CN109806762A - 基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整装置及方法，所述方法包括(1)将脱硝装置入口烟道内的喷氨平面网格化，确定喷氨平面上喷射点的个数；(2)采用测速管分别测量每一喷射点处的烟气动压，并确定所有喷射点处烟气动压的最大值；(3)根据每一喷射点处的烟气动压及所有喷射点处烟气动压的最大值计算得到喷氨调节阀门的开度。本发明所提供的该基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整方法将最初的烟气动压经过控制单元运算转化为喷氨分配阀门开度，数据处理过程简洁明，解决了脱硝装置入口流场分布不均的问题，能够从上游出发解决喷氨过大和不足，一定程度上可指导电厂脱硝装置实际运行。

Description

基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整装置及方法

技术领域

本发明涉及一种基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整装置及方法，属于烟气脱硝技术领域。

背景技术

为了顺应国家燃煤机组超低排放要求和煤电调峰灵活性改造潮流，发电厂对火电机组脱硝装置性能要求越来越高。燃煤机组长期运行后，脱硝装置出口氨逃逸在同一截面上会出现分布不均的现象。实际调整过程中，发现脱硝装置入口烟道内垂直于烟气流速方向的喷氨截面上存在烟气流速分布不均的现象。传统的喷氨系统不考虑此处流场分布不均的因素，因此，传统装置不会根据实际流场情况调整喷氨比例，造成烟气流量较大的地方喷氨气不足，烟气流量较小的地方喷氨过量。

因此，提供一种基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整装置及方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整装置。

本发明的另一个目的还在于提供一种基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整方法。本发明所提供的该方法为一种考虑烟气分布不均的在线脱硝装置(如SCR脱硝装置)出口氨逃逸均值测试方法，该方法可以避免单点测量误差。

为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整装置，其中，所述基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整装置包括若干测速管及控制单元；

其中，所述测速管为用于测量脱硝装置入口烟道内的喷氨平面上喷射点处烟气动压的测速管；

每一喷射点处还设置有对应的喷氨调节阀门；

所述控制单元与若干测速管分别电连接，其包括第一运算单元及第二运算单元；所述第一运算单元用以运算得到所有喷射点处烟气动压的最大值；所述第二运算单元用以根据喷射点处烟气动压数据及烟气动压的最大值计算得到该喷射点处喷氨调节阀门开度；

所述控制单元还与所述喷氨调节阀门电连接，用以调整喷氨调节阀门的开度。

根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述喷氨调节阀门为电动调节阀。

根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，所述喷氨调节阀门设置于每一喷射点处的喷氨分配管上。

根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，所述控制单元为本领域常规设备，其可以通过计算机等控制实现数据的接收、运算及控制喷氨调节阀门的开度等等。

另一方面，本发明还提供了一种基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整方法，其中，所述方法利用上述基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整装置，其包括以下步骤：

(1)将脱硝装置入口烟道内的喷氨平面网格化，确定喷氨平面上喷射点的个数；

(2)采用测速管分别测量每一喷射点处的烟气动压，并确定所有喷射点处烟气动压的最大值；

(3)根据每一喷射点处的烟气动压及所有喷射点处烟气动压的最大值计算得到喷氨调节阀门的开度。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，步骤(1)中所述将脱硝装置入口烟道内的喷氨平面网格化，具体包括以下步骤：

假设烟道内喷氨平面的总深度为D，总宽度为W。在此喷氨平面上布置(i×j)个喷氨点。其中，i表示喷氨平面深度方向上喷氨点个数，j表示喷氨平面宽度方向上喷氨点个数。将D进行2i等分，W进行2j等分，得到(2i×2j)个方格。将喷氨平面网格化，喷氨采样位置位于坐标(2i-1,2j-1)的位置上，共用同一端点的四个四边形为喷氨点所代表的区域。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，根据工艺要求，所确定的喷氨位置可以得到烟气动压情况，按照下面公式进行数据处理。

Qmn＝Aυmn公式2)；

公式1)-5)中：

A为单个喷氨所覆盖的面积，m²；

i为喷氨平面深度方向上喷氨点个数，无量纲；

j为喷氨平面宽度方向上喷氨点个数，无量纲；

D为喷氨平面的总深度，m；

W为喷氨平面的总宽度，m；

υ_mn为第mn个喷氨平面烟气速度，m/s；

Q_mn为第mn个喷氨平面烟气流量，m³/s；

k为测速管速度系数，无量纲；

ΔP_mn为第mn个喷氨处测速管测得的烟气动压，Pa；

ρ为烟气密度，kg/m³；

W_t为脱硝装置总的喷氨量，kg；

W_mn为第mn个喷氨点所需喷氨量，kg；

D_mn为第mn个喷氨点喷氨调节阀门开度，％。

在本发明中，烟气动压的测量为在线进行，数据处理为程序化进行，喷氨调节阀门采用电动调门；每隔相同时间进行一次程序化计算，动压最大的测点位置，其喷氨调节阀门的开度对应为100％，其余喷氨调节阀门的开度对应成比例调整，喷氨调节阀门开度按照程序化结果D_mn(其可以通过控制单元中的第二运算单元实时在线计算得到)进行取值。

对上述公式1)-5)进行整理和消元后，单位时间间隔内喷氨调节门开度的最终计算公式为：

公式6)中，D_mn为第mn个喷射点处喷氨调节阀门的开度；

ΔP_mn为第mn个喷射点处测速管测得的烟气动压，单位为Pa；

ΔP_max为所有喷射点处测速管测得的烟气动压的最大值，单位为Pa。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，步骤(2)采用测速管分别测量每一喷射点处的烟气动压，包括：

依据国标GB/T 16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定和气态污染物采样方法和行标DL/T 260-2012燃煤电厂烟气脱硝装置性能验收试验规范的规定，确定每一喷射点处烟气的动压。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，每一喷射点连续记录3-5个烟气动压数据，再将3-5个烟气动压数据取平均值作为该喷射点处烟气的动压。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，步骤(3)中根据如下公式6)计算得到喷氨调节阀门的开度：

公式6)中，D_mn为第mn个喷射点处喷氨调节阀门的开度；

ΔP_mn为第mn个喷射点处测速管测得的烟气动压，单位为Pa；

ΔP_max为所有喷射点处测速管测得的烟气动压的最大值，单位为Pa。

在本发明所提供的该方法中，所述所有喷射点处测速管测得的烟气动压的最大值可以通过控制单元所包含的第一运算单元max得到。

在本发明所提供的该基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整方法中，在脱硝装置入口烟道内喷氨分配管出口(喷氨平面的每一喷射点)测量烟气动压，根据测试结果自动调节喷氨分配管上的喷氨调节阀门，达到喷氨量与烟气量相匹配的效果。

在本发明中，脱硝装置入口的氨气分配管阀门开度依据入口流场分布自动调整；本发明所提供的该基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整方法喷氨分配及时可靠。

本发明所提供的该基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整方法将最初的烟气动压经过控制单元运算转化为喷氨分配阀门开度，数据处理过程简洁明，解决了脱硝装置入口流场分布不均的问题，能够从上游出发解决喷氨过大和不足，一定程度上可指导电厂脱硝装置实际运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的该基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整装置的结构示意图。

主要附图标号说明：

1、脱硝装置入口；

2、脱硝装置出口；

3、催化剂模块；

4、喷氨格栅；

5、测速管；

6、控制单元。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种基于脱硝装置(SCR脱硝装置，包括催化剂模块3及喷氨格栅4)入口流场分布的喷氨优化调整装置，其中，该装置的结构示意图如图1所示，从图1中可以看出，其包括若干测速管5及控制单元6；

其中，所述测速管为用于测量脱硝装置入口1烟道内的喷氨平面上喷射点处烟气动压的测速管；

每一喷射点处还设置有对应的喷氨调节阀门；

所述控制单元与若干测速管分别电连接，其包括第一运算单元及第二运算单元；所述第一运算单元用以运算得到所有喷射点处烟气动压的最大值；所述第二运算单元用以根据喷射点处烟气动压数据及烟气动压的最大值计算得到该喷射点处喷氨调节阀门开度；

所述控制单元还与所述喷氨调节阀门电连接，用以调整喷氨调节阀门的开度；

所述喷氨调节阀门为电动调节阀。

实施例2

本实施例提供了一种基于脱硝装置(SCR脱硝装置)入口流场分布的喷氨优化调整方法，其中，所述方法是利用实施例1提供的基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整装置实现的，其包括以下步骤：

(1)确定SCR脱硝装置入口的烟道内喷氨平面上测试喷射点(喷氨点)的个数，其具体包括：

某燃煤电厂SCR脱硝装置入口喷氨平面的深度D为3m，宽度W为5m。查询电厂脱硝装置的工程设计图纸，确定喷氨平面上喷氨点的布置形式为(3×5)。在此喷氨平面上布置(3×5)个测点。其中，测点平面深度方向上测点个数为3个，测点平面宽度方向上的测点个数为5个。

(2)分别测量所述喷氨点处的烟气动压，每个测点连续记录3-5个数值，取平均值，其具体包括：

依据国标GB/T 16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定和气态污染物采样方法》和行标DL/T 260-2012《燃煤电厂烟气脱硝装置性能验收试验规范》的规定，确定每个测点采样位置(喷氨点)处的烟气动压(测点处测速管测得)，测定结果如表1所示。

表1

(3)根据各测点动压数据计算喷氨电动调节门开度，其具体包括：

根据如下公式6)计算得到各个喷射点处喷氨调节阀门的开度：

公式6)中，D_mn为第mn个喷射点处喷氨调节阀门的开度；

ΔP_mn为第mn个喷射点处测速管测得的烟气动压，单位为Pa；

ΔP_max为所有喷射点处测速管测得的烟气动压的最大值，单位为Pa，本实施例中，ΔP_max＝162Pa。

根据公式6)计算得到的各个喷射点处喷氨调节阀门的开度数据如下表2所示。

表2

	0.5m	1.5m	2.5m	3.5m	4.5m
						0.5m	94.0％	90.6％	96.2％	89.9％	87.8％
1.5m	94.3％	90.3％	100.0％	91.3％	88.5％
						2.5m	93.0％	89.2％	95.9％	92.3％	88.2％

本试验在机组稳定工况下进行，由于现役机组喷氨调节阀仍然为手动调节阀，未改成电动调节阀，故表2中的阀门开度现场手动调节；在本发明实施例1所提供的装置中，该喷氨调节阀门为电动调节阀，此时可以通过控制单元实现阀门的自动调节。在工况一定的前提下，调节前机组在线脱硝装置出口2氮氧化物浓度为35mg/Nm³，调节后机组在线脱硝装置出口2氮氧化物浓度为32mg/Nm³，有一定降低。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。

Claims (6)

1.一种基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整装置，其特征在于，所述基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整装置包括若干测速管及控制单元；

其中，所述测速管为用于测量脱硝装置入口烟道内的喷氨平面上喷射点处烟气动压的测速管；

每一喷射点处还设置有对应的喷氨调节阀门；

所述控制单元与若干测速管分别电连接，其包括第一运算单元及第二运算单元；所述第一运算单元用以运算得到所有喷射点处烟气动压的最大值；所述第二运算单元用以根据喷射点处烟气动压数据及烟气动压的最大值计算得到该喷射点处喷氨调节阀门开度；

所述控制单元还与所述喷氨调节阀门电连接，用以调整喷氨调节阀门的开度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷氨调节阀门为电动调节阀。

3.一种基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整方法，其特征在于，所述方法利用权利要求1或2所述的基于脱硝装置入口流场分布的喷氨优化调整装置，其包括以下步骤：

(1)将脱硝装置入口烟道内的喷氨平面网格化，确定喷氨平面上喷射点的个数；

(2)采用测速管分别测量每一喷射点处的烟气动压，并确定所有喷射点处烟气动压的最大值；

(3)根据每一喷射点处的烟气动压及所有喷射点处烟气动压的最大值计算得到喷氨调节阀门的开度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)采用测速管分别测量每一喷射点处的烟气动压，包括：

依据国标GB/T 16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定和气态污染物采样方法和行标DL/T 260-2012燃煤电厂烟气脱硝装置性能验收试验规范的规定，确定每一喷射点处烟气的动压。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每一喷射点连续记录3-5个烟气动压数据，再将3-5个烟气动压数据取平均值作为该喷射点处烟气的动压。

6.根据权利要求3-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中根据如下公式6)计算得到喷氨调节阀门的开度：

公式6)中，D_mn为第mn个喷射点处喷氨调节阀门的开度；

ΔP_mn为第mn个喷射点处测速管测得的烟气动压，单位为Pa；

ΔP_max为所有喷射点处测速管测得的烟气动压的最大值，单位为Pa。