CN205861653U - 一种SCR出口NOx浓度分布式巡测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，包括SCR烟道出口和空预器烟道出口，还包括多点取样枪、采样控制阀、采样支管、采样母管和NOx在线分析仪；多点取样枪与采样支管相连通，采样支管汇合至采样母管一端，采样控制阀设在采样支管上，NOx在线分析仪设在采样母管上；多点取样枪布置在SCR烟道出口截面上，采样母管一端与采样支管连通、另一端接至空气预热器烟道出口。本实用新型SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，仅用一个NOx在线分析仪，便可准确反映SCR出口NOx浓度分布情况，并通过NOx分布特性来反映喷氨的均匀性，准确性高、成本低，易维护。
Description
技术领域
本实用新型涉及大型燃煤电站烟气成份分布式测量技术，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，电力行业正全面推行燃煤机组超低排放改造，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(氨逃逸)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(或局部氨逃逸过小)，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(或氨逃逸过大)，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(或氨逃逸)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推行燃煤机组超低排放的大背景下，SCR出口NOx浓度(或氨逃逸)分布的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，但这种方案存在至少两个明显的弊端：一是各仪表之间的差异影响烟气各成份分布均匀性的判断，二是投资成本高、维护工作量大。
实用新型内容
为了解决监测SCR喷氨均匀性的难题，本实用新型提供一种SCR脱硝装置出口NOx浓度分布式巡测系统。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：
一种SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，包括SCR烟道出口和空预器烟道出口，还包括多点取样枪、采样控制阀、采样支管、采样母管和NOx在线分析仪；多点取样枪与采样支管相连通，采样支管汇合至采样母管一端，采样控制阀设在采样支管上，NOx在线分析仪设在采样母管上；多点取样枪布置在SCR烟道出口截面上，采样母管一端与采样支管连通、另一端接至空气预热器烟道出口。
使用时，多点取样枪布置在SCR出口截面上，采样母管一端与采样支管连通(即采样支管汇合至采样母管一端)、另一端接(通)至空气预热器出口，申请人研究发现，SCR出口压力高于空气预热器出口压力，因此，利用系统自身的压差即可从SCR出口截面抽吸烟气至空气预热器出口，途径NOx在线分析仪，便可得知NOx的浓度情况；本申请充分利用了锅炉风烟系统的特性，在可靠性方面具有独到优势。
实际操作中，SCR出口烟道位于空气预热器出口上方，多点取样枪、采样支管和采样母管连接形成的通路，均优选竖直或大倾角布置，这样，烟气中粉尘不易沉积，从而降低管路堵塞的可能，大倾角指与水平面夹角大于45°。
监测氨浓度的技术难度和投资成本均显著高于NOx，因此，通过NOx分布特性来反映喷氨的均匀性显得更为科学、合理。
为了进一步保证巡测的准确性，多点取样枪、采样控制阀和采样支管数量相等、且数量均超过2(不包括2)，每支多点取样枪与一根采样支管相连通，所有采样支管汇合至采样母管，每根采样支管上设有一个采样控制阀。
为了进一步提高测量准确性，优选，一套SCR出口NOx浓度分布式巡测系统的多点取样枪有3支以上。
一般每台燃煤发电机组有两个SCR反应器，业内习惯上称为A侧和B侧，每侧SCR出口布置一套SCR出口NOx浓度分布式巡测系统。
为了提高系统的自动化程度，优选，SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，还包括采集与控制模块，采集与控制模块至少接收NOx在线分析仪的传输信号和采样控制阀的状态信号、并控制采样控制阀的关闭与开启。采集与控制模块实现参照行内现有公知技术。
为了制备方便、节约成本，同时保证取样的方便性与准确性，优选，多点取样枪为内径为20～100mm的圆管状，多点取样枪的管壁上设有取样孔。
多点取样枪为圆管状，也即多点取样枪的横截面(流通截面)为圆形。
使用时，优选，多点取样枪垂直于烟气流动方向插入SCR出口烟道中。
为了兼顾烟气取样的代表性和实时性，以及防止取样孔堵灰，优选，取样孔为圆孔，取样孔的内径为6～18mm，取样孔沿多点取样枪的长度方向均匀布置，也即取样孔将多点取样枪分为n+1段，除两头之外的两段，其余n-1段等长度，n为取样孔数量。
进一步优选，取样孔至少3个、且背气流设置，所有取样孔的流通面积总和不大于多点取样枪横截面积的40％。
上述取样孔的流通面积也即取样孔的横截面面积。
多点取样枪壁面一侧迎气流，另一侧背气流，取样孔设置在背气流一侧，可以尽量减少取样烟气的含尘浓度。
SCR出口截面为水平宽度大于垂直高度的矩形状，优选，多点取样枪沿SCR出口截面的水平宽度方向均匀布置。进一步优选，多点取样枪在宽度方向的布置数量和位置根据上游喷氨格栅的组数和空间布置而定，保证每支多点取样枪对应的喷氨格栅覆盖的面积近似相等。
为了进一步降低上述多点取样枪、采样支管和采样母管堵塞的可能，SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，还包括吹扫支管、吹扫母管和吹扫控制阀，多点取样枪一端与采样支管连通、另一端与吹扫支管连通，吹扫支管汇合至吹扫母管，吹扫控制阀设在吹扫母管上。吹扫支管与采样支管数量相等，一一对应。
为了保证整个系统管路的吹扫效果，优选吹扫气源为锅炉热一次风，打开吹扫控制阀时，多个采样控制阀依次打开和关闭，且整个吹扫过程中采用控制阀循环切换，每次吹扫优选仅有一个处于开启状态，这样可进一步保证吹扫效果。
为了折算基准氧量下NOx浓度分布，SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，还包括O2在线分析仪，O2在线分析仪设在采样母管上。
由于整个系统管路均为负压，一旦有较多空气漏入，所测烟气含氧量将显著上升，O2在线分析仪的设置也便于及时发现问题并消缺。
为了提高上述SCR出口NOx浓度分布式巡测系统工作的可靠性，优选，NOx在线分析仪为直插式，采用半导体陶瓷气体传感器，可长期工作在500℃以下的烟气环境下。
由于所采样的烟气温度高达280～380℃，粉尘浓度也较高，对控制阀的选型提出了较高要求，优选，本申请涉及的控制阀(包括采样控制阀和吹扫控制阀)均选用气动或电动偏心半球阀。
上述采样控制阀依次循环打开/关闭，每个采用控制阀保持开启状态的时间为30s～300s，具体时间还应根据NOx和/或O2在线分析仪的响应时间而定，应保证在上述时间段内测量值达到稳定状态。由于完整巡测一遍NOx浓度分布(1个测量周期)需要花费数分钟，期间锅炉运行工况可能发生变化，烟气流场和成份可能也随之发生了显著变化，进而导致这一周期内NOx浓度分布测量值失真。为了最大限度减少上述影响，本实用新型与锅炉DCS或SIS系统通讯，获取能够反映锅炉运行工况稳定性的相关重要数据，以判断当前NOx浓度分布测量值的有效性。作为另一种减小上述影响的手段，取5个以上测量周期的数据进行动态平均或滤波处理，再作为当前的显示测量数据，这将显著增加测量迟滞时间，但显示测量数据的参考意义较大。
本实用新型未提及的技术均参照现有技术。本实用新型SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，仅用一个NOx在线分析仪，便可准确反映SCR出口NOx浓度分布情况，并通过NOx分布特性来反映喷氨的均匀性，准确性高、成本低，易维护。
附图说明
图1为本实用新型实施例1中SCR出口NOx浓度分布式巡测系统安装于SCR出口烟道和空气预热器出口烟道之间的示意图。
图2为本实用新型实施例1中SCR出口NOx浓度分布式巡测系统构成图。
图3为本实用新型实施例2中SCR出口NOx浓度分布式巡测系统构成图。
图4为烟气横掠多点取样枪的示意图。
图中，1为SCR烟道出口，2为空气预热器烟道出口，3为多点取样枪，4为采样控制阀，5为NOx和/或O2在线分析仪，6为采样支管，7为采样母管，8为吹扫控制阀，9为吹扫支管，10为吹扫母管，11为取样孔，12为空气预热器。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
如图1-2所示，一种SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，包括多点取样枪、采样控制阀、采样支管、采样母管和NOx在线分析仪；多点取样枪与采样支管相连通，采样支管汇合至采样母管一端，采样控制阀设在采样支管上，NOx在线分析仪设在采样母管上。使用时，多点取样枪布置在SCR烟道出口截面上，采样母管一端与采样支管连通(即采样支管汇合至采样母管一端)、另一端接至空气预热器烟道出口。
多点取样枪、采样控制阀和采样支管数量相等、且均为9支，每支多点取样枪与一根采样支管相连通，所有采样支管汇合至采样母管，每支采样支管上设有一个采样控制阀。
多点取样枪为内径为50mm的圆管状，多点取样枪的管壁上设有内径为10mm的取样孔，取样孔为圆孔。取样孔有10个、且背气流沿多点取样枪的高度方向均匀布置。
采样控制阀和吹扫控制阀均选用气动或电动偏心半球阀。
SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，选用直插式NOx在线分析仪，采用半导体陶瓷传感器，在高温、粉尘环境下可长期可靠工作；还包括O2在线分析仪，与NOx在线分析仪集成，均设在采样母管上。
SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，还包括采集与控制模块，采集与控制模块至少接收NOx在线分析仪的传输信号和采样控制阀的状态信号、并控制采样控制阀的关闭与开启。
实施例2
如图3所示，与实施例1基本相同，所不同的是：SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，还包括吹扫支管、吹扫母管和吹扫控制阀，多点取样枪一端与采样支管连通、另一端与吹扫支管连通，吹扫支管汇合至吹扫母管，吹扫控制阀设在吹扫母管上；吹扫支管与采样支管数量相等，截面尺寸也相同，且一一对应。
Claims (10)
1.一种SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，包括SCR烟道出口和空气预热器烟道出口，其特征在于：还包括多点取样枪、采样控制阀、采样支管、采样母管和NOx在线分析仪；多点取样枪与采样支管相连通，采样支管汇合至采样母管一端，采样控制阀设在采样支管上，NOx在线分析仪设在采样母管上；多点取样枪布置在SCR烟道出口截面上，采样母管一端与采样支管连通、另一端接至空气预热器烟道出口。
2.如权利要求1所述的SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，其特征在于：多点取样枪、采样控制阀和采样支管数量相等、且数量均超过2，每支多点取样枪与一根采样支管相连通，所有采样支管汇合至采样母管，每根采样支管上设有一个采样控制阀。
3.如权利要求2所述的SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，其特征在于：多点取样枪有3支以上。
4.如权利要求1-3任意一项所述的SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，其特征在于：还包括采集与控制模块，采集与控制模块至少接收NOx在线分析仪的传输信号和采样控制阀的状态信号、并控制采样控制阀的关闭与开启。
5.如权利要求1-3任意一项所述的SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，其特征在于：多点取样枪为内径为20～100mm的圆管状，多点取样枪的管壁上设有取样孔。
6.如权利要求5所述的SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，其特征在于：取样孔为圆孔，取样孔的内径为6～18mm。
7.如权利要求5所述的SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，其特征在于：取样孔至少3个、且背气流沿多点取样枪的长度方向均匀布置，所有取样孔的流通面积总和不大于多点取样枪横截面积的40％。
8.如权利要求1-3任意一项所述的SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，其特征在于：还包括吹扫支管、吹扫母管和吹扫控制阀，多点取样枪一端与采样支管连通、另一端与吹扫支管连通，吹扫支管汇合至吹扫母管，吹扫控制阀设在吹扫母管上。
9.如权利要求8所述的SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，其特征在于：采样控制阀和吹扫控制阀均选用气动或电动偏心半球阀。
10.如权利要求1-3任意一项所述的SCR出口NOx浓度分布式巡测系统，其特征在于：还包括O2在线分析仪，O2在线分析仪设在采样母管上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |