CN111766349A - 一种分区采样的氨逃逸测量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及分区采样的氨逃逸测量系统，包括脱硝净烟气采样支管、颗粒物过滤器、电动阀门、氨分析仪、净烟气采样母管、压缩空气管路和控制系统；若干根脱硝净烟气采样支管等间距分布于SCR系统出口烟道水平截面，每根脱硝净烟气采样支管依次通过颗粒物过滤器和电动阀门连接至氨分析仪，脱硝净烟气采样支管和氨分析仪均连接至净烟气采样母管。本发明的有益效果是：本发明采用灵活分区阀门来实现氨逃逸全面监测，截面氨逃逸水平代表性强，在较稳定工况下可了解氨逃逸水平，结合NOx在线数据，评估喷氨单元质量流量分配合理性，以及作为脱硝催化剂状况初步评估及催化剂全生命周期预测的重要参数。
Description
技术领域
本发明涉及氨逃逸测量系统，尤其涉及一种分区采样的氨逃逸测量系统及方法。
背景技术
氮氧化物是燃煤机组污染物排放的主要考核指标之一，目前对烟气中氮氧化物的治理主要是采用SCR(选择性催化还原)脱硝技术。技术工艺流程：原烟气先在喷氨格栅处与氨气混合后通过SCR反应器，数个均匀布置的喷嘴组成喷氨格栅，每个喷氨支路由对应手动蝶阀来调节喷氨流量大小，反应器内布置两层或三层催化剂，NH3与NOx在催化剂的作用下发生选择性催化还原反应，其生成对N2和H2O，实现烟气中Ox的脱除。在实际运行中，由于原烟气中NOx浓度在烟道中的分布均匀性较差，在磨煤机切换过程中以及切换后原烟气NOx在烟道中的分布规律都会发生较大的变化，特别是磨煤机切换或负荷变化后，由于对各喷氨支路的手动蝶阀开度不作调整，导致实际运行中脱硝反应器各区域内喷氨量大小与需要治理的NOx的量不相匹配，进而造成局部氨逃逸过高。运行中氨逃逸量增多、空预器等设备堵塞、风机单耗增大以及机组出力降低等诸多问题将会出现。
目前燃煤机组多采用单点式氨逃逸测量装置，其原理是利用激光的单色性以及对特定气体的吸收特性进行分析。一般设计成探头型的结构，直接安装在烟道上。一般情况下发射接收(R/S)单元安装在烟道一侧(对角安装原位式)或两侧，激光通过发射端窗口进入烟道，被接收端反射或接收后，进入分析仪。发射光通过烟气时对NH3的吸收信息保留在光信号中，即形成吸收光谱，通过对吸收光谱的分析终得到NH3的浓度信号。该方式数据代表性差，仅能代表极小区域氨逃逸情况；颗粒物浓度超过一定值，若激光功率低下，透射率不足，数据值偏低甚至无读数；颗粒物浓度、发射端与接收端偏移都可能造成数据忽高忽低。
传统的氨逃逸测量装置布置于单侧SCR反应器的单侧壁面，深度较浅，且仅为单点数据，影响运行人员对喷氨量与工况匹配程度的判断，以及对下游设备空预器的运行保护。抽取式氨逃逸测量装置抽取某一片特定区域内烟气，直接混合后在线测量，对于传统测量方式而言提高了数据代表性，但无法进一步体现整个截面的氨逃逸情况。
综上所述，为消除上述采用传统氨逃逸测量的弊端，亟需研发一种分区采样的氨逃逸测量系统及方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种分区采样的氨逃逸测量系统及方法。
这种分区采样的氨逃逸测量系统，包括脱硝净烟气采样支管、颗粒物过滤器、电动阀门、氨分析仪、净烟气采样母管、压缩空气管路和控制系统；若干根脱硝净烟气采样支管等间距分布于SCR系统出口烟道水平截面，每根脱硝净烟气采样支管依次通过颗粒物过滤器和电动阀门连接至氨分析仪，脱硝净烟气采样支管和氨分析仪均连接至净烟气采样母管，颗粒物过滤器与电动阀门之间的管路上连接压缩空气管路，电动阀门连接控制系统。
作为优选：脱硝净烟气采样支管上均匀分布有采样孔，采样孔垂直向上布置。
作为优选：电动阀门为远程控制阀门。
这种分区采样的氨逃逸测量系统的测量方法，包括以下步骤：
S1、烟气自上而下流过脱硝净烟气采样支管所在水平面，烟气经各支管采样孔进入脱硝净烟气采样支管，再汇合于净烟气采样母管，再进入脱硝CEMS表计在线实时测量NOx浓度；
S2、利用电动阀门分时段抽取某一脱硝净烟气采样支管的烟气，经颗粒物过滤器，进入氨分析仪，尾气进入净烟气采样母管；
S3、电动阀门为远程控制阀门，常规情况下依次开某单一阀门，关闭其余阀门，利用压缩空气对关闭状态下的电动阀门所对应的脱硝净烟气采样支管连接段及颗粒物过滤器吹扫，压缩空气依次流过压缩空气管路、颗粒物过滤器和脱硝净烟气采样支管。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用灵活分区阀门来实现氨逃逸全面监测，截面氨逃逸水平代表性强，在较稳定工况下可了解氨逃逸水平，结合NOx在线数据，评估喷氨单元质量流量分配合理性，以及作为脱硝催化剂状况初步评估及催化剂全生命周期预测的重要参数。
2、本系统全过程伴热保温，避免NH3吸附于烟气中冷凝液，造成测量值偏低；并增设颗粒物过滤部件，避免颗粒物对测量仪的影响，避免颗粒物浓度造成测量数据忽上忽下不稳定，还避免由于激光功率低而造成数据偏低。
3、本发明利用压缩空气分支路吹扫，实际运行中部分采样管路或采样孔由于远离采样母管，长期运行后，颗粒物沉积造成局部堵塞或完全堵塞，影响烟气采样，压缩空气吹扫能确保采样管路通畅，避免长期运行造成某支管堵塞而造成监测盲区。
附图说明
图1为分区采样的氨逃逸测量系统示意图(以燃煤机组单侧脱硝反应器的出口截面示意)；
图2为脱硝净烟气采样支管示意图。
附图标记说明：SCR系统出口烟道水平截面1、脱硝净烟气采样支管2、颗粒物过滤器3、电动阀门4、氨分析仪5、净烟气采样母管6、压缩空气管路7、控制系统8。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
如图1所示，所述分区采样的氨逃逸测量系统，是通过自控阀门可实现单进单出的N对1的采样系统，实现对某一特定区域氨逃逸浓度测量，同时对其他区域管路进行压缩空气吹扫，保证采样系统通畅。并利用过滤装置过滤大部分颗粒物，经过保温传输装置将样气传送到烟气分析单元，利用激光法测量氨气含量。其结构包括脱硝净烟气采样支管2、颗粒物过滤器3、电动阀门4、氨分析仪5、净烟气采样母管6、压缩空气管路7和控制系统8。脱硝净烟气采样支管2(可多于四根)等间距分布于SCR系统出口烟道水平截面1，每根脱硝净烟气采样支管2依次通过颗粒物过滤器3和电动阀门4连接至氨分析仪5，脱硝净烟气采样支管2和氨分析仪5均连接至净烟气采样母管6，颗粒物过滤器3与电动阀门4之间的管路上连接压缩空气管路7，电动阀门4连接控制系统8。机组原烟气经过多层催化剂，NOx与NH3反应，生成N2和H2O，未反应NOx与NH3随烟气流出反应器进入下游设备。单侧反应器出口装有在线仪表实时测量烟气中NOx浓度及NH3浓度，为保证数据代表性，机组采样管等间距分布于出口截面，如图2所示脱硝净烟气采样支管2上均匀分布有采样孔，采样孔垂直向上布置，烟气自上而下流过采样支管所在水平面，烟气经各支管采样孔进入支管，再汇合于净烟气采样母管6，再进入脱硝CEMS表计在线实时测量NOx、O2等组分浓度。根据机组大小及SCR系统出口烟道截面1面积大小，脱硝净烟气采样支管2数量不同。分区采样的氨逃逸测量系统利用原有的脱硝净烟气采样支管2，利用电动阀门4分时段抽取某一支管烟气，经颗粒物过滤器3，进入氨分析仪5。采样全过程伴热保温，确保数据准确性。电动阀门4为远程控制阀门，可自动/手动切换，常规情况下依次开某单一阀门，关闭其余阀门，并利用压缩空气对关闭状态下的阀门所对应的脱硝净烟气采样支管2连接段及颗粒物过滤器3吹扫，避免采样管路堵塞。其中压缩空气来源于厂仪用气母管，气源由厂区零米层空气压缩机提供。压缩空气流向：压缩空气管路7-颗粒物过滤器3-脱硝净烟气采样支管2(相当于与采样烟气流向相反)。每条压缩空气支路上可设置阀门以控制吹扫管路是否流通。
实施例：
某燃煤机组脱硝CEMS采样系统及表计进行改造，如图1所示。改造其原有8根传统的烟气采样管，从左往右选取第2、4、6、8号采样管，四根采样支管较均匀地将单侧SCR反应器出口截面分为四个区域。在四根采样支管上开孔，并连接管路至氨分析仪，抽取的烟气依次流经颗粒物过滤器3、电动阀门4后进入TDLS原理氨分析仪，尾气进入净采样母管。烟气进入氨分析仪前全程伴热保温220℃，无吸附损失。颗粒物过滤器采用多级过滤，过滤孔径小于0.5μm。各支路电动阀门启停由控制系统(连接DCS)设定，设有动作反馈，程序顺控时依次从左往右开启单一阀门(1-2-3-4-1周而复始)，单一阀门开启到关闭时间间隔为10min，也可切手动对特定区域进行氨逃逸监测。压缩空气对其余三路采样管间歇式定期反吹，清除沉积在颗粒物过滤器及采样支路上的积灰。
改造后，氨逃逸仪表数据可较全面反映反应器出口氨逃逸情况，有利于运行人员及时调整整体喷氨量和局部喷氨量，调控出口两侧NOx浓度，兼顾氨逃逸水平，减轻空预器硫酸氢铵沉积速率，提高机组运行稳定性。该系统数据可为脱硝催化剂状况初步评估及催化剂全生命周期预测提供重要依据。
本专利通过对单侧烟道进行分区，一段时间内轮流抽取各区域内烟气，烟气经过滤颗粒物后进入烟气分析单元。本系统将对脱硝系统的运行维护管理以及催化剂生命周期管理具有重要意义。
Claims (4)
1.一种分区采样的氨逃逸测量系统，其特征在于：包括脱硝净烟气采样支管(2)、颗粒物过滤器(3)、电动阀门(4)、氨分析仪(5)、净烟气采样母管(6)、压缩空气管路(7)和控制系统(8)；若干根脱硝净烟气采样支管(2)等间距分布于SCR系统出口烟道水平截面(1)，每根脱硝净烟气采样支管(2)依次通过颗粒物过滤器(3)和电动阀门(4)连接至氨分析仪(5)，脱硝净烟气采样支管(2)和氨分析仪(5)均连接至净烟气采样母管(6)，颗粒物过滤器(3)与电动阀门(4)之间的管路上连接压缩空气管路(7)，电动阀门(4)连接控制系统(8)。
2.根据权利要求1所述的分区采样的氨逃逸测量系统，其特征在于：脱硝净烟气采样支管(2)上均匀分布有采样孔，采样孔垂直向上布置。
3.根据权利要求1所述的分区采样的氨逃逸测量系统，其特征在于：电动阀门(4)为远程控制阀门。
4.一种如权利要求1所述的分区采样的氨逃逸测量系统的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、烟气自上而下流过脱硝净烟气采样支管(2)所在水平面，烟气经各支管采样孔进入脱硝净烟气采样支管(2)，再汇合于净烟气采样母管(6)，再进入脱硝CEMS表计在线实时测量NOx浓度；
S2、利用电动阀门(4)分时段抽取某一脱硝净烟气采样支管(2)的烟气，经颗粒物过滤器(3)，进入氨分析仪(5)，尾气进入净烟气采样母管(6)；
S3、电动阀门(4)为远程控制阀门，常规情况下依次开某单一阀门，关闭其余阀门，利用压缩空气对关闭状态下的电动阀门(4)所对应的脱硝净烟气采样支管(2)连接段及颗粒物过滤器(3)吹扫，压缩空气依次流过压缩空气管路(7)、颗粒物过滤器(3)和脱硝净烟气采样支管(2)。
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