CN203350181U - 烟气脱硝监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种烟气脱硝监测系统，包括气体室、分析仪表；进一步包括：过滤装置，所述过滤装置设置取样装置的下游，过滤精度为5-20μm；隔离装置，所述隔离装置用于提供气体，该气体从进气口进入所述气体室内，在光学部件邻近烟气的一侧形成隔离区，后从排气口排出气体室；取样装置，所述取样装置用于抽出被测环境内的烟气，并使烟气在流路内的流量超过10L/min；加热装置，所述加热装置用于加热所述过滤装置、气体室、连接过滤装置和气体室的管道。本实用新型具有检测快速、精度高、连续工作时间长等优点。

Description

烟气脱硝监测系统

技术领域

本实用新型涉及气体监测，特别涉及烟气脱硝监测系统。

背景技术

在烟气SCR(或SNCR)工艺脱硝技术中，利用氨气与氮氧化物进行反应，生成水和氮气，从而达到环保要求。为了控制喷入原料氨气的量，防止过多的氨气与样气反应生成固态物质而堵塞后端的空气预热器或光学窗口，需要监控脱硝装置出口烟气管道中的逃逸氨，形成闭环控制脱硝装置的喷氨量。

在上述烟气脱硝逃逸氨的监测中，工况较为恶劣：

1、烟气中粉尘含量非常大，达到30-50mg/m³。对于取样预处理方式的检测中，高粉尘很容易堵塞探头，还严重污染分析仪表、测量池。

2、烟气中含水量高，若用传统分析仪表检测氨气，检测会受到水的干扰，检测精度低。

3、为了有效保护探头，需要间隔低反吹探头，因此在探头和气体室之间设置阀门，并在阀门和探头之间设置反吹气源。由于所述阀门须工作在高温场合(管道内的烟气需要伴热)，故采用耐高温阀门。该种阀门价格昂贵，内部的运动部件也带来维护和寿命问题。

基于上述恶劣工况，有人提出提高烟气过滤的精度以降低烟气中的粉尘含量，这样有效地保护了分析仪表、测量池，但大大提高了(极易堵塞的)过滤探头的维护量，降低了过滤探头的使用寿命，同时降低了连续监测的时间，严重影响了脱硝工艺的闭环控制。还有，分析仪表检测到的氨气含量与环境内的含量相比，一直偏低，但始终找不到原因。

基于上述原因，现有技术是无法满足快速、高精度、连续的监测脱硝环境下烟气的需求，无法达到环保达标要求。因此，实现在脱硝领域中连续、高精度、快速监测烟气是一个迫切需要解决的技术难题。

实用新型内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本实用新型提供了一种烟气脱硝监测系统，解决了在烟气脱硝领域中高粉尘、高含水量难以检测的技术难题，从而实现了在脱硝领域中连续、高精度、快速、低成本、低误差地监测烟气中成分的实用新型目的。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种烟气脱硝监测系统，所述烟气脱硝监测系统包括气体室、分析仪表；所述烟气脱硝监测系统进一步包括：

过滤装置，所述过滤装置设置取样装置的下游，过滤精度为5-20μm；

隔离装置，所述隔离装置用于提供气体，该气体从进气口进入所述气体室内，在光学部件邻近烟气的一侧形成隔离区，后从排气口排出气体室；

取样装置，所述取样装置用于抽出被测环境内的烟气，并使烟气在流路内的流量超过10L/min；

加热装置，所述加热装置用于加热所述过滤装置、气体室、连接过滤装置和气体室的管道。

根据上述的烟气脱硝监测系统，优选地，所述气体室的两侧设置光学窗口，至少2个进气口分别设置在所述光学窗口临近气体室内待测烟气的一侧。

根据上述的烟气脱硝监测系统，优选地，烟气在流路中的流量超过20L/min。

根据上述的烟气脱硝监测系统，优选地，所述排气口至少为2个，分别设置在所述进气口和烟气进口之间。

根据上述的烟气脱硝监测系统，优选地，所述过滤装置、管道和气体室的温度超过200℃。

根据上述的烟气脱硝监测系统，优选地，所述分析仪表是激光光谱分析仪表。

根据上述的烟气脱硝监测系统，可选地，所述烟气脱硝监测系统进一步包括：

清理装置，所述清理装置包括本体、设置在本体内的相互连通的连通所述过滤装置的第一通道、连通所述气体室的第二通道及连通气源的第三通道，第一通道上设置膨胀区，所述第一通道和第二通道间的夹角为钝角或直角，所述第二通道和第三通道间的夹角为锐角或直角。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：

1、选择了合适的烟气流量，使得后续的检测结果与真实情况偏差很小，低于1％，极大地减小了检测误差；

2、烟气在排出气体室之前一直被加热到超过200℃，使得烟气中的水分保持气态，减低了水分对检测的影响，相应地提高了检测精度。激光光谱分析技术采用的选择吸收谱线又完美地排除水的干扰；

3、清理装置结构简单、成本低、耐高温，没有运动部件，可靠性好；极好地替代了原有的高温阀门；

4、创造性地提出了气体隔离技术，隔离开光学部件和烟气，最大程度避免了烟气中的粉尘污染光学部件，提高了气体室对粉尘的耐受能力，即使是大流量烟气中的较多粉尘，故而在预处理中设置精度较低的过滤器即可，降低了过滤器的维护量，提高了使用寿命，同时提高了系统的连续工作时间。

附图说明

参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本实用新型的技术方案，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本实用新型实施例1的烟气脱硝监测系统的结构简图；

图2是根据本实用新型实施例1的烟气脱硝监测方法的流程图。

具体实施方式

图1、2和以下说明描述了本实用新型的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本实用新型。为了教导本实用新型技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本实用新型实施例的烟气脱硝监测系统的结构简图，如图1所示，所述烟气脱硝监测系统包括：

取样装置、过滤装置2、气体室及分析仪表，这些部件都是本领域的现有技术，在此不再赘述。取样装置安装在烟道1上。

加热装置，所述加热装置用于加热所述过滤装置、气体室、连接过滤装置和气体室的管道；优选地，通过加热使得过滤装置2、管道3及气体室内的烟气温度超过200℃。

隔离装置，所述隔离装置用于提供气体，该气体从进气口61进入所述气体室内，在光学部件邻近烟气的一侧形成隔离区，隔离开光学部件和烟气，最大程度避免了烟气中的粉尘污染光学部件，提高了气体室对粉尘的耐受能力，气体从排气口排出气体室。

通过在气体室上设置隔离装置，使得在不降低了检测能力的情况下提高了气体室对粉尘的耐受能力，降低了对过滤装置的要求，所述过滤装置的过滤精度为5-20μm。

为了提高后续检测的精度，所述取样装置用于抽出被测环境内的烟气，并使烟气在流路内的流量超过10L/min。

为了进一步提高后续检测的精度，优选地，烟气在所述流路内的流量超过20L/min。

为了提高气体室对粉尘的耐受能力，降低粉尘对测量的影响，优选地，所述气体室的两侧设置光学窗口，至少2个进气口61、62分别设置在所述光学窗口临近烟气的一侧。

根据上述的烟气脱硝监测系统，优选地，所述烟气从所述进气口之间的烟气进口60进入所述气体室。

根据上述的烟气脱硝监测系统，优选地，所述排气口63、64设置在所述进气口之间的气体室上。

根据上述的烟气脱硝监测系统，优选地，所述排气口至少为2个，分别设置在所述进气口和烟气进入气体室位置之间。

为了降低烟气中水分对测量的不利影响，优选地，所述过滤装置、管道和气体室的温度超过200℃。

为了提高气体检测的准确度、缩短检测时间、排除其它气体的干扰，优选地，所述分析仪表是激光光谱分析仪表，具体包括激光器4、探测器5及分析模块。

为了更好低维护所述过滤装置，可选地，所述烟气脱硝监测系统进一步包括：清理装置7，所述清理装置包括本体、设置在本体内的相互连通的连通所述过滤装置的第一通道、连通所述气体室的第二通道及连通气源的第三通道，第一通道上设置膨胀区，所述第一通道和第二通道间的夹角为钝角或直角，所述第二通道和第三通道间的夹角为锐角或直角。

图2示意性地给出了上述的任一种烟气脱硝监测系统的工作方法的流程图，如图2所示，所述工作方法包括以下步骤：

(A1)待测环境内的烟气经过取样、过滤后通过管道传输到气体室，烟气流量超过10L/min，过滤精度为5-20μm；在该取样、过滤及传输过程中烟气被加热；

(A2)气体从进气口进入所述气体室，在光学部件邻近烟气的一侧形成隔离区，隔离开光学部件和烟气，之后从排气口排出气体室；分析仪表检测所述气体室内烟气的含量；在检测过程中所述气体室内的烟气被加热。

根据上述的烟气脱硝监测方法，可选地，所述烟气脱硝监测方法进一步包括如下步骤：

(B1)打开气源，关闭取样装置，气源提供的气体从第三通道进入到第一通道内膨胀区膨胀，从而将气体室的烟气通过第二通道抽吸到第一通道，混合气进入并反向清理所述过滤装置。

根据本实施例1的烟气脱硝监测系统及方法达到的益处在于：气体在光学部件的邻近烟气的一侧形成隔离区，最大程度地避免了烟气中的粉尘污染光学部件，提高了气体室对粉尘的耐受能力，故而设置精度较低的过滤器即可，降低了过滤器的维护量，提高了使用寿命，同时提高了系统的连续工作时间。烟气在排出气体室之前一直被加热到超过200℃，使得烟气中的水分保持气态，减低了水分对检测的影响，相应地提高了检测精度。激光光谱分析技术采用的选择吸收谱线又完美地排除水的干扰。烟气的合适使得后续的检测结果与真实情况偏差很小，极大地减小了检测误差。

实施例2：

根据本实用新型实施例1的烟气脱硝监测系统及方法在逃逸氨监测中的应用例。

在该应用例的烟气脱硝监测系统中，过滤装置采用陶瓷过滤器，过滤精度为20μm；在过滤装置的箱内设置电加热块，在管道上设置电伴热带，气体室采用不锈钢制作的圆筒，安装在具有电加热块的箱内。气体室的两端分别设置光学窗片、反射镜，在所述光学窗片、反射镜邻近烟气的一侧的气体室上设置用于通入隔离用气体的进气口，在两个进气口之间的气体室上(如与进气口同一侧的气体室的中间)设置烟气进口，两个排气口分别设置在烟气进口和进气口之间的气体室上，更靠近进气口，且和进气口(及烟气进口)分别处于气体室的两侧。分析仪表采用激光气体分析仪，激光器发射波长对应于能排除水等气体干扰的氨气的吸收谱线，激光器、探测器设置在气体室的同一侧且处于所述箱的外部，分析模块也处于箱外，避免受加热的影响。通过加热装置的加热，使得过滤装置、管道及气体室内的烟气温度超过200℃，如250℃、280℃等。隔离用的气体和气源均采用压缩空气。第一通道和第二通道间为直角，第二通道和第三通道间的夹角为30度。

烟气脱硝监测方法具体为：

关闭气源，烟道内的烟气经过取样探头、过滤，之后通过管道传输到气体室；通过加热装置的加热，使得过滤装置、管道及气体室内的烟气温度超过200℃，如250℃、280℃等；烟气在流路中的流量为10L/min；

压缩空气从进气口进入气体室内，分别在光学窗片和反射镜邻近烟气的一侧形成空气隔离区，隔离开烟气和光学窗片(及反射镜)，防止烟气中粉尘污染光学窗片、反射镜，之后和气体室内的烟气一同从排气口排出；激光器发出的对应于氨气吸收波长的测量光穿过光学窗片后进入气体室内，穿过用于空气、烟气、空气后被反射镜反射，之后再次穿过反射镜侧空气、烟气、窗口片侧的空气，之后穿过所述光学窗片后被探测器接收，信号送分析模块，分析模块根据DLAS技术得出烟气中氨气的含量；

当监测系统运行一段时间后，关闭取样装置，打开气源，压缩空气从第三通道进入到第一通道内的膨胀区膨胀，进而将气体室内的烟气及进入的压缩空气抽吸到第一通道，混合后的气体高速流进过滤器内，从而起到了反向清理作用，最后进入烟道内。

实施例3：

根据本实用新型实施例1的烟气脱硝监测系统及方法在逃逸氨监测中的应用例。

在该应用例的烟气脱硝监测系统中，过滤装置采用丝绵过滤器，过滤精度为8μm；在过滤装置内设置电加热块，在管道上设置电伴热带，气体室采用不锈钢制作的圆筒，安装在具有电加热块的箱内。气体室的两端分别设置第一光学窗片、第二光学窗口，在所述第一光学窗片、第二光学窗片邻近烟气的一侧的气体室上设置用于通入隔离用气体的进气口，在两个进气口之间的气体室上(如与进气口同一侧的气体室的中间)设置烟气进口，两个排气口分别设置在烟气进口和进气口之间的气体室上，更靠近进气口，且和进气口(及烟气进口)分别处于气体室的两侧。分析仪表采用激光气体分析仪，激光器发射波长对应于能排除水等气体干扰的氨气的吸收谱线，激光器、探测器分别设置在气体室的两侧且处于所述箱的外部，分析模块也处于箱外，避免受加热的影响。通过加热装置的加热，使得过滤装置、管道及气体室内的烟气温度超过200℃，如220℃、260℃等。隔离用的气体采用压缩氮气，气源采用压缩空气。第一通道和第二通道间为150度，第二通道和第三通道间的夹角为45度。

烟气脱硝监测方法具体为：

关闭气源，烟道内的烟气经过取样探头、过滤，之后通过管道传输到气体室；通过加热装置的加热，使得过滤装置、管道及气体室内的烟气温度超过200℃，如220℃、260℃等；烟气在流路中的流量为22L/min；

压缩氮气从进气口进入气体室内，分别在第一光学窗片和第二光学窗片邻近烟气的一侧形成氮气隔离区，隔离开烟气和光学窗片，防止烟气中粉尘污染光学窗片，之后和气体室内的烟气一同从排气口排出；激光器发出的对应于氨气吸收波长的测量光穿过第一光学窗片后进入气体室内，穿过用于氮气、烟气、氮气，之后穿过所述第二光学窗片后被探测器接收，信号送分析模块，分析模块根据DLAS技术得出烟气中氨气的含量。

当监测系统运行一段时间后，关闭取样装置，打开气源，压缩空气从第三通道进入到第一通道内的膨胀区膨胀，进而将气体室内的烟气及进入的压缩氮气抽吸到第一通道，混合后的气体高速流进过滤器内，从而起到了反向清理作用，最后进入烟道内。

上述实施例均是示例性地给出了烟气温度、过滤器过滤精度、烟气的流量，当然还可以是其它数值，如加热温度为270℃、240℃，过滤精度为15μm、10μm，流量为27L/min、23L/min等。这对于本领域的技术人员来说，在本实用新型技术方案的基础上，在保护范围内的其它数值的技术方案、实施效果是可以预料到的。

Claims (5)

1.一种烟气脱硝监测系统，所述烟气脱硝监测系统包括气体室、分析仪表；其特征在于：所述烟气脱硝监测系统进一步包括：

过滤装置，所述过滤装置设置取样装置的下游，过滤精度为5-20μm；

隔离装置，所述隔离装置用于提供气体，该气体从进气口进入所述气体室内，在光学部件邻近烟气的一侧形成隔离区，后从排气口排出气体室；

取样装置，所述取样装置用于抽出被测环境内的烟气，并使烟气在流路内的流量超过10L/min；

加热装置，所述加热装置用于加热所述过滤装置、气体室、连接过滤装置和气体室的管道。

2.根据权利要求1所述的烟气脱硝监测系统，其特征在于：所述气体室的两侧设置光学窗口，至少2个进气口分别设置在所述光学窗口临近气体室内待测烟气的一侧。

3.根据权利要求1所述的烟气脱硝监测系统，其特征在于：所述排气口至少为2个，分别设置在所述进气口和烟气进口之间。

4.根据权利要求1所述的烟气脱硝监测系统，其特征在于：所述分析仪表是激光光谱分析仪表。

5.根据权利要求1所述的烟气脱硝监测系统，其特征在于：所述烟气脱硝监测系统进一步包括：

清理装置，所述清理装置包括本体、设置在本体内的相互连通的连通所述过滤装置的第一通道、连通所述气体室的第二通道及连通气源的第三通道，第一通道上设置膨胀区，所述第一通道和第二通道间的夹角为钝角或直角，所述第二通道和第三通道间的夹角为锐角或直角。