CN113686627B - 一种脱硝系统烟气多点取样系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱硝系统烟气多点取样系统，包括取样探杆单元、管路切换装置和采样稀释装置，所述取样探杆单元间隔设置在烟道中，并通过采样管连接在管路切换装置上，所述管路切换装置与采样稀释装置连接，所述采样稀释装置与气体分析仪连接。本发明设置管路切换装置实现烟气的多点或单点取样的切换，满足不同情况下的烟气取样的需求，具有多种取样模式，适应性强；通过控制装置联动管路切换装置和取样探杆单元，实现取样模式的自动切换；通过管路切换装置进行管线切换，具有密封性好、取样结果准确、故障率低、成本较低的优点。

Description

一种脱硝系统烟气多点取样系统

技术领域

本发明涉及脱硝技术领域，具体涉及一种脱硝系统烟气多点取样系统。

背景技术

火电厂实施固定污染源排放连续测量已经十几年，以前主流技术为单点测量。随着脱硝效率的进一步提高，受烟道尺寸过大，直管段过短，浓度场分布不均匀，在线污染源测量的单点取样测量代表性差，尤其在脱硝过程中，氨分配不能及时随工况变化调整等因素影响，喷氨过量的问题在煤种变化、锅炉变负荷、燃烧器调整时表现的更加突出明显，一些电厂因喷氨过量还会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。

近几年，为了解决过量喷氨的问题，多点取样测量及多点喷氨调节技术开始在火电厂脱硝领域应用。其中直接抽取法的多探杆取样应用比较多，但是现有的多探杆取样方案存在成本高、功能单一、只能实现所有探杆同时采样的缺点，无法实现单点取样和多点取样的灵活切换，适用性较差。本发明提供一种脱硝系统烟气多点取样系统解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种脱硝系统烟气多点取样系统，能够实现多点取样和单点取样的灵活切换，适应性更强。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种脱硝系统烟气多点取样系统，包括取样探杆单元、管路切换装置和采样稀释装置，所述取样探杆单元间隔设置在烟道中，并通过采样管连接在管路切换装置上，所述管路切换装置与采样稀释装置连接，所述采样稀释装置与气体分析仪连接；

所述管路切换装置包括分路管盘、管路切换内盘、动力装置和控制装置，所述取样探杆单元上的采样管间隔连接在分路管盘上，所述管路切换内盘设在分路管盘内，所述动力装置与管路切换内盘连接，所述控制装置与取样探杆单元、动力装置和采样稀释装置电连接。

进一步地，所述分路管盘上间隔设有分路气道，所述分路气道沿分路管盘的径向间隔设置，所述分路气道的内外端分别设在分路管盘的内外周面上，所述采样管的尾端连接在分路气道的进气端，所述采样管与分路气道一一对应设置。

进一步地，所述管路切换内盘包括转动中环和固定内盘，所述固定内盘设在转动中环内，所述转动中环设在分路管盘内；所述固定内盘上间隔设有分路气道，所述分路气道的尾端相互连接，并通过连接管连接在采样稀释装置上；

所述转动中环上设有分路气道和切换气道，所述分路气道沿转动中环的径向间隔设置，所述切换气道设置一条，并与分路管盘上的分路气道和固定内盘上的分路气道错位；

所述动力装置与转动中环连接，驱动转动中环转动。

优选的，所述转动中环上的分路气道的夹角与固定内盘上的分路气道的夹角相同。

进一步地，所述取样探杆单元包括采样探杆、连接法兰、加热装置一和反吹单元，所述连接法兰设在烟道壁上，所述采样探杆的内端连接在连接法兰上，位于烟道中，所述采样管的首端连接在连接法兰，所述加热装置一设在采样管上，位于采样管的首端部，所述反吹单元连接在连接法兰上。

进一步地，所述采样探杆包括长探杆和短探杆，所述长探杆和短探杆的外端均设有斜剖口，所述斜剖口背对烟气流向设置；所述长探杆包括连接杆和取样杆，所述连接杆连接在连接法兰上，位于长探杆的内端部，所述取样杆连接在连接杆上，位于长探杆的外端部。

进一步地，所述采样稀释装置包括烟气接收结构和烟气稀释结构，所述烟气接收结构通过连接管与管路切换装置连接，所述烟气稀释结构设在烟气接收结构上，并与气体分析仪连接。

进一步地，所述烟气接收结构包括接收腔、前置过滤、加热装置二和引流射流泵，所述连接管的尾端连接在接收腔上，所述前置过滤设在接收腔的腔内，所述加热装置二设在接收腔外周上，所述引流射流泵设在接收腔尾部，所述烟气稀释结构设在接收腔的后部，位于引流射流泵的前方。

进一步地，所述烟气稀释结构包括后置过滤、稀释组件、临界孔管、加热装置三和稀释射流泵，所述稀释组件连接在接收腔上，其内腔与接收腔的内腔连通，所述后置过滤设在稀释组件的内腔前端，所述临界孔管和稀释射流泵均设在稀释组件的内腔后端，所述稀释射流泵设在临界孔管的尾端上，所述加热装置三设在稀释组件中。

优选的，所述临界孔管的尾端出口处设有压力传感器；所述稀释组件与压缩空气发生装置连接。

本发明有益效果如下：

设置管路切换装置实现烟气的多点或单点取样的切换，满足不同情况下的烟气取样的需求，具有多种取样模式，适应性强；通过控制装置联动管路切换装置和取样探杆单元，实现取样模式的自动切换；通过管路切换装置进行管线切换，具有密封性好、取样结果准确、故障率低、成本较低的优点。

附图说明

图1为本发明的单点取样状态示意图；

图2为本发明的多点取样状态示意图；

图3为本发明的取样探杆单元剖视示意图；

图4为本发明的管路切换装置剖视示意图；

图5为本发明的采样稀释装置剖视示意图。

附图标记：1-取样探杆单元，11-采样管，12-采样探杆，13-连接法兰，14-加热装置一，15-反吹单元，2-管路切换装置，21-分路管盘，2111-分路气道，22-管路切换内盘，221-转动中环，2211-切换气道，222-固定内盘，3-采样稀释装置，31-接收腔，32-前置过滤，33-加热装置二，34-引流射流泵，35-后置过滤，36-稀释组件，37-临界孔管，38-加热装置三，39-稀释射流泵。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

如图1、2所示，一种脱硝系统烟气多点取样系统，包括取样探杆单元1、管路切换装置2和采样稀释装置3，所述取样探杆单元1间隔设置在烟道中，并通过采样管11连接在管路切换装置2上，所述管路切换装置2与采样稀释装置3连接，所述采样稀释装置3与气体分析仪连接。

本发明通过取样探杆单元1在烟道中进行烟气取样，烟气样品经由分路采样管11后，将所有通路或单一通路中的烟气样品送至管路切换装置2中，然后烟气进入采样稀释装置3中，经过过滤、稀释后进入分析仪中进行分析。管路切换装置2通过采样管11与所有的取样探杆单元1连接，并通过管路切换装置2的转动，来切换采样稀释装置3与全部的取样探杆单元1连接，或者与其中任意一个取样探杆单元1进行连接，实现多点或单点取样。

如图4所示，进一步地，所述管路切换装置2包括分路管盘21、管路切换内盘22、动力装置和控制装置，所述取样探杆单元1上的采样管11间隔连接在分路管盘21上，所述管路切换内盘22设在分路管盘21内，所述动力装置与管路切换内盘22连接，所述控制装置与取样探杆单元1、动力装置和采样稀释装置3电连接。

如图4所示，进一步地，所述分路管盘21上间隔设有分路气道2111，所述分路气道2111沿分路管盘21的径向间隔设置，所述分路气道2111的内外端分别设在分路管盘21的内外周面上，所述采样管11的尾端连接在分路气道2111的进气端，所述采样管11与分路气道2111一一对应设置。

如图4所示，进一步地，所述管路切换内盘22包括转动中环221和固定内盘222，所述固定内盘222设在转动中环221内，所述转动中环221设在分路管盘21内；所述固定内盘222上间隔设有分路气道2111，所述分路气道2111的尾端相互连接，并通过连接管连接在采样稀释装置3上；

所述转动中环221上设有分路气道2111和切换气道2211，所述分路气道2111沿转动中环221的径向间隔设置，所述切换气道2211设置一条，并与分路管盘21上的分路气道2111和固定内盘222上的分路气道2111错位。

如图1、2、4所示，本发明管路切换装置2的工作原理如下：

需要多点取样时，分路管盘21上的分路气道2111、转动中环221上的分路气道2111和固定内盘222上的分路气道2111相互对准，将三段分路气道2111连通，进而将所有的取样探杆单元1与采样稀释装置3连通，实现将所有的烟气样品经由采样稀释装置3送至气体分析仪中；

需要单点取样时，转动中环221转动一定角度，将切换气道2211与分路管盘21和固定内盘222上的其中一条分路气道2111连通，而分路管盘21上和固定内盘222上其余的分路气道2111由于错位后被封堵，此时只有一条气道连通，并通过转动中环221转动固定角度，连通管路切换装置2中的任意一条分路气道2111，实现任意一个取样探杆单元1的单点取样。

本发明管路切换装置2的切换方法如下：

多点取样时，保持分路管盘21上的分路气道2111、转动中环221上的分路气道2111和固定内盘222上的分路气道2111相互对准即可；进行单点取样时，先将转动中环221转动一定角度，将切换气道2211与分路管盘21和固定内盘222上的其中一条分路气道2111对准，连通一条分路气道2111，然后在进行任意一个取样探杆单元1的取样时，将转动中环221转动固定角度，将切换气道2211与和相应取样探杆单元1连接的气道连通，实现单点取样。

所述动力装置与转动中环221连接，驱动转动中环221转动。通过动力装置驱动转动中环221转动，通过转动中环221的旋转实现其上的切换气道2211或分路气道2111的接通，进而实现单点或多点取样；而且只驱动转动中环221转动，保证了管路切换装置2的密封型，避免烟气被污染，进而保证烟气取样的准确性。

优选的，所述动力装置和控制装置电连接，在控制装置内设定控制程序，通过对动力装置的精确控制实现对转动中环221转动角度的精确控制，进而保证气道的精确对齐，保证烟气取样过程的顺畅。

优选的，所述转动中环221上的分路气道2111的夹角与固定内盘222上的分路气道2111的夹角相同。

如图3所示，进一步地，所述取样探杆单元1包括采样探杆12、连接法兰13、加热装置一14和反吹单元15，所述连接法兰13设在烟道壁上，所述采样探杆12的内端连接在连接法兰13上，位于烟道中，所述采样管11的首端连接在连接法兰13，所述加热装置一14设在采样管11上，位于采样管11的首端部，所述反吹单元15连接在连接法兰13上。采样探杆12用于烟气采样，连接法兰13用于固定以及连接采样探杆12，加热装置一14用于加热，将初采样品保持在100-120℃之间，反吹单元15用于反吹，吹扫采样探杆12内的灰尘。

进一步地，所述采样探杆12包括长探杆和短探杆，所述长探杆和短探杆的外端均设有斜剖口，所述斜剖口背对烟气流向设置；所述长探杆包括连接杆和取样杆，所述连接杆连接在连接法兰13上，位于长探杆的内端部，所述取样杆连接在连接杆上，位于长探杆的外端部。

进一步地，所述采样稀释装置3包括烟气接收结构和烟气稀释结构，所述烟气接收结构通过连接管与管路切换装置2连接，所述烟气稀释结构设在烟气接收结构上，并与气体分析仪连接。

如图5所示，进一步地，所述烟气接收结构包括接收腔31、前置过滤32、加热装置二33和引流射流泵34，所述连接管的尾端连接在接收腔31上，所述前置过滤32设在接收腔31的腔内，所述加热装置二33设在接收腔31外周上，所述引流射流泵34设在接收腔31尾部，所述烟气稀释结构设在接收腔31的后部，位于引流射流泵34的前方。

烟气接收结构用于接收烟气样品并进行初步处理，接收腔31用于接收烟气，前置过滤32用于对烟气样品进行初步过滤，避免杂物进入，加热装置二33对接收腔31进行加热，保证接收腔31内的温度符合要求，引流射流泵34作为烟气样品进入的动力，通过引流射流泵34产生吸力将烟气样品吸入烟气接收结构中。

如图5所示，进一步地，所述烟气稀释结构包括后置过滤35、稀释组件36、临界孔管37、加热装置三38和稀释射流泵39，所述稀释组件36连接在接收腔31上，其内腔与接收腔31的内腔连通，所述后置过滤35设在稀释组件36的内腔前端，所述临界孔管37和稀释射流泵39均设在稀释组件36的内腔后端，所述稀释射流泵39设在临界孔管37的尾端上，所述加热装置三38设在稀释组件36中。

烟气稀释结构用于烟气样品的稀释，稀释后的烟气样品的露点远低于外界空气露点，保证进入分析装置的烟气不会结露，进而保证测量结果的准确；稀释射流泵39作为动力源，通过产生吸力将烟气接收结构中的烟气样品吸入，后置过滤35再次对烟气样品进行过滤，稀释组件36与压缩空气发生装置连接，提供压缩空气对烟气样品进行稀释，临界孔管37和稀释组件36一起，保证流过临界孔管37的烟气量一定，并实现烟气样品与稀释气体的比例符合设计要求，并可以通过设置不同的临界孔管37改变烟气样品的稀释比例，便于测量不同浓度的气态污染物并适应不同的环境要求，加热装置三38用于对烟气稀释结构进行加热，避免烟气结露。

优选的，所述临界孔管37的尾端出口处设有压力传感器，监测临界孔管37是否在临界状态下工作；所述稀释组件36与压缩空气发生装置连接。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种脱硝系统烟气多点取样系统，其特征是，包括取样探杆单元（1）、管路切换装置（2）和采样稀释装置（3），所述取样探杆单元（1）间隔设置在烟道中，并通过采样管（11）连接在管路切换装置（2）上，所述管路切换装置（2）与采样稀释装置（3）连接，所述采样稀释装置（3）与气体分析仪连接；

所述管路切换装置（2）包括分路管盘（21）、管路切换内盘（22）、动力装置和控制装置，所述取样探杆单元（1）上的采样管（11）间隔连接在分路管盘（21）上，所述管路切换内盘（22）设在分路管盘（21）内，所述动力装置与管路切换内盘（22）连接，所述控制装置与取样探杆单元（1）、动力装置和采样稀释装置（3）电连接；

所述分路管盘（21）上间隔设有分路气道（2111），所述分路气道（2111）沿分路管盘（21）的径向间隔设置，所述分路气道（2111）的内外端分别设在分路管盘（21）的内外周面上，所述采样管（11）的尾端连接在分路气道（2111）的进气端，所述采样管（11）与分路气道（2111）一一对应设置；

所述管路切换内盘（22）包括转动中环（221）和固定内盘（222），所述固定内盘（222）设在转动中环（221）内，所述转动中环（221）设在分路管盘（21）内；所述固定内盘（222）上间隔设有分路气道（2111），所述分路气道（2111）的尾端相互连接，并通过连接管连接在采样稀释装置（3）上；

所述转动中环（221）上设有分路气道（2111）和切换气道（2211），所述分路气道（2111）沿转动中环（221）的径向间隔设置，所述切换气道（2211）设置一条，并与分路管盘（21）上的分路气道（2111）和固定内盘（222）上的分路气道（2111）错位；

所述动力装置与转动中环（221）连接，驱动转动中环（221）转动；

所述采样稀释装置（3）包括烟气接收结构和烟气稀释结构，所述烟气接收结构通过连接管与管路切换装置（2）连接，所述烟气稀释结构设在烟气接收结构上，并与气体分析仪连接。

2.根据权利要求1所述的一种脱硝系统烟气多点取样系统，其特征是：所述转动中环（221）上的分路气道（2111）的夹角与固定内盘（222）上的分路气道（2111）的夹角相同。

3.根据权利要求1所述的一种脱硝系统烟气多点取样系统，其特征是：所述取样探杆单元（1）包括采样探杆（12）、连接法兰（13）、加热装置一（14）和反吹单元（15），所述连接法兰（13）设在烟道壁上，所述采样探杆（12）的内端连接在连接法兰（13）上，位于烟道中，所述采样管（11）的首端连接在连接法兰（13），所述加热装置一（14）设在采样管（11）上，位于采样管（11）的首端部，所述反吹单元（15）连接在连接法兰（13）上。

4.根据权利要求3所述的一种脱硝系统烟气多点取样系统，其特征是：所述采样探杆（12）包括长探杆和短探杆，所述长探杆和短探杆的外端均设有斜剖口，所述斜剖口背对烟气流向设置；所述长探杆包括连接杆和取样杆，所述连接杆连接在连接法兰（13）上，位于长探杆的内端部，所述取样杆连接在连接杆上，位于长探杆的外端部。

5.根据权利要求1所述的一种脱硝系统烟气多点取样系统，其特征是：所述烟气接收结构包括接收腔（31）、前置过滤（32）、加热装置二（33）和引流射流泵（34），所述连接管的尾端连接在接收腔（31）上，所述前置过滤（32）设在接收腔（31）的腔内，所述加热装置二（33）设在接收腔（31）外周上，所述引流射流泵（34）设在接收腔（31）尾部，所述烟气稀释结构设在接收腔（31）的后部，位于引流射流泵（34）的前方。

6.根据权利要求1所述的一种脱硝系统烟气多点取样系统，其特征是：所述烟气稀释结构包括后置过滤（35）、稀释组件（36）、临界孔管（37）、加热装置三（38）和稀释射流泵（39），所述稀释组件（36）连接在接收腔（31）上，其内腔与接收腔（31）的内腔联通，所述后置过滤（35）设在稀释组件（36）的内腔前端，所述临界孔管（37）和稀释射流泵（39）均设在稀释组件（36）的内腔后端，所述稀释射流泵（39）设在临界孔管（37）的尾端上，所述加热装置三（38）设在稀释组件（36）中。

7.根据权利要求6所述的一种脱硝系统烟气多点取样系统，其特征是：所述临界孔管（37）的尾端出口处设有压力传感器；所述稀释组件（36）与压缩空气发生装置连接。