CN106596467A - 烟气脱硝监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种烟气脱硝监测系统，所述烟气脱硝监测系统包括取样装置、预处理装置、气体室及分析仪表；所述烟气脱硝监测系统进一步包括：加热装置，所述加热装置用于加热所述预处理装置、气体室、连接预处理装置和气体室的管道；隔离装置，所述隔离装置用于提供气体，该气体从进气口进入所述气体室内，在气体室内光学部件的邻近待测烟气的一侧形成隔离区，后从排气口排出气体室；从所述隔离装置进入所述气体室的气体总流量是从所述排气口排出的气体总流量的0.26‑0.61倍。本发明具有检测快速、精度高、连续工作时间长等优点。

Description

烟气脱硝监测系统及方法

技术领域

本发明涉及气体监测，特别涉及烟气脱硝监测系统及方法。

背景技术

在烟气SCR(或SNCR)工艺脱硝技术中，利用氨气与氮氧化物进行反应，生成水和氮气，从而达到环保要求。为了控制喷入原料氨气的量，防止过多的氨气与氨气反应生成固态物质而堵塞后端的空气预热器或光学窗口，需要监控脱硝装置出口烟气管道中的逃逸氨，形成闭环控制脱硝装置的喷氨量。

在上述烟气脱硝逃逸氨的监测中，工况较为恶劣：

1、烟气中粉尘含量非常大，达到30-50mg/m³。对于取样预处理方式的检测中，高粉尘很容易堵塞探头，还严重污染分析仪表、测量池。

2、烟气中含水量高，若用传统分析仪表检测氨气，检测会受到水的干扰，检测精度低。

基于上述恶劣工况，有人提出提高烟气过滤的精度以降低烟气中的粉尘含量，这样有效地保护了分析仪表、测量池，但大大提高了(极易堵塞的)过滤探头的维护量，降低了过滤探头的使用寿命，同时降低了连续监测的时间，严重影响了脱硝工艺的闭环控制。

基于上述原因，现有技术是无法满足快速、高精度、连续的监测脱硝环境下烟气的需求，无法达到环保达标要求。因此，实现在脱硝领域中连续、高精度、快速监测烟气是一个迫切需要解决的技术难题。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种烟气脱硝监测系统，解决了在烟气脱硝领域中高粉尘、高含水量难以检测的技术难题，从而实现了在脱硝领域中连续、高精度、快速监测烟气中成分的发明目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种烟气脱硝监测系统，所述烟气脱硝监测系统包括取样装置、预处理装置、气体室及分析仪表；所述烟气脱硝监测系统进一步包括：

加热装置，所述加热装置用于加热所述预处理装置、气体室、连接预处理装置和气体室的管道；

隔离装置，所述隔离装置用于提供洁净气体，该气体从进气口进入所述气体室内，在气体室内光学部件的邻近待测烟气的一侧形成隔离区，后从排气口排出气体室；从所述隔离装置进入所述气体室的气体总流量是从所述排气口排出的气体总流量的0.26-0.61倍。

本发明还提供了一种烟气脱硝监测方法，解决了在烟气脱硝领域中高粉尘、高含水量难以检测的技术难题，从而实现了在脱硝领域中连续、高精度、快速监测烟气中成分的发明目的。该发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种烟气脱硝监测方法，所述烟气脱硝监测方法包括以下步骤：

(A1)待测环境内的烟气经过取样、过滤后通过管道传输到气体室，烟气在该取样、过滤及传输过程中被加热；

(A2)洁净气体从进气口进入所述气体室，在所述气体室内光学部件的邻近待测烟气的一侧形成隔离区，隔离开光学部件和烟气，之后从排气口排出气体室；从所述隔离装置进入所述气体室的气体总流量是从所述排气口排出的气体总流量的0.26-0.61倍；

(A3)分析仪表检测所述气体室内烟气的含量；在检测过程中所述气体室内的待测烟气被加热。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.创造性地提出了气体隔离技术，隔离开光学部件和烟气，最大程度地避免了烟气中的粉尘污染光学部件，提高了气体室对粉尘的耐受能力，故而在预处理中设置精度较低的过滤器即可，降低了过滤器的维护量，提高了使用寿命，同时提高了系统的连续工作时间；

2.烟气在排出气体室之前一直被加热到超过200℃，使得烟气中的水分保持气态，减低了水分对检测的影响，相应地提高了检测精度。激光光谱分析技术采用的选择吸收谱线又完美地排除水的干扰；

3.洁净气体流量与排出气体室的气体流量总和之比，防止了气体室内待测烟气中的颗粒物越过隔离区污染光学器件，又防止了洁净气体在光学器件临着待测烟气的一侧形成光程不稳的隔离区。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例1的烟气脱硝监测系统的结构简图。

具体实施方式

图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本发明实施例的烟气脱硝监测系统的结构简图，如图1所示，所述烟气脱硝监测系统包括：

取样装置、预处理装置2、气体室及分析仪表，这些部件都是本领域的现有技术，在此不再赘述。取样装置安装在烟道1上。

加热装置，所述加热装置用于加热所述预处理装置2、气体室、连接预处理装置2和气体室的管道3；优选地，通过加热使得预处理装置2、管道3及气体室内的烟气温度超过200℃。

隔离装置，所述隔离装置用于提供洁净气体，该气体从进气口61、62进入所述气体室内，在光学部件邻近烟气的一侧形成隔离区，隔离开光学部件和烟气，最大程度避免了烟气中的粉尘污染光学部件，提高了气体室对粉尘的耐受能力，气体从排气口排出气体室；从所述隔离装置进入所述气体室的气体总流量是从所述排气口排出的气体总流量的0.26-0.61倍，如0.26倍、0.45倍、0.61倍。

为了提高气体室对粉尘的耐受能力，降低粉尘对测量的影响，优选地，所述气体室的两侧设置光学窗口，至少2个进气口61、62分别设置在所述光学窗口临近烟气的一侧。

根据上述的烟气脱硝监测系统，优选地，所述烟气从所述进气口之间的进口60进入所述气体室。

根据上述的烟气脱硝监测系统，优选地，所述排气口63、64设置在所述进气口之间的气体室上。

根据上述的烟气脱硝监测系统，优选地，所述排气口至少为2个，分别设置在所述进气口和烟气进入气体室位置之间。

为了降低烟气中水分对测量的不利影响，优选地，所述预处理装置、管道和气体室的温度超过200℃。

为了提高气体检测的准确度、缩短检测时间、排除其它气体的干扰，优选地，所述分析仪表是激光光谱分析仪表，包括激光器4、探测器5及分析模块。

本发明实施例的烟气脱硝监测方法，所述烟气脱硝监测方法包括以下步骤：

(A1)待测环境内的烟气经过取样、过滤后通过管道传输到气体室，烟气在该取样、过滤及传输过程中被加热；

(A2)洁净气体从进气口进入所述气体室，在光学部件邻近烟气的一侧形成隔离区，隔离开烟气和光学部件，之后从排气口排出气体室；从所述隔离装置进入所述气体室的气体总流量是从所述排气口排出的气体总流量的0.26-0.61倍，如0.26倍、0.45倍、0.61倍；

(A3)分析仪表检测所述气体室内烟气的含量；在检测过程中所述气体室内的烟气被加热。

为了降低烟气中水分对测量的不利影响，优选地，所述烟气被加热到超过200℃。

为了提高气体检测的准确度、缩短检测时间、排除其它气体的干扰，优选地，所述分析仪表采用激光光谱分析技术。

根据上述的烟气脱硝监测方法，优选地，所述进气口设置在光学窗口邻近烟气的一侧。

根据上述的烟气脱硝监测方法，优选地，所述烟气从进气口之间进入所述气体室内。

根据上述的烟气脱硝监测方法，优选地，所述排气口设置在进气口之间的气体室上。

根据本实施例1的烟气脱硝监测系统及方法达到的益处在于：气体在光学部件的邻近烟气的一侧形成隔离区，最大程度地避免了烟气中的粉尘污染光学部件，提高了气体室对粉尘的耐受能力，故而在预处理中设置精度较低的过滤器即可，降低了过滤器的维护量，提高了使用寿命，同时提高了系统的连续工作时间。烟气在排出气体室之前一直被加热到超过200℃，使得烟气中的水分保持气态，减低了水分对检测的影响，相应地提高了检测精度。激光光谱分析技术采用的选择吸收谱线又完美地排除水的干扰。

实施例2：

根据本发明实施例1的烟气脱硝监测系统及方法在逃逸氨监测中的应用例。

在该应用例的烟气脱硝监测系统中，预处理装置采用陶瓷过滤器，过滤精度为8μm；在预处理装置内设置电加热块，在管道上设置电伴热带，气体室采用不锈钢制作的圆筒，安装在具有电加热块的箱内。气体室的两端分别设置光学窗片、反射镜，在所述光学窗片、反射镜邻近烟气的一侧的气体室上设置用于通入隔离用洁净气体的进气口，在两个进气口之间的气体室上(如与进气口同一侧的气体室的中间)设置烟气进口，两个排气口分别设置在烟气进口和进气口之间的气体室上，更靠近进气口，且和进气口(及烟气进口)分别处于气体室的两侧。从两个进口进入所述气体室的洁净气体总流量是从所述排气口排出的气体(即待测烟气和洁净气体的混合气)总流量的0.26-0.61倍，如0.26倍、0.45倍、0.61倍；分析仪表采用激光气体分析仪，激光器发射波长对应于能排除水等气体干扰的氨气的吸收谱线，激光器、探测器设置在气体室的同一侧且处于所述箱的外部，分析模块也处于箱外，避免受加热的影响。通过加热装置的加热，使得预处理装置、管道及气体室内的烟气温度超过200℃，如250℃、280℃等。隔离用的气体采用压缩空气。

烟气脱硝监测方法具体为：

烟道内的烟气经过取样探头、预处理，之后通过管道传输到气体室；通过加热装置的加热，使得预处理装置、管道及气体室内的烟气温度超过200℃，如250℃、280℃等；

压缩空气从进气口进入气体室内，分别在光学窗片和反射镜邻近烟气的一侧形成空气隔离区，隔离开烟气和光学窗片(及反射镜)，防止烟气中粉尘污染光学窗片、反射镜，之后和气体室内的烟气一同从排气口排出；激光器发出的对应于氨气吸收波长的测量光穿过光学窗片后进入气体室内，穿过用于空气、烟气、空气后被反射镜反射，之后再次穿过反射镜侧空气、烟气、窗口片侧的空气，之后穿过所述光学窗片后被探测器接收，信号送分析模块，分析模块根据DLAS技术得出烟气中氨气的含量。

实施例3：

根据本发明实施例1的烟气脱硝监测系统及方法在逃逸氨监测中的应用例。

在该应用例的烟气脱硝监测系统中，预处理装置采用丝绵过滤器，过滤精度为6μm；在预处理装置内设置电加热块，在管道上设置电伴热带，气体室采用不锈钢制作的圆筒，安装在具有电加热块的箱内。气体室的两端分别设置第一光学窗片、第二光学窗口，在所述第一光学窗片、第二光学窗片邻近烟气的一侧的气体室上设置用于通入隔离用气体的进气口，在两个进气口之间的气体室上(如与进气口同一侧的气体室的中间)设置烟气进口，两个排气口分别设置在烟气进口和进气口之间的气体室上，更靠近进气口，且和进气口(及烟气进口)分别处于气体室的两侧。从两个进口进入所述气体室的洁净气体总流量是从所述排气口排出的气体(即待测烟气和洁净气体的混合气)总流量的0.26-0.61倍，如0.26倍、0.45倍、0.61倍；分析仪表采用激光气体分析仪，激光器发射波长对应于能排除水等气体干扰的氨气的吸收谱线，激光器、探测器分别设置在气体室的两侧且处于所述箱的外部，分析模块也处于箱外，避免受加热的影响。通过加热装置的加热，使得预处理装置、管道及气体室内的烟气温度超过200℃，如220℃、260℃等。隔离用的气体采用压缩氮气。

烟气脱硝监测方法具体为：

烟道内的烟气经过取样探头、预处理，之后通过管道传输到气体室；通过加热装置的加热，使得预处理装置、管道及气体室内的烟气温度超过200℃，如220℃、260℃等；

压缩氮气从进气口进入气体室内，分别在第一光学窗片和第二光学窗片邻近烟气的一侧形成氮气隔离区，隔离开烟气和光学窗片，防止烟气中粉尘污染光学窗片，之后和气体室内的烟气一同从排气口排出；激光器发出的对应于氨气吸收波长的测量光穿过第一光学窗片后进入气体室内，穿过用于氮气、烟气、氮气，之后穿过所述第二光学窗片后被探测器接收，信号送分析模块，分析模块根据DLAS技术得出烟气中氨气的含量。

Claims (10)

1.一种烟气脱硝监测系统，所述烟气脱硝监测系统包括取样装置、预处理装置、气体室及分析仪表；其特征在于：所述烟气脱硝监测系统进一步包括：

加热装置，所述加热装置用于加热所述预处理装置、气体室、连接预处理装置和气体室的管道；

隔离装置，所述隔离装置用于提供洁净气体，该气体从进气口进入所述气体室内，在气体室内光学部件的邻近待测烟气的一侧形成隔离区，后从排气口排出气体室；从所述隔离装置进入所述气体室的气体总流量是从所述排气口排出的气体总流量的0.26-0.61倍。

2.根据权利要求1所述的烟气脱硝监测系统，其特征在于：所述气体室的两侧设置光学窗口，至少2个进气口分别设置在所述光学窗口临近气体室内待测烟气的一侧。

3.根据权利要求2所述的烟气脱硝监测系统，其特征在于：所述烟气从所述进气口之间进入所述气体室。

4.根据权利要求3所述的烟气脱硝监测系统，其特征在于：所述排气口设置在所述进气口之间的气体室上。

5.根据权利要求4所述的烟气脱硝监测系统，其特征在于：所述排气口至少为2个，分别设置在所述进气口和烟气进口之间。

6.根据权利要求1所述的烟气脱硝监测系统，其特征在于：所述预处理装置、管道和气体室的温度超过200℃。

7.根据权利要求1所述的烟气脱硝监测系统，其特征在于：所述分析仪表是激光光谱分析仪表。

8.一种烟气脱硝监测方法，所述烟气脱硝监测方法包括以下步骤：

(A1)待测环境内的烟气经过取样、过滤后通过管道传输到气体室，烟气在该取样、过滤及传输过程中被加热；

(A2)洁净气体从进气口进入所述气体室，在所述气体室内光学部件的邻近待测烟气的一侧形成隔离区，隔离开光学部件和烟气，之后从排气口排出气体室；从所述隔离装置进入所述气体室的气体总流量是从所述排气口排出的气体总流量的0.26-0.61倍；

(A3)分析仪表检测所述气体室内烟气的含量；在检测过程中所述气体室内的待测烟气被加热。

9.根据权利要求8所述的烟气脱硝监测方法，其特征在于：所述烟气被加热到超过200℃。

10.根据权利要求8所述的烟气脱硝监测方法，其特征在于：所述分析仪表采用激光光谱分析技术。