CN110967452A - 一种气体测量系统的布设方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气体测量系统的布设方法，包括如下步骤：s1：布设取样探头，其中，在气体通道中或气体通道出口处截面的每个分区布置一个取样探头，以形成矩阵式取样，各分区取样探头取样流量一致；s2：布设连接各分区取样探头至取样分配单元接口的样气传输管线；s3：取样分配单元通过连接三通将各分区样气分配为两路：一路接入混合装置，混合样气经混合装置充分混合后连续进入混测分析仪；一路接入分区巡测取样组，分区样气经巡测取样组按序进入巡测分析仪；s4：安装控制器，使控制器分别与矩阵式取样探头、取样分配单元装置连接，并且控制器通过通讯或硬接线方式与喷氨装置控制中心连接。本发明的气体测量系统的布设方法能够形成矩阵式取样，通过调整管路长度、混合样气流量、巡测样气流量等具体参数，实现分区巡测与混合测量同步进行，混合数据连续、代表性强，分区巡测效率高。

Description

一种气体测量系统的布设方法
技术领域
本发明是关于脱硝环保技术领域，特别是关于一种气体测量系统的布设方法。
背景技术
火电厂实施脱硝环保已10余年，随着脱硝效率的进一步提高，受脱硝系统SCR入口、出口NOX浓度场分布不均匀影响，脱硝SCR出口NOX单点取样方式无法抽取到代表性的样气，不能反应整个断面NOX浓度值，代表性差，同时无法监测到污染物浓度分布不均匀的变化，从而引起脱硝喷氨过量的问题，导致一些电厂因喷氨过量引起脱硝催化剂寿命缩短、空预器阻力升高、电除尘器极线肥大、引/送风机电耗增加、脱硫浆液失效、机组提升负荷困难等一系列问题。
目前亟需能连续监测脱硝SCR出口截面均匀混合烟气，又能同步智能巡测SCR出口分区的取样测量技术，结合喷氨总量优化、分区巡测优化大数据-人工智能控制技术来提高喷氨及时响应性、精准性，以解决电厂最为关心的脱硝SCR出口NOX浓度场不均匀、单点测量代表性差、控制调节滞后、自动投入品质差等问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体测量系统的布设方法，其能够形成矩阵式取样，并实现各分区样气等量、同时序、充分均匀混合，测量数据代表性强。
为实现上述目的，本发明提供了一种气体测量系统的布设方法，包括如下步骤：
s1：布设取样探头，其中，在气体通道中或气体通道出口处截面的每个分区布置一个取样探头，以形成矩阵式取样，各分区取样探头取样流量一致；
s2：布设连接各分区取样探头至取样分配单元接口的样气传输管线；
s3：取样分配单元通过连接三通将各分区样气分配为两路：一路接入混合装置，混合样气经混合装置充分混合后连续进入混测分析仪；一路接入分区巡测取样组，分区样气经巡测取样组按序进入巡测分析仪；
s4：安装控制器，使控制器分别与矩阵式取样探头、取样分配单元装置连接，并且控制器通过通讯或硬接线方式与喷氨装置控制中心连接。
在本发明的一实施方式中，步骤s1中取样探头为带有快速旁路装置的多杆式稀释探头，使样气从通道截面至探头端的传输时间由120秒缩短至15秒。
在本发明的一实施方式中，步骤s2中还包括：各分区取样探头至取样分配单元接口处的样气传输管线长度一致，流经各分区取样探头的样气量一致，保证各分区样气能连续、等量、同时序的传输至分配单元接口。
在本发明的一实施方式中，所述取样探头、分配单元通过取样管线、三通组相连通。
在本发明的一实施方式中，步骤s3中布设方法还包括：一路接入混合装置，混合样气经混合装置充分混合后连续进入混测分析仪，样气经混合装置的传输时间<5秒；一路接入分区巡测取样组，分区样气经巡测取样组按序进入巡测分析仪，单分区巡测周期≯40秒；
在本发明的一实施方式中，步骤s3布设方法还包括：调节混测装置前流量计，保证各分区流量恒定为1L/min进入均匀混合装置，混合后样气连续送入混测分析仪，实现“均匀混合”；调节分区巡测取样组前各分区流量计，保证各分区流量恒定为1L/min，接入分区巡测取样切换阀组，分区未巡测时，分区样气经通过巡测电磁阀前三通排放口排至余气收集装置，分区巡测时，通过切换电磁阀，将样气送入巡测分析仪，实现“分区巡测”；
在本发明的一实施方式中，步骤s3布设方法还包括：根据进入混合分析仪、分区巡测分析仪的样气量，计算确定取样分配单元分配三通至混测分析仪、巡测分析仪之间的管路长度，保证进入混测分析仪、巡测分析仪为同一时刻下烟道样气，保证“分区巡测”与“均匀混合”两种取样测量的同步性。
与现有技术相比，本发明的气体测量系统的布设方法，具有如下有益效果：
1、本发明采用的取样探头为带有快速旁路装置的多杆式稀释探头，使样气从通道截面至探头端的传输时间由120秒缩短至15秒。
2、本发明可根据脱硝出口分区数量对应布置稀释取样探头，并根据烟道面积，取样探头为多点式取样，真正实现矩阵式取样。
3、本发明实现各分区取样探头至取样分配单元接口处的样气传输管线长度一致，流经各分区取样探头的样气量一致，保证各分区样气能连续、等量、同时序的传输至分配单元接口，通过混合装置实现“连续均匀混合取样”，用于脱硝烟气检测中，可使脱硝出口与总排口NOX数据偏差由+15mg/Nm3缩小到±5mg/Nm3以内，同单独巡测技术单点测量相比，数据代表性更强。
4、本发明实现“连续均匀混合取样”脱硝出口混合测量NOX值作为代表性数据同总排口NOX数值相比，时序上提前了3分钟
5、本发明实现“分区巡测与连续混测同步取样测量”，混合测量值作为“同步基准值”实时评估各分区巡测值偏差，用于分区优化控制，同单独巡测技术，在所有分区巡测后，再根据各分区值计算截面平均值，评估各分区巡测值偏差的调整相比，能及时掌握脱硝出口NOX浓度分布特征，分区调整效率更高，调节效果更好，以40mg/Nm3为排放基准值，分区偏差不等率可以很好控制在20%以内。
6、本发明能够结合大数据人工智能控制系统，分区巡测及时掌握脱硝出口污染物浓度分布特征，实现SCR出口NOX浓度场分布的动态监视和分区喷氨量实时调整，同“单独巡测技术，在所有分区巡测后，再根据各分区值计算截面平均值，评估各分区巡测值偏差的调整”相比，分区调整效率高，避免了局部喷氨过量问题，减少了氨逃逸的危害。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的气体测量系统的布设方法流程图。
图2是根据本发明一实施方式的气体测量系统结构框图。其中，101为矩阵式取样探头、102为取样分配单元、103为控制器、104为喷氨装置、105为控制中心、106为大数据-人工智能控制模块、107为三通组、485为通讯或硬接线。
图3是根据本发明一实施方式的取样分配单元系统结构框图。其中，取1021为样分配单元输入接口、1022为混合\分区分配三通组、1023为混合装置、1024为分区巡测取样组。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，本发明优选实施方式提供了一种气体测量系统的布设方法，包括如下步骤：s1：布设取样探头，其中，在气体通道中或气体通道出口处截面的每个分区布置一个取样探头，以形成矩阵式取样，各分区取样探头取样流量一致；s2：布设连接各分区取样探头至取样分配单元接口的样气传输管线；s3：取样分配单元通过连接三通将各分区样气分配为两路：一路接入混合装置，混合样气经混合装置充分混合后连续进入混测分析仪；一路接入分区巡测取样组，分区样气经巡测取样组按序进入巡测分析仪；s4：安装控制器，使控制器分别与矩阵式取样探头、取样分配单元装置连接，并且控制器通过通讯或硬接线方式与喷氨装置控制中心连接。
如图3所示，本发明优选实施方式提供了一种气体测量系统的布设方法：通过调节取样分配单元混测装置前流量计，保证各分区流量恒定为1L/min进入均匀混合装置，混合后样气连续送入混测分析仪，实现“均匀混合”；调节分区巡测取样组前各分区流量计，保证各分区流量恒定为1L/min，接入分区巡测取样切换阀组，分区未巡测时，分区样气经通过巡测电磁阀前三通排放口排至余气收集装置，分区巡测时，通过切换电磁阀，将样气送入巡测分析仪，实现“分区巡测”；根据进入混合分析仪、分区巡测分析仪的样气量，计算确定取样分配单元分配三通至混测分析仪、巡测分析仪之间的管路长度，保证进入混测分析仪、巡测分析仪为同一时刻下烟道样气，保证“分区巡测”与“均匀混合”两种取样测量的同步性。
在本发明的一实施方式中，布设方法还包括：取样探头为矩阵式稀释取样探头，并且取样探头带有快速旁路装置，使样气从通道截面至探头端的传输时间由120秒缩短至15秒，从而提高了烟道内样气到达取样探头的速度。
在本发明的一实施方式中，布设方法还包括：各分区取样探头至取样分配单元接口处的样气传输管线长度一致，流经各分区取样探头的样气量一致，保证各分区样气能连续、等量、同时序的传输至分配单元接口。
在本发明的一实施方式中，布设方法还包括：取样分配单元将每个分区样气分配为两路，一路接入分区巡测取样组，各分区样气按巡测规则等量分时进入巡测分析仪，单分区巡测周期≯40秒；一路接入混合装置，各分区样气连续等量进入混合装置，充分混合后进入混测分析仪，样气经混合装置的传输时间<5秒。
在本发明的一实施方式中，布设方法还包括：所述布设方法还包括：根据混合样气量、分区巡测样气量计算确定取样分配单元接口至混测分析仪、巡测分析仪之间的管路长度，保证进入混测分析仪、巡测分析仪为同一时刻下烟道样气，保证“分区巡测”与“均匀混合”两种取样测量的同步性。
如图2所示，通过上述布设方法得到的气体测量系统100包括：矩阵式取样探头101、取样分配单元102、控制器103、喷氨装置104、控制中心105以及大数据-人工智能控制模块106。其中，取样分配单元102通过样气传输管线、三通组107与矩阵式取样探头101相连通，控制器103分别与取样分配单元102、矩阵式取样探头101连接，并且控制器103通过485通讯或硬接线的方式与喷氨装置104、控制中心105相连接。
如图3所示，取样分配单元102包括：取样分配单元输入接口1021、混合\分区分配三通组1022、混合装置1023、分区巡测取样组1024。其中，各分区样气连续、等量、同时序传输至分配单元接口输入接口1021处，取样分配单元通过混合\分区分配三通组1022将样气分为两路一路接入混合装置1023，一路接入分区巡测取样组1024；通过调节混测装置前流量计，保证各分区流量恒定为1L/min进入均匀混合装置，混合后样气连续送入混测分析仪，实现“均匀混合”；调节分区巡测取样组前各分区流量计，保证各分区流量恒定为1L/min，接入分区巡测取样切换阀组，分区未巡测时，分区样气经通过巡测电磁阀前三通排放口排至余气收集装置，分区巡测时，通过切换电磁阀，将样气送入巡测分析仪，实现“分区巡测”；根据进入混合分析仪、分区巡测分析仪的样气量，计算确定取样分配单元分配三通至混测分析仪、巡测分析仪之间的管路长度，保证进入混测分析仪、巡测分析仪为同一时刻下烟道样气，保证“分区巡测”与“均匀混合”两种取样测量的同步性。
其中，大数据-人工智能控制模块106主要包括分区优化控制和总量优化控制两部分：
(1)、大数据-分区优化控制
通过大数据分析方法自学习，动态分析喷氨模块SCR入口各喷氨支管开度与SCR出口对应分区NOx浓度之间的权重关系，根据SCR出口分区NOx浓度与混测值偏差，实时动态调节分区喷氨量。分区巡测具备按序巡测和基于大数据的智能巡测两种方法。其中，智能巡测对当前工况下波动较大的分区进行优先测量和快速调整，有效提高变工况时，调节速度。
(2)、大数据-总量优化控制技术
通过大数据分析方法和机器学习算法，引入锅炉负荷、炉膛总风量、各磨煤机给煤量、各一次风速等前馈信号，自建大数据动态数学控制模型，形成总喷氨量预判指令，同时将脱硝两侧SCR出口NOx、总排口NOx等作为控制目标进行多目标动态跟踪，实时对喷氨量的预测目标进行动态调整，并对脱硫与脱硝出口NOx的偏差进行自动动态修正，实现烟囱总排口NOx的稳定排放。
其中，喷氨装置的工作原理为：气体根据脱硝SCR入口氨喷嘴配置，将每侧SCR入口划分成多个分区，各分区喷氨支管上设置一个电动调节阀和支管氨混合器流量计，实现SCR入口烟道截面“前后左右”不同分区喷氨量动态分配调节，保证脱硝入口氨氮摩尔比接近设计值。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种气体测量系统的布设方法，其特征在于：所述布设方法包括如下步骤：
s1：布设取样探头，其中，在气体通道中或气体通道出口处截面的每个分区布置一个取样探头，以形成矩阵式取样；
s2：布设通过样气传输管线与取样探头连通的取样分配单元，取样分配单元具有“分区巡测与连续混测同步取样”功能；
s3：取样分配单元将各分区样气分配为两路：一路接入分区巡测取样组，分区样气经巡测取样组按序进入巡测分析仪；一路接入混合装置，混合样气经混合装置充分混合后连续进入混测分析仪；
s4：安装控制器，使控制器分别与矩阵式取样探头、取样分配单元装置连接，并且控制器通过通讯或硬接线方式与喷氨装置控制中心连接。
2.根据权利要求1所述的布设方法，其特征在于：所述取样探头为带有快速旁路装置的多杆式稀释探头，使样气从通道截面至探头端的传输时间<15秒。
3.根据权利要求1或2所述的布设方法，其特征在于：各分区取样探头至取样分配单元接口处的样气传输管线长度一致，流经各分区取样探头的样气量一致，保证各分区样气能连续、等量、同时序的传输至分配单元接口。
4.根据权利要求1或2所述的布设方法，其特征在于：所述取样探头、分配单元通过取样管线、三通组相连通。
5.根据权利要求1所述的布设方法，其特征在于：取样分配单元将每个分区样气分配为两路，一路接入分区巡测取样组，各分区样气按巡测规则等量分时进入巡测分析仪，单分区巡测周期≯40秒；一路接入混合装置，各分区样气连续等量进入混合装置，充分混合后进入混测分析仪，样气经混合装置的传输时间<5秒。
6.如权利要求1所述的布设方法，其特征在于：所述布设方法还包括：根据混合样气量、分区巡测样气量计算确定取样分配单元接口至混测分析仪、巡测分析仪之间的管路长度，保证进入混测分析仪、巡测分析仪为同一时刻下烟道样气，保证“分区巡测”与“均匀混合”两种取样测量的同步性。
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