CN113324808B - 一种烟气分区同步取样测量系统及其方法 - Google Patents

一种烟气分区同步取样测量系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种烟气分区同步取样测量系统及其方法，该系统包括设置在SCR出口、用于同时探测不同区域管道烟气的探测装置，探测装置连接至用于测量烟气速度的测速装置，测速装置分别连接至中央控制单元和阀门组的一端，阀门组的另一端分别连接至抽气装置和稀释单元，阀门组的控制端和抽气装置的控制端分别与中央控制单元连接，稀释单元连接至CEMS分析仪，中央控制单元根据测速装置输出的数据，以对应控制阀门组的导通与关断、控制抽气装置的工作状态，从而使烟道中同一时间点取样的烟气根据设定的时间排序输送至抽气装置。与现有技术相比，本发明能够有效减小测量误差，并消除测量实时性的差异。

Description

一种烟气分区同步取样测量系统及其方法
技术领域
本发明涉及火电厂脱硝监测技术领域，尤其是涉及一种烟气分区同步取样测量系统及其方法。
背景技术
目前，火电厂绝大部分机组脱硝采用SCR脱硝工艺，现有常规SCR系统大多是在SCR进出口设置NOx、O2监视分析仪，在SCR出口设置NH3监视分析仪，氨的注入量控制是由SCR进出口NOx、O2监视分析仪测量值以及SCR出口NH3监视分析仪测量值、烟气流量来控制的。随着超低排放标准的全面推广，机组SCR脱硝效率往往超过90％，因而机组大多采用分区测量控制方法，即在SCR区域的出口新增设一套NOx分区采样测量装置，以对SCR区域的NOx进行分区测量，从而实时监测SCR区域的脱硝运行情况与催化剂分区域反应情况，并能够根据SCR出口NOx分布，动态调节各分区喷入还原剂的量，以避免造成NOx浓度分布偏差大的问题。
传统的SCR出口NOx分区采样测量系统如图1所示，其中，各采样探头与各稀释单元直接相连，即稀释单元与采样探头一一对应，稀释单元对采样探头取出的烟气进行稀释，然后通过控制排空装置的排空量以及调整样气至分析仪间的管道长度，结合换向机构进行管路切换，进而使得同一时间通过不同取样点的烟气能够在不同时间有序地输送给GEMS分析仪，从而实现实时分区测量的目的。
但上述的结构存在以下缺点：
(1)每个探头都有一个独立的稀释单元，容易造成不同取样单元测量误差。
不同的测量单元配置不同稀释单元，稀释单元内部由音速小孔构成，小孔的精度差异对稀释比有很大的高敏感性影响，每个测量单元的稀释比很难保证相同。通常情况下，稀释比的误差可以通过后端的CEMS分析仪进行补偿，但通常是分析仪表与稀释单元一一对应，当多个稀释单元对应一个气体分析仪时，将无法补偿稀释单元之间稀释比差异带来的测量误差，进而影响到测量的精确度。
(2)稀释单元后稀释气流速差异，容易产生测量实时性差异。
通过控制排空装置的排空量以及调整样气至分析仪间的管道长度，尽管能够使同一时间通过不同取样点的烟气在不同时间有序地输送给分析仪，但调整后的管道长度在设备安装后是固定不变的，而稀释后的烟气压力低，容易受管道弯曲程度、管道附着物等情况影响，造成分析烟气到达分析仪的时间与设计差异较大，进而产生测量实时性的差异。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种烟气分区同步取样测量系统及其方法，以提高测量精度、减少测量实时性差异。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种烟气分区同步取样测量系统，包括设置在SCR出口、用于同时探测不同区域管道烟气的探测装置，所述探测装置连接至用于测量烟气速度的测速装置，所述测速装置分别连接至中央控制单元和阀门组的一端，所述阀门组的另一端分别连接至抽气装置和稀释单元，所述阀门组的控制端和抽气装置的控制端分别与中央控制单元连接，所述稀释单元连接至CEMS分析仪，所述中央控制单元根据测速装置输出的数据，以对应控制阀门组的导通与关断、控制抽气装置的工作状态，从而使烟道中同一时间点取样的烟气根据设定的时间排序输送至抽气装置。
进一步地，所述稀释单元通入有零气。
进一步地，所述抽气装置的出口与炉膛相连通。
进一步地，所述探测装置与测速装置之间连接有用于校验修正测速装置、阀门组、抽气装置和稀释单元工作状态及精度的校验装置。
进一步地，所述校验装置通入有标准气。
进一步地，所述探测装置包括多个探头。
进一步地，所述测速装置包括多个对应于不同探头的测速单元。
进一步地，所述多个测速单元分别连接至中央控制单元。
进一步地，所述阀门组包括多个对应于不同测速单元的阀门开关。
进一步地，所述校验装置包括多个对应于不同探头的校验单元。
一种烟气分区同步取样测量方法，包括以下步骤：
S1、探测装置同时在SCR出口获取不同区域管道的烟气；
S2、测速装置对探测装置获取的不同区域管道的烟气的速度进行测量，并将各区域管道烟气速度测量值输出给中央控制单元；
S3、根据各区域管道烟气速度测量值，结合设定的控制需求，中央控制单元对应控制阀门组的导通与关断、控制抽气装置的工作状态，以此实现不同管道内同一时间点取样的烟气根据设定的时间排序进入抽气装置；
若阀门组对应导通某个管道至抽气装置的通路之后，则抽气装置对该管道内烟气进行抽取，使该管道内的烟气经过稀释单元稀释后、再输送给CEMS分析仪进行烟气分析，得到该管道对应的烟气测量结果；
S4、CEMS分析仪输出不同区域管道对应的烟气测量结果，即完成烟气分区同步取样测量过程。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明通过设置一个总的稀释单元，将这个稀释单元对应连接至抽气装置、阀门组和CEMS分析仪，并将阀门组通过测速装置连接至探测装置，利用探测装置同时获取不同区域管道的烟气，使得探测装置能够集中连接至一个稀释单元，通过后续通入零气即可矫正补偿稀释单元的测量误差，从而修正测量的精确度。
二、本发明通过设置与探测装置连接的测速装置，利用测速装置对不同区域管道内的烟气的速度进行测量，并结合中央控制单元据此控制阀门组的导通与关断、控制抽气装置的工作状态，以此在各区域管道长度已经固定不变的情况下，即使受到管道弯曲程度、管道附着物的影响，也能通过分析不同管道内烟气输送至CEMS分析仪的时间，从而保证同一时间取样的各管道烟气能够按照设定的时间排序输送至CEMS时间，有效消除测量实时性的差异。
三、本发明通过设置校验装置，只需给校验装置输入标准气，即可对测速单元、阀门组、抽气装置、稀释单元的工作状态及精度进行校验和修正，以此进一步保证测量的可靠性。
附图说明
图1为传统SCR出口烟气分区采样测量系统结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为实施例的具体工作原理示意图；
图中标记说明：1、探测装置，2、测速装置，3、中央控制单元，4、阀门组，5、抽气装置，6、稀释单元，7、CEMS分析仪，8、校验装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图2所示，一种烟气分区同步取样测量系统，包括设置在SCR出口、用于同时探测不同区域管道烟气的探测装置1，探测装置1连接至用于测量烟气速度的测速装置2，测速装置2分别连接至中央控制单元3和阀门组4的一端，阀门组4的另一端分别连接至抽气装置5和稀释单元6，阀门组4的控制端和抽气装置5的控制端分别与中央控制单元3连接，稀释单元6连接至CEMS分析仪7，中央控制单元3根据测速装置2输出的数据，以对应控制阀门组4的导通与关断、控制抽气装置5的工作状态，从而使烟道中同一时间点取样的烟气根据设定的时间排序输送至抽气装置5，本实施例中，探测装置1与测速装置2之间连接有用于校验修正测速装置2、阀门组4、抽气装置5和稀释单元6工作状态及精度的校验装置8。
将上述系统应用于实际，其具体的测量过程包括以下步骤：
S1、探测装置1同时在SCR出口获取不同区域管道的烟气；
S2、测速装置2对探测装置1获取的不同区域管道的烟气的速度进行测量，并将各区域管道烟气速度测量值输出给中央控制单元3；
S3、根据各区域管道烟气速度测量值，结合设定的控制需求，中央控制单元3对应控制阀门组4的导通与关断、控制抽气装置5的工作状态，以此实现不同管道内同一时间点取样的烟气根据设定的时间排序进入抽气装置5；
若阀门组4对应导通某个管道至抽气装置5的通路之后，则抽气装置5对该管道内烟气进行抽取，使该管道内的烟气经过稀释单元6稀释后、再输送给CEMS分析仪7进行烟气分析，得到该管道对应的烟气测量结果；
S4、CEMS分析仪7输出不同区域管道对应的烟气测量结果，即完成烟气分区同步取样测量过程。
本实施例中，如图3所示，探测装置1包括多个探头，以能够同时获取不同区域管道的烟气，测速装置2则包括多个对应于不同探头的测速单元，以分别测量得到不同区域管道内的烟气的速度，多个测速单元分别连接至中央控制单元3，由于探头及烟气取样管道的长度是已知的固定数值，因此各管道烟气到达CEMS分析仪7的时间均可通过分析计算得出，中央控制单元3的作用是对测速单元的信号进行收集，按内定或用户设定程序对阀门组4和抽气装置5进行控制，使烟道中同时间点取样的烟气根据既定的时间排序进入抽气装置5；
阀门组4包括多个对应于不同测速单元的阀门开关，即构成多个阀门支路，其作用是导通或关闭各路取样管道到抽气装置5的通路，使烟道中同时间点取样的烟气能够根据既定的时间排序进入抽气装置5，以供稀释单元6稀释后进行CEMS分析仪7进行分析；
抽气装置5对烟气进行抽取，使各取样管道的烟气能够进入CEMS分析仪7，抽气装置5的出口与炉膛相连通，能够将抽取的样气排放至炉膛；
稀释单元6的作用是稀释样品气体的浓度，使之与CEMS分析仪7的量程范围相匹配，稀释单元6通入有零气；
CEMS分析仪7的作用则是对稀释后的样气进行分析；
此外，探头与测速单元之间对应连接有多个校验单元，各校验单元均通入有标准气，作用是对测速单元、阀门组、抽气装置、稀释单元的工作状态及精度进行校验和修正。
综上所述，本发明提出的技术方案中，所有探头采用一个总的稀释单元，能够减少测量误差，由于一个稀释单元对应一个CEMS气体分析仪，通过零气的通入就可以矫正补偿稀释单元的测量误差，从而修正测量的精确度；
本技术方案通过测速单元的信号测量，能够减少测量实时性差异，在各管道支路烟气取样长度确定不变的情况下，尽管稀释后的烟气压力低，容易受管道弯曲程度、管道附着物等情况影响，容易造成分析烟气到达CEMS分析仪的时间与预设时间差异较大，但通过测速单元测速后，就能实时计算出这个时间差异，再利用中央控制单元对阀门组进行控制，即可有效消除测量实时性的差异。

Claims (6)

1.一种烟气分区同步取样测量系统，其特征在于，包括设置在SCR出口、用于同时探测不同区域管道烟气的探测装置(1)，所述探测装置(1)连接至用于测量烟气速度的测速装置(2)，所述测速装置(2)分别连接至中央控制单元(3)和阀门组(4)的一端，所述阀门组(4)的另一端分别连接至抽气装置(5)和稀释单元(6)，所述阀门组(4)的控制端和抽气装置(5)的控制端分别与中央控制单元(3)连接，所述稀释单元(6)连接至CEMS分析仪(7)，所述中央控制单元(3)根据测速装置(2)输出的数据，以对应控制阀门组(4)的导通与关断、控制抽气装置(5)的工作状态，从而使烟道中同一时间点取样的烟气根据设定的时间排序输送至抽气装置(5)；
所述探测装置(1)与测速装置(2)之间连接有用于校验修正测速装置(2)、阀门组(4)、抽气装置(5)和稀释单元(6)工作状态及精度的校验装置(8)，所述探测装置(1)包括多个探头，所述测速装置(2)包括多个对应于不同探头的测速单元，所述阀门组(4)包括多个对应于不同测速单元的阀门开关，所述校验装置(8)包括多个对应于不同探头的校验单元。
2.根据权利要求1所述的一种烟气分区同步取样测量系统，其特征在于，所述稀释单元(6)通入有零气。
3.根据权利要求1所述的一种烟气分区同步取样测量系统，其特征在于，所述抽气装置(5)的出口与炉膛相连通。
4.根据权利要求1所述的一种烟气分区同步取样测量系统，其特征在于，所述校验装置(8)通入有标准气。
5.根据权利要求1所述的一种烟气分区同步取样测量系统，其特征在于，所述多个测速单元分别连接至中央控制单元(3)。
6.一种应用如权利要求1所述烟气分区同步取样测量系统的烟气分区同步取样测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、探测装置同时在SCR出口获取不同区域管道的烟气；
S2、测速装置对探测装置获取的不同区域管道的烟气的速度进行测量，并将各区域管道烟气速度测量值输出给中央控制单元；
S3、根据各区域管道烟气速度测量值，结合设定的控制需求，中央控制单元对应控制阀门组的导通与关断、控制抽气装置的工作状态，以此实现不同管道内同一时间点取样的烟气根据设定的时间排序进入抽气装置；
若阀门组对应导通某个管道至抽气装置的通路之后，则抽气装置对该管道内烟气进行抽取，使该管道内的烟气经过稀释单元稀释后、再输送给CEMS分析仪进行烟气分析，得到该管道对应的烟气测量结果；
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