CN111189062B - 一种监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法 - Google Patents

一种监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法，从空气预热器的冷端向空气预热器的蓄热元件内部吹入250℃以上的热空气，并在空气预热器的热端相对热空气吹入位置处抽取吹入的热空气并测量氨浓度。本发明可用于评估脱硝装置氨逃逸控制水平以及氨逃逸对下游回转式空气预热器堵灰的影响，且此方法简单实用，可代替传统复杂的氨逃逸测量方法。

Description

一种监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法
技术领域：
本发明涉及一种监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法，属于电站锅炉空气预热器及脱硝装置运行监测优化技术领域。
背景技术：
回转式空气预热器（简称“空气预热器”）是一种用于大型电站锅炉的热交换设备，它利用锅炉烟气的热量来加热燃烧所需的空气，以此来提高锅炉的效率。经空气预热器后，烟气温度一般由300~400℃冷却至100~150℃，相应空气温度一般由0~50℃加热至250~400℃，烟气和空气逆流换热，烟气输入端为空气预热器热端，空气输入端为空气预热器冷端。空气预热器利用装载蓄热元件的转子连续旋转，实现空气侧的连续吸热和烟气侧的连续放热；根据锅炉燃料系统的需要，空气侧分仓可进一步划分为一次风分仓和二次风分仓，一次风压力相比二次风要高，主要用于携带燃料进炉膛燃烧。
空气预热器关注的焦点问题主要包括堵灰、漏风率偏高、传热效率低、低温腐蚀严重，排烟温度过高等，这些问题长期影响着空气预热器以及整个锅炉系统的安全与经济运行。上述问题由来已久，而且相互促进、相互影响。近年来，随着脱硝系统的普遍投运，空气预热器运行环境发生改变，上述堵灰问题变得尤为突出，治理困难、复杂。
目前燃煤电厂增设的烟气脱硝装置主要以选择性催化还原（SCR）技术为主。采用SCR 脱硝工艺后，烟气中的部分SO2将被脱硝催化剂氧化成SO3，增加了烟气中SO3的体积浓度，加之存在不可避免的氨逃逸现象，导致硫酸氢铵（NH4HSO4）等副产物的大量生成。空气预热器设置在烟气脱硝装置下游，上述副产物硫酸氢铵（NH4HSO4）在温度为146~207 ℃范围内，呈熔融状，会牢固地粘附在空气预热器蓄热元件表面，使蓄热元件发生腐蚀和积灰，最终易引发堵灰，给机组的安全运行造成极大隐患。国内已有部分电厂因无法解决或缓解此问题而导致机组限负荷，甚至被迫停机。
因此，对上述烟气脱硝装置的氨逃逸量进行在线监测尤为重要。当前，普遍采用在脱硝装置出口烟道上安装基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术的氨逃逸测量仪表，但实际应用效果不佳，主要存在以下几个难点：1）脱硝装置出口烟道截面很大，而往往传统氨逃逸表计只监测一点或有限几点，不能反应整个烟道截面的氨逃逸水平；2）烟气中氨逃逸率一般要求限制在3ppm以内，由于氨浓度过低导致难以准确测量；3）烟气中高浓度粉尘导致氨逃逸测量仪表不稳定；4）部分氨逃逸测量仪表为原位安装设计，激光发射端和接收端分别安装在烟道壁上，烟道壁受热变形导致激光发射端和接收端无法对准；5）烟气成份复杂，容易对正常测量造成干扰。
总之，当前脱硝装置氨逃逸率难以准确可靠测量是导致空气预热器堵灰的重要因素，亟需寻求一种先进的氨逃逸率监测方法或评估脱硝氨逃逸对下游空气预热器堵灰影响的方法。
发明内容：
为了更准确可靠地评估脱硝装置氨逃逸控制水平以及氨逃逸对下游回转式空气预热器堵灰的影响，本发明提供一种监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法。
本发明所采用的技术方案有：
一种监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法，从空气预热器的冷端向空气预热器的蓄热元件内部吹入250℃以上的热空气，并在空气预热器的热端相对热空气吹入位置处抽取吹入的热空气并测量氨浓度。
进一步地，所述250℃以上的热空气吹入空气预热器中转子的径向扇形隔仓区域，在空气预热器热端的所述相对位置处，将所吹扫的扇形区域划分为面积相等的N等份，N≥2，每一等份在其几何中心抽取等流量的样气，经混合后测量其中氨浓度。
进一步地，在空气预热器的一侧设有抽取装置，所述抽取装置上设有若干个取样口，每一个取样口对应位于一个所述等份几何中心的正上方。
进一步地，所述抽取装置包括氨逃逸测量接口、出口三通、第一阀门、第二阀门、堵头和管路，所述管路的一侧设有若干个取样口，堵头设置在管路的另一侧，第一阀门和第二阀门通过出口三通连接在管路中的两个出口上，管路上的一路出口通过第一阀门与空气预热器烟气侧相连通，另一路出口通过第二阀门与空气预热器高压热一次风管路相连接。
进一步地，所述管路上设有氨逃逸测量接口，氨逃逸测量接口上安装氨逃逸测量仪表探头，测量抽取的热空气中的氨浓度。
进一步地，所述所述250℃以上热空气流经蓄热元件的全程流速为18~40 m/s。
进一步地，所述250℃以上热空气取自空气预热器高压的热一次风，流向低压的热二次风。
本发明具有如下有益效果：
本发明可用于评估脱硝装置氨逃逸控制水平以及氨逃逸对下游回转式空气预热器堵灰的影响，且此方法简单实用，可代替传统复杂的氨逃逸测量方法。
附图说明：
图1为监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响实施例正视图。
图2为监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响实施例侧视图。
图3为监测脱硝氨逃逸专用抽取装置结构示意图。
图中：1、抽取装置；2、空气预热器冷端吹入的热空气；3、转子；4、蓄热元件；5、空气预热器热端一次风/二次风侧扇形板；6、空气预热器冷端一次风/二次风侧扇形板；
11、取样口；12、氨逃逸测量接口；13、出口三通；14、第一阀门；15、第二阀门；16、堵头。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1至图3，本发明一种监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法，本发明采用的技术方案如下：
从空气预热器的冷端向空气预热器的蓄热元件4内部吹入250℃以上的热空气，并在空气预热器的热端相对热空气吹入位置处抽取吹入的热空气并测量氨浓度。
经研究发现，脱硝装置所逃逸的氨气，随烟气流经蓄热元件4时，烟气温度从300~400℃降低至100~150℃，氨气将大量吸附在蓄热元件表面，当从空气预热器冷端向蓄热元件内部吹入250℃以上热空气时，这股热空气因温度水平较高，将带出部分氨气，氨浓度越高，说明脱硝装置氨逃逸率越大，同时也说明空气预热器受到脱硝氨逃逸的威胁越大。相比于直接测量烟气中逃逸的氨浓度，测量上述热空气的中氨浓度要容易得多，主要得益于：a）上述热空气中粉尘浓度远低于烟气中粉尘浓度，粉尘浓度对氨测量表计的影响较小，b）空气成份远没有烟气成份复杂，气体干扰因素少，容易准确测量；c）上述热空气中氨浓度一般高于脱硝装置出口烟气中氨浓度，测量相对准确度更高。
作为优选，上述250℃以上热空气吹入空气预热器中转子3的径向扇形隔仓区域，在空气预热器热端相对位置，设有抽取装置，把所吹扫的扇形区域划分为面积相等的N等份，N≥2，每一等份在其几何中心对应一个取样口，通过抽取装置抽取等流量的样气，经混合后测量其中氨浓度。
采用上述取样方法，能尽量提高取代代表性，从而提高氨浓度测量准确性；且因空气预热器转子连续旋转，脱硝装置出口烟气完全流经空气预热器蓄热元件，故从转子径向完整扇形区域采用等面积法多点取样分析，能准确全面反映脱硝装置出口烟道整个截面的氨逃逸水平。
为了易于实现，优选，上述250℃以上热空气从空气预热器冷端空气侧吹入蓄热元件内部。
为了提高测量准确性，优选，上述250℃以上热空气流经蓄热元件的全程流速为18~40 m/s，流速过低或过高都将导致热空气中氨浓度降低，从而不利于评估脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器的不利影响。
为了降低投资及运行费用，优选，上述250℃以上热空气取自高压的热一次风，流向低压的热二次风。
为了提高取样的代表性和准确性，在空气预热器的一侧设有抽取装置1，抽取装置1上设有若干个取样口11，每一个取样口11对应位于一个所述等份几何中心的正上方。
抽取装置1包括氨逃逸测量接口12、出口三通13、第一阀门14、第二阀门15、堵头16和管路，管路的一侧设有若干个取样口11，堵头16设置在管路的另一侧，第一阀门14和第二阀门15通过出口三通13连接在管路中的两个出口上，管路上的一路出口通过第一阀门14与空气预热器烟气侧相连通，另一路出口通过第二阀门15与空气预热器高压热一次风管路相连接。
为了提高抽取装置的防堵性能，抽取装置1的出口三通一路连接空气预热器烟气侧，由于烟气侧为负压，能与取样入口形成差压，样气可以无须外界动力自流经过取样装置至烟气侧排出；抽取装置的出口三通另一路连接空气预器高压一次风管路，当抽取装置有堵塞积灰现象时，可以开启该路阀门利用高压的热一次风进行反吹扫，提高抽取装置内部的清洁度；当抽取装置堵塞严重时，还可以打开抽取装置底部堵头，物理清灰。
为了保证测量系统可靠性，抽取装置上设有两个氨逃逸测量接口，一用一备，当一路测量通道或仪表出现问题时，可以立即切换至另一路测量通道继续工作。
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
300MW机组监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法具体实施步骤：
1）根据空气预热器内部结构，在空气预热器冷端设计并安装热空气进入通道，接入高压的热一次风，对空预器冷端蓄热元件进行实时吹扫。
2）在空预器热端蓄热元件上方，对应热空气进入通道中间，沿着空预器转子径向方向设计并安装抽取装置，根据单个转子仓格面积等分为4个区域，在每个区域的几何中心所在圆环位置上设置抽取装置的取样口。
3）抽取装置的出口通过三通连接阀门和堵头，一路通道经过阀门连接至空气预热器烟气侧，另一路通过阀门连接至空气预热器热一次风管道，抽取装置竖直方向出口安装堵头。
4）脱硝氨逃逸检测系统运行时，打开抽取装置与空气预热器烟气侧管路阀门，在无需外界动力源情况下，从空气预热器热端抽取的样气，在差压作用下，通过抽取装置后排入空气预热器烟气侧。在抽取装置的氨逃逸接口安装测量仪表探头，可以实时测量抽取的热空气通过空气预热器蓄热元件后所携带出的氨量，以此实现通过监测氨逃逸量评估对空气预热器的影响。
5）当抽取装置发生堵塞时，打开抽取装置与热一次风管道的连接阀门，对抽取装置进行热风反吹清扫，如堵塞严重时，打开抽取装置竖直方向堵头，进行物理清扫。
6）抽取装置的氨逃逸测量接口采用一用一备模式，当一路测量通道发生故障时，可以迅速切换至另一路通道测量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法，其特征在于：从空气预热器的冷端向空气预热器的蓄热元件内部吹入250℃以上的热空气，并在空气预热器的热端相对热空气吹入位置处抽取吹入的热空气并测量氨浓度。
2.如权利要求1所述的监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法，其特征在于：所述250℃以上的热空气吹入空气预热器中转子的径向扇形隔仓区域，在空气预热器热端的所述相对位置处，将所吹扫的扇形区域划分为面积相等的N等份，N≥2，每一等份在其几何中心抽取等流量的样气，经混合后测量其中氨浓度。
3.如权利要求1所述的监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法，其特征在于：在空气预热器的一侧设有抽取装置，所述抽取装置上设有若干个取样口，每一个取样口对应位于一个所述等份几何中心的正上方。
4.如权利要求3所述的监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法，其特征在于：所述抽取装置包括氨逃逸测量接口、出口三通、第一阀门、第二阀门、堵头和管路，所述管路的一侧设有若干个取样口，堵头设置在管路的另一侧，第一阀门和第二阀门通过出口三通连接在管路中的两个出口上，管路上的一路出口通过第一阀门与空气预热器烟气侧相连通，另一路出口通过第二阀门与空气预热器高压热一次风管路相连接。
5.如权利要求4所述的监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法，其特征在于：所述管路上设有氨逃逸测量接口，氨逃逸测量接口上安装氨逃逸测量仪表探头，测量抽取的热空气中的氨浓度。
6.如权利要求1所述的监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法，其特征在于：所述250℃以上热空气流经蓄热元件的全程流速为18~40 m/s。
7.如权利要求1所述的监测脱硝氨逃逸对下游回转式空气预热器影响的方法，其特征在于：所述250℃以上热空气取自空气预热器高压的热一次风，流向低压的热二次风。
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