CN109696333B - 一种适用于scr脱硝系统的内置式烟气取样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于SCR脱硝系统的内置式烟气取样装置，包括第一密封盘(1)和多个取样管(8)，所述的第一密封盘(1)用于封堵测孔和固定取样管(8)，所述的取样管(8)穿过第一密封盘(1)伸入烟道，通过SCR反应器内置的支架架设在烟道内，所述的第一密封盘(1)前表面和后表面分别加装有分离型固定环(7)，所述的分离型固定环(7)由一对弧形件构成，内圈为耐高温弹性材质，外圈为刚性材质，用于取样管(8)的整体定位和锁紧。与现有技术相比，本发明具有制作安装方便、密封效果好，结构坚固、易于实现，质量轻便，结实耐用，适用性强的特点；并且组装和维护尤为方便，大大提高了现场试验人员的工作效率，降低劳动风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气取样装置，尤其是涉及一种适用于SCR脱硝系统的内置式烟气取样装置。
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，需要测量各催化剂层间的流速分布，以便分析催化剂层磨损、积灰及氨逃逸情况；以及测量各催化剂层进出口的烟气氮氧化物(NOx)浓度分布，以便分析催化剂层不同区域催化剂活性。为了获取有代表性的烟气样品，在SCR烟道截面内需要按照全截面网格法布置大量的烟气取样管。由于SCR反应器横截面面积通常大于100m2，且随着机组容量的不断提高，SCR反应器的横截面尺寸也相应增加，烟道最长的部分甚至到达16米以上。因此，采用的烟气取样管体积，重量越来越大，且不易反复的插拔，所以建议采用内置式的多管组合型烟气取样枪。此外，SCR系统的标高很高，安装的护栏和平台非常窄且数量有限，SCR系统的相关试验不仅属于高空作业，而且受空间的限制，操作特别不方便，具有很高的工作风险。
内置式的烟气取样枪存在的主要问题有：
(1)在高温高含尘的烟气环境中取样，容易造成取样枪发生堵塞和磨穿。一旦发生堵塞或磨穿，不仅不能及时发现，更无法保证各取样点的烟气量均匀一致，影响抽取烟气样品的代表性。
(2)烟气取样枪长期工作在高温的环境中，整个取样装置除了露在烟道外面的部分，表面温度都很高。一旦需要对取样枪进行维护或更换，相关人员在将该装置整个拔出烟道时，不仅困难重重，而且特别吃力，无形中给试验工作带来的很大的危险因素。
(3)现有专利中的多管组合型烟气取样枪，各不锈钢管间捆绑在一起或者在同一个平面通过焊接形成一个整体，通过塞布条等进行密封和定位。该种结构的取样枪在高温烟气中水平布置时，极有可能因为自身重力影响，向下整体变形，并且随着烟道内烟气流场的变化，来回晃动，影响取样的精度和代表性；并且极有可能因为自身重力发生变形甚至折断，影响电厂设备的安全运行。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种制作方便、密封效果好、结构坚固、易于实现、质量轻便、结实耐用、拆装方便的适用于SCR 脱硝系统的内置式烟气取样装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种适用于SCR脱硝系统的内置式烟气取样装置，包括第一密封盘和多个取样管，所述的第一密封盘用于封堵测孔和固定取样管，所述的取样管通过第一密封盘伸入烟道，所述的取样管平行于烟道截面方向设置，取样管通过SCR反应器内置的支架架设在烟道内，第一密封盘的中心与支架上沿平齐。
进一步的，所述的支架为蒸汽吹灰器的支管、催化剂层的框架或增设的支架。
进一步的，所述的第一密封盘前表面和后表面分别加装有分离型固定环，所述的分离型固定环由一对弧形件构成，内圈为耐高温弹性材质，外圈为刚性材质，用于取样管的整体定位和锁紧。
进一步的，所述的分离型固定环内圈为聚氨酯材质，外圈为金属材质。
进一步的，所述的分离型固定环的两个弧形件相对处分别设有螺纹通孔，通过螺栓将两个弧形件与取样管锁紧。
进一步的，所述的装置还包括焊接在烟道壁面上的第二密封盘，所述的第二密封盘中间设有用于伸入取样管的孔，第一密封盘与第二密封盘之间可拆卸连接。
进一步的，所述的取样管穿出第一密封盘的部分长度相同，取样管另一侧穿入第一密封盘的长度根据全截面网格法和第二密封盘外表面的高度综合确定。
进一步的，所述的第一密封盘表面用钢印刻有数字标识号，用于区分不同的测点。
进一步的，所述的多个取样管布置方式为：最长的取样管居中布置，其余长度的取样管依次两侧布置。
进一步的，所述的取样管通过第一密封盘上的密封孔伸入烟道，所述的密封孔内沿设有用于与取样管密封的密封圈。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)第一密封盘前表面和后表面分别加装有分离型固定环，分离型固定环由一对弧形件构成，内圈为耐高温弹性材质，外圈为刚性材质，用于取样管的整体定位和锁紧。该结构精准定位，锁紧能力强，便于安装拆卸，且不会伤害取样管；内圈可避免金属零件之间接触，起到很好的缓冲和防震效果。
(2)第一密封盘与第二密封盘之间可拆卸连接，安装方便。
(3)取样管与第一密封盘之间通过密封圈密封，第一密封盘与第二密封盘的接触面通过石棉垫圈密封，实现整个取样装置的密封。
(4)取样管平行于烟道截面方向设置，取样管通过SCR反应器内置的支架(蒸汽吹灰器的支管或催化剂层的框架或增设的支架)安装在烟道内，实现超长超重取样枪的支撑问题，防止下垂、变形和晃动。取样管结构坚固，不易变形。
(5)最长的取样管居中布置，其余长度的取样管依次两侧布置。这样的布置方式，整个取样装置最稳定，易于吊装。
(6)第一密封盘表面用钢印刻有数字标识号，用于区分不同的测点，便于试验过程中，取样装置的正确安装，快速定位以及维护更换，还利于及时排查试验设备的故障。
(7)所述的取样装置，组装、拆卸和维护都极为方便，大大的降低了现场试验人员的工作量，提高了现场试验人员的安全性。整个取样装置的组装过程：将取样管依次从第一密封盘的密封孔，慢慢插入第二密封盘的测孔中，铺设在内置的支架上；根据事先确定好的取样管插入长度的位置，在第一密封盘前后表面加装带聚氨酯的分离型固定环。等所有的取样管都定位安装好后，只需将螺栓穿过第一密封盘和第二密封盘的螺丝孔，将整个取样装置固定即可。如若发现某个取样管出现了磨损或变形，需要更换，只需将第一密封盘表面的螺栓拆除，将整个取样装置慢慢抽出一小部分，漏出第一密封盘后表面的带聚氨酯的分离型固定环即可。然后将需要更换的取样管在第一密封盘前后表面安装的带聚氨酯的分离型固定环依次拆除，剩下的就可以将该取样管从第一密封盘的取样管孔慢慢抽出即可，不需要抽出整个取样装置。
附图说明
图1为本实施例第一密封盘的结构示意图；
图2为本实施例第二密封盘的结构示意图；
图3为本实施例取样管与第一密封盘连接示意图；
图4(a)、4(b)为本实施例分离型固定环结构示意图，其中4(a)为主视图，4(b)为侧视图；
图5为本实施例SCR脱硝系统及测孔结构示意图；
附图标记：
1为第一密封盘、2为螺栓孔、3为密封孔、4为密封圈、5为标识号、6为第二密封盘、7为分离型固定环、8为取样管、9为层间测孔、10为催化剂层、11为 SCR出口测孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1至图5所示，一种适用于SCR脱硝系统的内置式烟气取样装置及其系统，包括第一密封盘1、螺栓孔2、密封孔3、密封圈4、标识号5、第二密封盘6、分离型固定环7、取样管8。
上述的取样管8的长度根据烟道截面尺寸确定；取样管8平行于烟道截面方向设置，取样管8通过SCR反应器内置的支架(蒸汽吹灰器的支管或催化剂层的框架或增设的支架)架设在烟道内，第一密封盘1和第二密封盘6的中心与支架上沿一致；各取样管8从密封孔3贯穿相应的第一密封盘1，并通过在第一密封盘1的前后表面加装分离型固定环7，实现对取样管8的定位和锁紧功能；此外，所述密封孔3内沿设有用于与取样管8密封的密封圈4。第一密封盘1与焊接在烟道壁面上的第二密封盘6之间安装有石棉垫圈，通过从螺栓孔2插入螺栓连接，从而实现整个取样系统的密封和固定。
烟气取样装置的烟气取样管8与对应每个烟气均流单元连接，对烟气进行均流并混合，用以实现各取样点的烟气量均匀一致；烟气通过烟气取样管8从烟道中抽出，然后通过烟气均流装置，将烟气送入烟气分析装置进行烟气分析。
优选地，本发明中的连接软管均采用硅胶制成，耐高温。
优选地，本发明中的取样管8穿出第一密封盘1的部分长度均为250mm，另一侧的长度根据全截面网格法以及第二密封盘6外表面的高度综合确定；所述取样管8的数量建议按照图1所示选用5根取样管，也可根据现场实际情况增设取样管。
优选地，本发明中的催化剂层间测孔安装方向可以沿着反应器宽度方向，也可以沿着反应器深度方向，具体安装方向可要根据现场场地空间情况，以便于测量为依据选择。
优选地，把SCR反应器烟道的横截面分成若干等面积单元，在各单元对应的烟道上固定安装第二密封盘6和密封法兰盖，如图5所示；通过拼接式的靠背管，插入层间测孔9或SCR出口测孔11中，用于测量各催化剂层10间的流速分布，以便分析催化剂层10磨损、积灰及氨逃逸情况，以及测量各催化剂层10进出口的 NOx浓度分布，以便分析催化剂层10不同区域催化剂活性。该类试验频次很低，所以测孔经常备用，不需要安装长期内置式的烟气取样系统。
优选地，第三层催化剂(由上向下数)的出口位置的第二密封盘6安装相应的多管组合型内置式烟气取样装置。脱硝出口第三层催化剂出口测孔的作用是：
1.用于测量脱硝出口流场和NOx浓度场，以便进行喷氨格栅的优化调整；
2.用于测量空预器入口氧量和入口烟温分布情况；
3.用于测量空预器入口静压、流量等。
上述的测试内容比较重要，测孔的使用频率较高，因此，建议每隔一个试验测孔安装一套多管组合型内置式烟气取样装置，同时配合使用拼接式的靠背管以及热电偶，兼顾NOx浓度、烟气流速和温度场的测量。
优选地，脱硝出口(第三层催化剂出口)测孔的位置因为受支架位置的影响，可能安装位置范围内没有平台和护栏，建议将多管组合型内置式烟气取样装置的各根取样管通过硅胶管，连接至方便操作的工作位置。
优选地，本发明中的多管组合型烟气取样装置的取样管8的定位和锁紧功能，通过在第一密封盘1的前后表面加装带聚氨酯的分离型固定环7来实现。
优选地，本发明中的取样管8为Φ10*1.5的的无缝钛管，材质为TA2工业纯钛；如果需要控制成本的话，也可考虑采用材质为不锈钢304的无缝钢管。
优选地，本发明中的第一密封盘1和第二密封盘6的材质均为不锈钢304。
优选地，本发明中的分离型固定环7表面材质为铝合金，内层为聚氨酯，该结构精准定位，锁紧能力强，便于安装拆卸，且不会伤害取样管8；内置的聚氨酯可避免金属零件之间接触，起到很好的缓冲和防震效果。
优选地，本发明中的取样装置，在组装时建议按照图1和图3中所示的方式，即将最长的取样管8优先居中布置，其余长度的取样管8依次两侧布置。这样的布置方式，整个取样装置最稳定。
优选地，本发明中的密封圈4为硅胶密封圈，结实耐用，耐高温，耐腐蚀，密封效果好。
优选地，第一密封盘表面用钢印刻有数字标识号5，用于区分不同的测点；数字标识号编制的原则是根据取样管穿出第一密封盘的部分的长度，由短到长依次从 1开始标号的。数字标识号用于区分各采样点，便于试验过程中，取样装置的正确安装，快速定位以及维护更换，还利于及时排查试验设备的故障。
优选地，整个取样装置的组装过程：首先将取样管依次从第一密封盘1的密封孔3，慢慢插入第二密封盘6的测孔中，铺设在内置的支架上；根据事先确定好的取样管8插入长度的位置，在第一密封盘1前后表面加装分离型固定环7。等所有的取样管8都定位安装好后，只需将螺栓穿过第一密封盘1和第二密封盘6的螺丝孔2，将整个取样装置固定即可。
优选地，如若发现某个取样管8出现了磨损或变形，需要更换，只需将第一密封盘1表面的螺栓拆除，将整个取样装置慢慢抽出一小部分，漏出第一密封盘1 后表面的分离型固定环7即可。然后将需要更换的取样管8在第一密封盘1前后表面安装的分离型固定环7依次拆除，剩下的就是将该取样管从第一密封盘1的密封孔3慢慢抽出即可。
优选地，定期对每根取样管8都通入压缩空气，进行内部吹扫和清灰。
优选地，对每根取样管8逢停必查，一旦发现堵塞、磨损或变形情况，及时对其进行更换。
最后应当说明的是，以上所述虽然结合附图对本发明的优选实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，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。
Claims (6)
1.一种适用于SCR脱硝系统的内置式烟气取样装置，包括第一密封盘(1)和多个取样管(8)，所述的第一密封盘(1)用于封堵测孔和固定取样管(8)，所述的取样管(8)通过第一密封盘(1)伸入烟道，其特征在于，所述的取样管(8)平行于烟道截面方向设置，取样管(8)通过SCR反应器内置的支架架设在烟道内，第一密封盘(1)的中心与支架上沿平齐；
所述的第一密封盘(1)前表面和后表面分别加装有分离型固定环(7)，所述的分离型固定环(7)由一对弧形件构成，内圈为耐高温弹性材质，外圈为刚性材质，用于取样管(8)的整体定位和锁紧；分离型固定环(7)的两个弧形件相对处分别设有螺纹通孔，通过螺栓将两个弧形件与取样管(8)锁紧；
所述装置还包括焊接在烟道壁面上的第二密封盘(6)，所述的第二密封盘(6)中间设有用于伸入取样管(8)的孔，第一密封盘(1)与第二密封盘(6)之间可拆卸连接；
所述的取样管(8)通过第一密封盘(1)上的密封孔(3)伸入烟道，所述的密封孔(3)内沿设有用于与取样管(8)密封的密封圈(4)。
2.根据权利要求1所述的一种适用于SCR脱硝系统的内置式烟气取样装置，其特征在于，所述的支架为蒸汽吹灰器的支管、催化剂层的框架或增设的支架。
3.根据权利要求1所述的一种适用于SCR脱硝系统的内置式烟气取样装置，其特征在于，所述的分离型固定环(7)内圈为聚氨酯材质，外圈为金属材质。
4.根据权利要求1所述的一种适用于SCR脱硝系统的内置式烟气取样装置，其特征在于，所述的取样管(8)穿出第一密封盘(1)的部分长度相同，取样管(8)另一侧穿入第一密封盘(1)的长度根据全截面网格法和第二密封盘(6)外表面的高度综合确定。
5.根据权利要求1所述的一种适用于SCR脱硝系统的内置式烟气取样装置，其特征在于，所述的第一密封盘(1)表面用钢印刻有数字标识号(5)，用于区分不同的测点。
6.根据权利要求1所述的一种适用于SCR脱硝系统的内置式烟气取样装置，其特征在于，所述的多个取样管(8)布置方式为：最长的取样管(8)居中布置，其余长度的取样管(8)依次两侧布置。
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