气成分分布特点，为日常维护检修、课题研究等工作提供很大便利。

Claims (10)

1.一种烟气成分测量系统，用以测量一烟道内烟气成分；其特征在于，包括：
至少一烟气成分收集测量装置；
至少部分伸入所述烟道内部的至少一取样管路；
所述取样管路包括与所述烟气成分收集测量装置连通的一主管路；均匀布置在所述烟道的一横截面内与所述主管路连通的多根分管路；所述多根分管路上开设有均布于前述横截面内的多个取样孔；
所述多根分管路上均设置有至少一取样阀门。
2.如权利要求1所述的烟气成分测量系统，其特征在于，还包括与多根分管路分别连通的多根吹扫分管路，一吹扫空气储罐；与所述吹扫空气储罐及多根吹扫分管路连通的一吹扫主管路；所述多根吹扫分管路上均设置有至少一吹扫阀门。
3.如权利要求2所述的烟气成分测量系统，其特征在于，所述多根吹扫分管路通过多个吹扫接头与多根分管路连通。
4.如权利要求3所述的烟气成分测量系统，其特征在于，所述多根分管路中的任一根分管路上在所述吹扫接头的两侧均设置有至少一取样阀门。
5.如权利要求4所述的烟气成分测量系统，其特征在于，还包括与所述烟气成分收集测量装置电连接的一控制单元，所述取样阀门中至少一个为与所述控制单元电连接的电动阀门；所述吹扫阀门中至少一个为与所述控制单元电连接的电动阀门；所述控制单元包括一储存模块。
6.如权利要求1所述的烟气成分测量系统，其特征在于，所述多个取样孔阵列均布或者环形均布于所述横截面。
7.如权利要求1所述的烟气成分测量系统，其特征在于，所述烟道的截面面积大于等于0.3㎡。
8.如权利要求7所述的烟气成分测量系统，其特征在于，所述烟道为矩形管道，所述取样孔阵列均布于所述横截面内，所述横截面分为与所述取样孔数量和位置对应的多个等面积的矩形区域，所述矩形区域的面积为0.08-1.0㎡。
9.如权利要求7所述的烟气成分测量系统，其特征在于，所述烟道为圆形管道，所述取样孔环形均布于所述横截面内，所述横截面分为与所述取样孔数量和位置对应的多个等面积的环形或扇形区域，所述环形或扇形区域的面积为0.1-1.57㎡。
10.基于权利要求1至9任一项所述系统的烟气成分测量方法，包括以下步骤：
1)打开一分管路上的取样阀门；通过烟气成分收集测量装置测量并记录烟气成分；
2)关闭已打开的取样阀门，打开另一分管路上的取样阀门；通过烟气成分收集测量装置测量并记录烟气成分；
3)重复步骤2)，直至所有分管路上的取样阀门均已打开至少一次；
4)开全部分管路上的取样阀门，通过烟气成分收集测量装置测量并记录烟气成分后，重复步骤1)。
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