CN112569781A - 一种脱硝系统出口烟气多点取样装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种脱硝系统出口烟气多点取样装置和方法，包括余热锅炉入口烟道、余热锅炉与烟囱；余热锅炉入口烟道经余热锅炉与烟囱相连通，余热锅炉内沿烟气流动的方向设置有喷氨格栅、催化剂层、取样管组及换热模块；取样管组一端位于余热锅炉内部，另一端与位于余热锅炉外部的取样烟气母管一端相连；余热锅炉外部的每组取样管道上安装管道阻力调节装置。本发明使多点取样装置取出的混合烟气能够较好的反映截面上的烟气成分浓度值，更好的指导运行人员或DCS系统进行喷氨量的调节，减少运行氨耗量和氨逃逸数值。多点取样装置不需要设置气流引射装置或抽气泵，仅依靠余热锅炉内换热模块的阻力将烟气抽出汇合，结构简单，操作方便，实用性极强。
Description
技术领域
本发明专利属于燃气蒸汽联合循环机组SCR脱硝技术领域，涉及一种脱硝系统出口烟气多点取样装置和方法。
背景技术
燃气蒸汽联合循环发电技术以其清洁高效的特点在我国得到了广泛的应用。通常燃气轮机出口NOx排放浓度能够控制在50mg/m3(标态、干基、15％O2，下同)以内。近年，随着国家环保标准的提高，很多地区对于燃机的NOx排放提出了更加严格的要求，在江苏、北京等省市也对燃气蒸汽联合循环机组的NOx排放浓度提出了更高的要求。在这种情况下，需要采用SCR脱硝技术使NOx达标排放。
众所周知，E级、F级和H级燃机配套余热锅炉的截面尺寸较大，受制于现场空间的限制，燃机出口烟道与余热锅炉连接的烟道存在截面尺寸的突变，这个截面尺寸的突变会造成余热锅炉内部截面上流速分布不均匀；另一方面，喷氨格栅喷嘴的数量和混合结构的不同也会造成催化剂后截面上NOx分布的不均匀。由于烟气分析仪价格昂贵，在脱硝系统中不会布置大量的分析仪，所以会使烟气分析仪测量的NOx数值不能代表整个余热锅炉截面上的NOx数值，给运行人员的指导意义不强，同时还会造成脱硝还原剂过量消耗。
目前市面上也有一些多点取样装置，这些装置的基本原理是在烟道截面上布置多个取样管，然后汇合到一根母管上，依靠压缩空气的引射作用或者抽气泵的作用，形成烟气循环，来测量截面上的烟气成分浓度。但是由于余热锅炉截面上流速不同和管系阻力不同，进入各取样管的烟气流量不同，这样混合后烟气成分的浓度也并不能很好的代表整个截面上烟气成分的浓度水平，在精细化喷氨要求下，可能造成无法达标和还原剂浪费的情况。因此需要一种能够较好代表脱硝后整个截面上烟气成分浓度的烟气多点取样装置。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种脱硝系统出口烟气多点取样装置和方法，该装置可使进入各取样管的烟气流量相等，提高烟气分析测量值的代表性，且调节性及运行可靠性较高。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种脱硝系统出口烟气多点取样装置，包括余热锅炉入口烟道、余热锅炉与烟囱；余热锅炉入口烟道经余热锅炉与烟囱相连通，余热锅炉内沿烟气流动的方向设置有喷氨格栅、催化剂层、取样管组及换热模块；取样管组一端位于余热锅炉内部，另一端与位于余热锅炉外部的取样烟气母管一端相连；余热锅炉外部的每组取样管道上安装管道阻力调节装置。
本发明进一步的改进在于，管道阻力调节装置包括孔板和阀门。
本发明进一步的改进在于，取样烟气母管另一端设置于余热锅炉的换热模块后的余热锅炉内部。
本发明进一步的改进在于，取样管组包括若干取样管道，母管的通径大于取样管道的通径。
本发明进一步的改进在于，每根取样管取烟气的位置为喷氨格栅的每个区域的中心点位置。
本发明进一步的改进在于，取样管组的数量与喷氨格栅所分的区域相同。
本发明进一步的改进在于，还包括烟气分析仪，烟气分析仪的取样探头插入到的母管内部。
本发明进一步的改进在于，取样管组引出处的余热锅炉截面至母管进入余热锅炉换热模块后截面处的烟气阻力为1000～1800Pa。
一种基于上述系统的脱硝系统出口烟气多点取样方法，首先根据余热锅炉入口烟道、余热锅炉的截面尺寸将喷氨格栅分成n个区域，将催化剂层后截面分成n个区域，在每个区域的中心点布置一个取样点，通过n个取样管将催化剂层后的烟气引出至余热锅炉外部，在余热锅炉外部的每个取样管上均设置管道阻力调节装置，然后根据余热锅炉入口烟道、余热锅炉、催化剂层、取样管组的尺寸和参数建模进行数值计算，得到各取样管引出烟气流量相等所需要的各取样管上管道阻力调节装置的阻力，设置各取样管上的管道阻力调节装置参数；最后将各取样管连接到母管上，从母管中取样。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明燃气蒸汽联合循环机组SCR脱硝系统出口烟气多点取样装置和方法，可以将余热锅炉内烟气脱硝反应后截面上多个区域的烟气成分通过取样管引出汇合，并且通过预先在余热锅炉外部取样管上安装的不同阻力的管道阻力调节装置参数，从而调整各取样管道的阻力，使各取样管道内取出的烟气流量相同，从而使多点取样装置取出的混合烟气能够较好的反映截面上的烟气成分浓度值，更好的指导运行人员或DCS系统进行喷氨量的调节，减少运行氨耗量和氨逃逸数值。多点取样装置不需要设置气流引射装置或抽气泵，仅依靠余热锅炉内换热模块的阻力将烟气抽出汇合，结构简单，操作方便，实用性极强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为预热锅炉内催化剂层出口横截面取样点数量为4×4＝16时取样点及取样管布置示意图。
图3为预热锅炉内催化剂层出口横截面取样点数量为4×8＝32时取样点布置示意图。
其中，1为余热锅炉入口烟道、2为余热锅炉、3为喷氨格栅、4为催化剂层、5为取样管组、6为换热模块、7为烟囱、8为孔板、9为阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
参考图1、图2和图3，本发明所述的一种脱硝系统出口烟气多点取样装置，包括余热锅炉入口烟道1、余热锅炉2、喷氨格栅3、催化剂层4、取样管组5、换热模块6、烟囱7、孔板8和阀门9。孔板8和阀门9组成管道阻力调节装置。
余热锅炉入口烟道1经余热锅炉2与烟囱7相连通，余热锅炉2内沿烟气流动的方向依次设置有喷氨格栅3、催化剂层4、取样管组5及换热模块6，取样管组5由多组取样管组成，每组取样管道从余热锅炉2内部引出至余热锅炉2外部，在余热锅炉外部的每组取样管道上依次安装有孔板8和阀门9，然后连接至一根取样烟气母管，取样烟气母管再连接至余热锅炉的换热模块6后的余热锅炉内部。
取样管组5的数量与喷氨格栅3所分的区域一致，即每根取样管取烟气的位置与上游喷氨格栅对应区域的中心点位置一致，这样布置的目的主要是为了使单个取样点取出烟气的成分与上游喷氨格栅控制的区域一一对应。具体的，参见图2和图3，图2中为预热锅炉内催化剂层出口横截面取样点数量为4×4＝16时取样点及取样管布置，图3中为预热锅炉内催化剂层出口横截面取样点数量为4×8＝32时取样点布置。
取样管组5在余热锅炉外部各根管道上安装的孔板8的孔径大小不等，即各孔板的阻力不等，需根据实际催化剂层4后截面上烟气流量的分布、各取样管阻力的区别通过数值模拟确定。其目的是为了消除由于余热锅炉内催化剂下游截面上烟气流速分布不均和取样管长度不均导致的各取样管取出烟气流量不等，使各取样管的阻力一致，从而使各取样管取出相同烟气流量的烟气，更好的代表余热锅炉SCR脱硝后截面上NOx的平均值。
取样管组5引出处的余热锅炉截面至母管进入余热锅炉换热模块后截面处的烟气阻力为1000～1800Pa。
各取样管取出烟气后汇合到一根母管中，母管的通径需大于各取样管道的通径，并连接到余热锅炉尾部受热面的下游。由于余热锅炉内催化剂至烟囱之间换热模块6的阻力较大，且余热锅炉2内部烟气为正压，脱硝后各区域的烟气由于压差的作用，自动进入各取样管，汇合到母管中，然后进入余热锅炉尾部受热面后部的空间内，和烟气一起进入到烟囱7中。
烟气分析仪的取样探头插入到多点取样装置的母管内部。
本发明的具体工作过程为：
首先根据余热锅炉入口烟道1、余热锅炉的截面尺寸将喷氨格栅分成n个区域，对应的将SCR催化剂层后截面分成n个区域，在每个区域的中心点布置一个取样点，通过n个取样管将SCR催化剂层后的烟气引出至余热锅炉外部，在余热锅炉外部每个取样管道上均设置孔板8和阀门9；然后根据实际的余热锅炉入口烟道1、余热锅炉2及喷氨格栅、催化剂层、取样管组5等的实际尺寸和参数建模进行数值计算，得到各取样管引出烟气流量相等所需要的各取样管上孔板的阻力，设置各取样管道上的孔板参数；最后将各取样管连接到取样母管上，烟气分析仪探头插入到取样母管内部进行测量，剩余的烟气进入到余热锅炉尾部换热模块的出口，与烟气一起进入烟囱排入大气。
Claims (9)
1.一种脱硝系统出口烟气多点取样装置，其特征在于，包括余热锅炉入口烟道(1)、余热锅炉(2)与烟囱(7)；余热锅炉入口烟道(1)经余热锅炉(2)与烟囱(7)相连通，余热锅炉(2)内沿烟气流动的方向设置有喷氨格栅(3)、催化剂层(4)、取样管组(5)及换热模块(6)；取样管组(5)一端位于余热锅炉(2)内部，另一端与位于余热锅炉(2)外部的取样烟气母管一端相连；余热锅炉外部的每组取样管道上安装管道阻力调节装置。
2.根据权利要求1所述的一种脱硝系统出口烟气多点取样装置，其特征在于，管道阻力调节装置包括孔板(8)和阀门(9)。
3.根据权利要求1所述的一种脱硝系统出口烟气多点取样装置，其特征在于，取样烟气母管另一端设置于余热锅炉的换热模块(6)后的余热锅炉内部。
4.根据权利要求1所述的一种脱硝系统出口烟气多点取样装置，其特征在于，取样管组(5)包括若干取样管，母管的通径大于取样管的通径。
5.根据权利要求4所述的一种脱硝系统出口烟气多点取样装置，其特征在于，每根取样管取烟气的位置为喷氨格栅(3)的每个区域的中心点位置。
6.根据权利要求1所述的一种脱硝系统出口烟气多点取样装置，其特征在于，取样管组(5)的数量与喷氨格栅(3)所分的区域相同。
7.根据权利要求1所述的一种脱硝系统出口烟气多点取样装置，其特征在于，还包括烟气分析仪，烟气分析仪的取样探头插入到的母管内部。
8.根据权利要求1所述的一种脱硝系统出口烟气多点取样装置，其特征在于，取样管组(5)引出处的余热锅炉截面至母管进入余热锅炉换热模块后截面处的烟气阻力为1000～1800Pa。
9.一种基于权利要求4所述系统的脱硝系统出口烟气多点取样方法，其特征在于，首先根据余热锅炉入口烟道(1)、余热锅炉(2)的截面尺寸将喷氨格栅分成n个区域，将催化剂层(4)后截面分成n个区域，在每个区域的中心点布置一个取样点，通过n个取样管将催化剂层(4)后的烟气引出至余热锅炉外部，在余热锅炉外部的每个取样管上均设置管道阻力调节装置，然后根据余热锅炉入口烟道(1)、余热锅炉(2)、催化剂层、取样管组(5)的尺寸和参数建模进行数值计算，得到各取样管引出烟气流量相等所需要的各取样管上管道阻力调节装置的阻力，设置各取样管上的管道阻力调节装置参数；最后将各取样管连接到母管上，从母管中取样。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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