CN114062098A - 基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统及监测方法,监测系统包括原位NOx在线分析仪、稀释器、音速小孔、标气管、NOx标气瓶、标气控制阀、零气发生器、零气管和稀释标气母管;各套原位NOx在线分析仪的取样端伸入烟道、且在烟道测量截面等距布置或网格法布置;每套原位NOx在线分析仪连接一根稀释标气支管,每根稀释标气支管上设置一个标气支管控制阀;稀释器为具有标气进口、零气进口和稀释标气出口的三通结构件;音速小孔装在标气进口上、且通过标气管与NOx标气瓶连通,标气控制阀设在标气管上;零气发生器通过零气管接在零气进口上;稀释标气母管一端接稀释器的稀释标气出口、另一端与所有的稀释标气支管连通。本发明简单、可靠、准确。
Description
技术领域
本发明涉及大型燃煤电站烟气成份分布测量技术,尤其涉及SCR出口NOx浓度分布测量领域。
背景技术
目前,大型电站普遍采用SCR脱硝装置来降低烟气中NOx排放浓度。SCR利用NH3对NOx的还原特性,在催化剂的作用下将NOx还原为对环境无害的N2和H2O。在实际运行过程中,喷氨量的控制尤为关键,增加喷氨量有利于降低NOx排放浓度,但氨逃逸会随之增加,进而造成下游空气预热器因硫酸氢铵沉积而堵塞和腐蚀。在喷氨控制方面,除了合理控制喷氨总量以外,还应重点关注喷氨的均匀性,以确保在允许氨逃逸范围内,NOx排放浓度达标。目前,电力行业正全面执行燃煤机组超低排放标准,要求NOx排放浓度严格控制在50mg/Nm3以下,这对喷氨系统提出了更为严苛的要求,因此喷氨均匀性的监测和适时调整显得尤为重要。
喷氨的均匀性与SCR出口截面的NOx浓度分布密切相关,在SCR催化剂层未有明显故障的情况下,NOx浓度过大,可认为是上游相应区域的喷氨量偏少所致;局部NOx浓度过小,则是由于上游相应区域的喷氨量过剩所致;局部NOx浓度过小,氨逃逸显著上升,不仅增加SCR的运行成本,而且对下游空预器的安全运行造成严重威胁(存在堵灰风险)。因此,避免SCR出口NOx浓度分析严重不均很有必要,而通过SCR上游AIG(喷氨调整装置)的优化调整,可将SCR出口NOx浓度调整至相对均匀的状态,若发现AIG的调整幅度过大,则相应位置的催化剂模块可能存在明显的磨损、坍塌及堵灰等故障。
鉴于上述分析,在目前电力行业全面执行燃煤机组超低排放的大背景下,SCR出口NOx浓度分布监测对于锅炉的安全运行及故障排除,显得尤为重要。依照当前技术条件,安装多个仪表实现SCR出口烟气成份分布测量的技术方案已公开,但这种方案存在一个明显的弊端,即各仪表之间的测量差异影响SCR出口NOx浓度分布均匀性的判断。
发明内容
为了解决监测SCR喷氨均匀性的难题及消除现有技术的缺陷,本发明提供一种基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统及监测方法。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统,至少包括原位NOx在线分析仪、稀释标气支管、标气支管控制阀、稀释器、音速小孔、标气管、NOx标气瓶、标气控制阀、零气发生器、零气管和稀释标气母管;
原位NOx在线分析仪至少三套,各套原位NOx在线分析仪的取样端伸入烟道、且在烟道测量截面等距布置或网格法布置;每套原位NOx在线分析仪连接一根稀释标气支管,每根稀释标气支管上设置一个标气支管控制阀;
稀释器为具有标气进口、零气进口和稀释标气出口的三通结构件,稀释器的稀释倍率为15-150之间;
音速小孔装在稀释器的标气进口上、且通过标气管与NOx标气瓶连通,标气控制阀设在标气管上,NOx标气瓶所装NOx气体初始浓度不低于500mg/Nm3;
零气发生器通过零气管接在稀释器的零气进口上,零气发生器的气源为压缩空气;
稀释标气母管一端接稀释器的稀释标气出口、另一端与所有的稀释标气支管连通。
申请人经研究发现,多套原位NOx在线分析仪在烟道测量截面等距布置或网格法布置时,虽每套表计直接测量到截面不同位置的NOx浓度值,但并不等同于脱硝出口NOx分布监测数据,因各套原位NOx在线分析仪可能存在不同的零点漂移或线性度误差。为此,在每套原位NOx在线分析仪中同时通入同一股标气,以获取各套原位NOx在线分析仪测量相对均值偏差。仪表直接测量值剔除各套原位NOx在线分析仪测量相对均值偏差影响后的数值,才是真实的脱硝出口NOx分布数据。定时频繁标定,会消耗较多标气,为此,采用高浓度NOx标气瓶结合稀释的方法,保证监测系统长周期稳定运行。理论上,音速小孔前后压差超过临界压差后,标气流速达到音速,稀释比趋于稳定,虽难以实现精确稀释确定稀释标气的NOx浓度,但大致可以选定稀释标气NOx浓度范围在20-50mg/Nm3的常用范围内,因脱硝出口NOx浓度分布监测数据用于喷氨调平,其绝对值大小意义不大,反而各套原位NOx在线分析仪测量值的相对偏差意义较大。
为了提高稀释比例的稳定性,上述稀释器为文丘里管,标气进口可产生不低于-30kPa的负压。
为了提高标定及监测数据的准确性,并减少更换NOx标气瓶的频次,优选,上述NOx标气瓶所装NOx气体初始浓度为3000~4000mg/Nm3,稀释后标气NOx浓度范围为20-50mg/Nm3。进一步优选,稀释后标气NOx浓度与当前原位NOx在线分析仪测量值的均值偏差小于±5mg/Nm3。
为了提高系统可靠性、避免标气支管控制阀泄漏造成对原位NOx在线分析仪的影响,优选,稀释标气母管上设置标气母管控制阀,标气母管控制阀与所有标气支管控制阀同步打开或关闭。
为了获取不同浓度的稀释标气,上述监测系统还包括稀释器旁路管路和旁路流量调节阀,旁路流量调节阀设在稀释器旁路管路上,稀释器旁路管路的两端分别连接零气进口和稀释标气出口;或者在零气管上设置零气控制阀,通过调节零气流量和压力,改变稀释标气浓度。
基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测方法,利用各套原位NOx在线分析仪获取所在区域NOx浓度测量值,再利用同一股标气同时标定所有原位NOx在线分析仪、以获取各套原位NOx在线分析仪测量相对均值偏差,测量值与相对均值偏差之和,即为该测量截面真实的NOx浓度分布数据;标定时,用零气稀释高浓度的标气,控制稀释后标气NOx浓度范围在20-50mg/Nm3。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统和方法,利用多套原位NOx在线分析仪分布安装在烟道测量截面上获取不同区域NOx浓度值,再利用同一股标气同时标定多套原位NOx在线分析仪以获取仪表测量相对均值偏差,仪表直接测量值与仪表测量相对均值偏差之和,即为该测量截面真实的NOx浓度分布数据,消除了因各仪表之间的测量差异对SCR出口NOx浓度分布均匀性判断造成的影响;此外,通过稀释高浓度NOx标气,提供足够多的标气量,保证监测系统长周期稳定运行;还实现标气浓度可调,使标气浓度接近真实测量浓度,从而获取更准确的测量值;本系统简单、可靠、测量准确度高。
附图说明
图1为本发明实施例1中基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统的结构示意图;
图2为本发明实施例2中基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统的结构示意图;
图3为本发明实施例3中基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统的结构示意图;
图4为本发明实施例4中基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统的结构示意图;
图中,1为原位NOx在线分析仪,2为NOx标气瓶,3为音速小孔,4为稀释器,5为零气发生器,6为标气管,7为标气控制阀,8为零气管,9为稀释标气母管,10为稀释标气支管,11为标气支管控制阀,12为标气母管控制阀,13为稀释器旁路管路,14为旁路流量调节阀,15为零气控制阀。
具体实施方式
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。
实施例1
如图1所示,基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统,至少包括原位NOx在线分析仪、稀释标气支管、标气支管控制阀、稀释器、音速小孔、标气管、NOx标气瓶、标气控制阀、零气发生器、零气管和稀释标气母管;
原位NOx在线分析仪至少三套,各套原位NOx在线分析仪的取样端伸入烟道、且在烟道测量截面等距布置或网格法布置;每套原位NOx在线分析仪连接一根稀释标气支管,每根稀释标气支管上设置一个标气支管控制阀;
稀释器为具有标气进口、零气进口和稀释标气出口的三通结构件,稀释器的稀释倍率为15-150之间;
音速小孔装在稀释器的标气进口上、且通过标气管与NOx标气瓶连通,标气控制阀设在标气管上,NOx标气瓶所装NOx气体初始浓度不低于500mg/Nm3;
零气发生器通过零气管接在稀释器的零气进口上,零气发生器的气源为压缩空气;
稀释标气母管一端接稀释器的稀释标气出口、另一端与所有的稀释标气支管连通。
监测时,利用各套原位NOx在线分析仪获取所在区域NOx浓度测量值,再利用同一股标气同时标定所有原位NOx在线分析仪、以获取各套原位NOx在线分析仪测量相对均值偏差,测量值与相对均值偏差之和,即为该测量截面真实的NOx浓度分布数据;标定时,用零气稀释高浓度的标气,控制稀释后标气NOx浓度范围在20-50mg/Nm3。
申请人经研究发现,多套原位NOx在线分析仪在烟道测量截面等距布置或网格法布置时,虽每套表计直接测量到截面不同位置的NOx浓度值,但并不等同于脱硝出口NOx分布监测数据,因各套原位NOx在线分析仪可能存在不同的零点漂移或线性度误差。为此,在每套原位NOx在线分析仪中同时通入同一股标气,以获取各套原位NOx在线分析仪测量相对均值偏差。仪表直接测量值剔除各套原位NOx在线分析仪测量相对均值偏差影响后的数值,才是真实的脱硝出口NOx分布数据。定时频繁标定,会消耗较多标气,为此,采用高浓度NOx标气瓶结合稀释的方法,保证监测系统长周期稳定运行。理论上,音速小孔前后压差超过临界压差后,标气流速达到音速,稀释比趋于稳定,虽难以实现精确稀释确定稀释标气的NOx浓度,但大致可以选定稀释标气NOx浓度范围在20-50mg/Nm3的常用范围内,因脱硝出口NOx浓度分布监测数据用于喷氨调平,其绝对值大小意义不大,反而各套原位NOx在线分析仪测量值的相对偏差意义较大。
实施例2
在实施例1的基础上,进一步作了如下改进,如图2所示,为了提高系统可靠性、避免标气支管控制阀泄漏造成对原位NOx在线分析仪的影响,稀释标气母管上设置标气母管控制阀,标气母管控制阀与所有标气支管控制阀同步打开或关闭。
实施例3
在实施例2的基础上,进一步作了如下改进,如图3所示,为了获取不同浓度的稀释标气,上述监测系统还包括稀释器旁路管路和旁路流量调节阀,旁路流量调节阀设在稀释器旁路管路上,稀释器旁路管路的两端分别连接零气进口和稀释标气出口。
实施例4
在实施例2的基础上,进一步作了如下改进,如图4所示,为了获取不同浓度的稀释标气,在零气管上设置零气控制阀,通过调节零气流量和压力,改变稀释标气浓度。
实施例5
在实施例3或4的基础上,进一步作了如下改进,为了提高稀释比例的稳定性,上述稀释器为文丘里管,标气进口可产生不低于-30kPa的负压。
实施例6
在实施例5的基础上,进一步作了如下改进,为了提高标定及监测数据的准确性,并减少更换NOx标气瓶的频次,上述NOx标气瓶所装NOx气体初始浓度为3500mg/Nm3,稀释后标气NOx浓度与当前原位NOx在线分析仪测量值的均值偏差小于±5mg/Nm3。
经工程实践,上述各例利用多套原位NOx在线分析仪分布安装在烟道测量截面上获取不同区域NOx浓度值,再利用同一股标气同时标定多套原位NOx在线分析仪以获取仪表测量相对均值偏差,仪表直接测量值与仪表测量相对均值偏差之和,即为该测量截面真实的NOx浓度分布数据,消除了因各仪表之间的测量差异对SCR出口NOx浓度分布均匀性判断造成的影响;此外,通过稀释高浓度NOx标气,提供足够多的标气量,保证监测系统长周期稳定运行;进一步,还实现了标气浓度可调,使标气浓度接近真实测量浓度,从而获取更准确的测量值;本系统简单、可靠、测量准确度高。
Claims (9)
1.基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统,其特征在于:至少包括原位NOx在线分析仪、稀释标气支管、标气支管控制阀、稀释器、音速小孔、标气管、NOx标气瓶、标气控制阀、零气发生器、零气管和稀释标气母管;
原位NOx在线分析仪至少三套,各套原位NOx在线分析仪的取样端伸入烟道、且在烟道测量截面等距布置或网格法布置;每套原位NOx在线分析仪连接一根稀释标气支管,每根稀释标气支管上设置一个标气支管控制阀;
稀释器为具有标气进口、零气进口和稀释标气出口的三通结构件,稀释器的稀释倍率为15-150之间;
音速小孔装在稀释器的标气进口上、且通过标气管与NOx标气瓶连通,标气控制阀设在标气管上,NOx标气瓶所装NOx气体初始浓度不低于500mg/Nm3;
零气发生器通过零气管接在稀释器的零气进口上,零气发生器的气源为压缩空气;
稀释标气母管一端接稀释器的稀释标气出口、另一端与所有的稀释标气支管连通。
2.如权利要求1所述的基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统,其特征在于:稀释器为文丘里管,标气进口产生不低于-30kPa的负压。
3.如权利要求1或2所述的基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统,其特征在于:NOx标气瓶中NOx气体初始浓度为3000~4000mg/Nm3,稀释后标气NOx浓度为20-50mg/Nm3。
4.如权利要求1或2所述的基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统,其特征在于:稀释后标气NOx浓度与当前原位NOx在线分析仪测量值的均值偏差小于±5mg/Nm3。
5.如权利要求1或2所述的基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统,其特征在于:稀释标气母管上设置标气母管控制阀,标气母管控制阀与所有标气支管控制阀同步打开或关闭。
6.如权利要求1或2所述的基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统,其特征在于:还包括稀释器旁路管路和旁路流量调节阀,旁路流量调节阀设在稀释器旁路管路上,稀释器旁路管路的两端分别连接零气进口和稀释标气出口。
7.如权利要求1或2所述的基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测系统,其特征在于:在零气管上设置零气控制阀,通过调节零气流量和压力,改变稀释标气浓度。
8.基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测方法,其特征在于:利用各套原位NOx在线分析仪获取所在区域NOx浓度测量值,再利用同一股标气同时标定所有原位NOx在线分析仪、以获取各套原位NOx在线分析仪测量相对均值偏差,测量值与相对均值偏差之和,即为该测量截面真实的NOx浓度分布数据;
标定时,用零气稀释高浓度的标气,控制稀释后标气NOx浓度范围在20-50mg/Nm3。
9.如权利要求8所述的基于稀释法同步标定的NOx浓度分布监测方法,其特征在于:稀释后标气NOx浓度与当前原位NOx在线分析仪测量值的均值偏差小于±5mg/Nm3。
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Cited By (2)
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CN115032339A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-09-09 | 中国矿业大学 | 一种高浓度烟气稀释测量装置及方法 |
CN117298861A (zh) * | 2023-11-30 | 2023-12-29 | 中建材环保研究院(江苏)有限公司 | 一种高温高尘scr脱硝系统 |
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