CN206483343U - 一种脱硝喷氨自适应优化控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种脱硝喷氨自适应优化控制装置，涉及烟气脱硝装置技术领域，喷氨管道矩阵状均布布置，竖直设于脱硝烟道顶部入口处，位于脱硝烟道内部，每个喷氨管道顶端均设一个喷氨流量自动控制器；脱硝进口烟道侧壁布设激光吸收光谱式测量装置，激光吸收光谱式测量装置设于各喷氨管道与催化剂层之间；激光吸收光谱式测量装置以无线传输的形式与计算机数据连通；本实用新型通过激光吸收光谱式测量装置测量烟气中NH3和NO的空间浓度分布，获取NH3和NO的浓度场信息，根据浓度场信息控制各喷氨管道的喷氨量，保证烟道内不同空间位置的NH3和NO均匀混合，脱硝反应不受NO空间分布不均匀性的影响，有效控制氨逃逸。
Description
技术领域
本实用新型涉及烟气脱硝装置技术领域，具体涉及一种用于烟气脱硝的喷氨量优化控制装置。
背景技术
随着我国工业进程的推进，环境污染问题越来越引起人们的关注，我国政府在环境保护方面不断推出新的政策和标准。近期，我国提出了燃煤机组超净排放标准。目前，降低排放烟气中NOx的含量，主要通过燃烧前脱硝、燃烧中脱硝和燃烧后脱硝三类技术手段实现。燃烧前脱硝通过选择含氮元素低的煤种燃烧降低排放烟气中NOx的含量；燃烧中脱硝通过改进燃烧方式或燃烧工艺降低排放烟气中NOx的含量，通常采取低氮燃烧器改造的方式实现；燃烧后脱硝通过化学反应将烟气中的NOx转换成N2降低排放烟气中NOx的含量，通常采取在锅炉尾部烟道设置脱硝装置来实现。为了符合燃煤机组的超净排放标准，三种技术手段一般同时被采用，而燃烧后脱硝是目前我国电力工业中应用最为广泛的技术手段。
选择性催化还原法SCR是燃烧后脱硝的一种主流技术，通过在锅炉省煤器出口和空气预热器之间安装一套脱硝系统，将锅炉省煤器出口烟气引入装有催化剂脱硝烟道内，采用还原剂NH3在催化剂的作用下将NOx有选择性的还原为N2和H2O，通常的反应温度为300～450℃，具有脱硝效率高、工作温度低、性能稳定、投资和运行成本低以及布置方式多样等优点，广泛应用在国内外电力工业中。尽管如此，由于烟气中NO分布的不均匀性和NH3喷射的不均匀性，导致NO与NH3不能完全混合均匀，目前，主要通过过量喷入NH3保证出口NOx的排放量。但NH3过量喷入会产生氨逃逸现象，致使部分NH3与烟气中的SO3在一定的条件下反应生成硫酸氢氨。硫酸氢氨具有极强的粘附性和腐蚀性，极易腐蚀设备的波形板，还易使灰尘粘附在波形板上，进而导致空预器堵塞，锅炉尾部烟道阻力增大，引风机出力受限，最终致使机组无法在额定负荷下正常运行。
为了降低SCR脱硝系统的氨逃逸量，必须使喷入的NH3量与烟气中NO浓度场相匹配，以保证烟道内不同空间位置NH3和NO的摩尔比为1：1。目前，主要通过试验的方法进行喷氨系统的优化和调整。具体方法是选择几个负荷工况，通过试验的手段现场测量脱硝出口NO的分布情况，然后进行喷氨系统的调整，多次重复测量和调整的过程，直到寻找到最佳喷氨工况。但这种方法工作量大，优化调整难度大，且最佳喷氨工况会随着机组一些运行参数的变化而发生变化，而通过试验寻找的最佳喷氨工况并不适用于参数变化后的运行工况，局限性较大，通用性很差。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种脱硝喷氨自适应优化控制装置，以克服选择性催化还原法SCR脱硝氨逃逸导致的空预器波形板腐蚀、脏污，机组无法在额定负荷下正常运行的问题以及通过试验进行喷氨优化调整工作量大、难度大、局限性大和通用性差的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种脱硝喷氨自适应优化控制装置，包括喷氨管道，所述喷氨管道矩阵状均布布置，竖直设于脱硝烟道的顶部，位于催化剂层的上部；每个喷氨管道顶端均设一个喷氨流量自动控制器；同一行喷氨管道安装于一个喷氨联箱上，所述喷氨管道顶部与喷氨联箱固定连接并连通，各喷氨联箱与喷氨母管连通；
脱硝烟道侧壁布设激光吸收光谱式测量装置，所述激光吸收光谱式测量装置的安装位置处于各喷氨管道与催化剂层之间；
所述激光吸收光谱式测量装置以无线传输的形式与计算机数据连通，所述喷氨流量自动控制器通过光缆与计算机数据连通。
进一步的，所述激光吸收光谱式测量装置包括多组激光发生器和激光接收器，所述激光发生器和激光接收器数量相等，并一一对应设置，各激光发生器均布设于脱硝烟道进口的前侧壁和左侧壁，各激光接收器均布设于脱硝烟道进口的后侧壁和右侧壁，各激光发生器发生的激光由对应的激光接收器接收并生成测量数据。
进一步的，所述激光接收器集成有无线发射器，通过无线发射器以无线传输方式将信号传送至无线信号中继器，所述无线信号中继器以无线传输方式将信号传送至无线网关，所述无线网关通过网线接入计算机，由优化软件完成喷氨优化控制与调节的计算，再将优化调整信息传递至喷氨流量自动控制器，进行各喷氨管道喷氨量的控制和调节。
进一步的，所述激光发生器包括信号发生器和可调谐激光器，可以发出两种不同波长的光束信号。
进一步的，所述喷氨管道为管状结构，其底端焊死，靠近焊死一端端部处沿圆周均布设四个喷嘴。
进一步的，所述喷嘴为喇叭状通孔，其孔径由喷氨管道内侧向外侧递增，所述喷嘴的母线与中心线夹角为45°。
进一步的，所述喷氨流量自动控制器包括电磁阀门和喷氨流量计，所述电磁阀门和喷氨流量计均设于喷氨管道顶部。
进一步的，所述喷氨管道的材质为不锈钢，所述喷氨管道和喷嘴的尺寸根据流体介质的推荐流速确定。
进一步的，各喷氨管道之间的间距不超过0.5m。
进一步的，所述激光发生器和激光接收器的数量根据脱硝烟道尺寸设置，相邻两激光发生器之间的间距不超过1.0m，相邻两激光接收器之间的间距不超过1.0m。同一组激光发生器和激光接收器在同一水平面的同一直线上。
(三)有益效果
本实用新型提供了一种脱硝喷氨自适应优化控制装置，具有以下有益效果：
1、通过激光吸收光谱式测量装置测量烟气中NH3和NO的空间浓度分布，获取NH3和NO的浓度场信息，根据浓度场信息控制各喷氨管道的喷氨量，保证烟道内不同空间位置的NH3和NO均匀混合，脱硝反应不受NO空间分布不均匀性的影响，有效控制氨逃逸；
2、激光吸收光谱式测量装置通过激光技术测量烟气中NH3和NO的空间浓度分布，属于非嵌入式测量方法，对测量流场无干扰，自动化程度高；
3、喷氨管道矩阵状竖直布置在烟道内，每一个喷氨管道对应一个喷氨流量自动控制器，能够准确控制烟道空间每一个位置NH3的浓度，使NH3和NO在最优摩尔比例1：1的环境下反应，保证反应充分，大大提高了脱硝效率；
4、喷氨管道一端均匀设置四个喷嘴，能够均匀喷氨，喷出的氨气能较好的扩散，有利于NH3和NO的充分反应；
5、本实用新型能够针对不同工况的实际状况进行自动寻优，能够随机组运行参数变化而自动匹配相应的优化控制方案，局限性小，实用性好，通用性高。
附图说明
图1为本实用新型喷氨管道的结构示意图；
图2为本实用新型喷氨管道的剖视结构示意图；
图3为本实用新型喷嘴的主视图；
图4为本实用新型喷氨管道布置方式主视示意图；
图5为本实用新型喷氨管道布置方式俯视示意图；
图6为激光吸收光谱法测量仪器布置方式主视图；
图7为激光吸收光谱法测量仪器布置方式俯视图。
图中：
1、喷氨管道；2、喷嘴；3、电磁阀门；4、喷氨流量计；5、喷氨联箱；6、喷氨母管；7、激光发生器；8、激光接收器；9、无线发射器；10、无线信号中继器；11、天线；12、无线网关；13、计算机。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1～图7所示，其结构关系为：包括喷氨管道，喷氨管道1矩阵状均布布置，竖直设于脱硝烟道的顶部，位于催化剂层的上部；每个喷氨管道顶端均设一个喷氨流量自动控制器；同一行喷氨管道安装于一个喷氨联箱5上，喷氨管道1顶部与喷氨联箱5固定连接并连通，各喷氨联箱5与喷氨母管6连通；
脱硝烟道侧壁布设激光吸收光谱式测量装置，激光吸收光谱式测量装置的安装位置处于各喷氨管道1与催化剂层之间；
激光吸收光谱式测量装置以无线传输的形式与计算机13数据连通，喷氨流量自动控制器通过光缆与计算机13数据连通。
优选的，激光吸收光谱式测量装置包括多组激光发生器7和激光接收器8，激光发生器7和激光接收器8数量相等，并一一对应设置，各激光发生器7均布设于脱硝烟道进口的前侧壁和左侧壁，各激光接收器8均布设于脱硝烟道进口的后侧壁和右侧壁，各激光发生器7发生的激光由对应的激光接收器8接收并生成测量数据。
优选的，激光接收器8集成有无线发射器9，通过无线发射器9以无线传输方式将信号传送至无线信号中继器10，无线信号中继器10以无线传输方式将信号传送至无线网关12，无线网关12通过网线接入计算机13，由优化软件完成喷氨优化控制与调节的计算，再将优化调整信息传递至喷氨流量自动控制器，进行各喷氨管道1喷氨量的控制和调节。
优选的，激光发生器7包括信号发生器和可调谐激光器，可以发出两种不同波长的光束信号。
优选的，喷氨管道为管状结构，其底端焊死，靠近焊死一端端部处沿圆周均布设四个喷嘴2。
优选的，喷嘴为喇叭状通孔，其孔径由喷氨管道内侧向外侧递增，喷嘴的母线与中心线夹角为45°。
优选的，喷氨流量自动控制器包括电磁阀门3和喷氨流量计4，电磁阀门3和喷氨流量计均设于喷氨管道1顶部。
优选的，喷氨管道的材质为不锈钢，喷氨管道和喷嘴的尺寸根据流体介质的推荐流速确定。
优选的，各喷氨管道之间的间距不超过0.5m。
优选的，激光发生器7和激光接收器8的数量根据脱硝烟道尺寸设置，相邻两激光发生器7之间的间距不超过1.0m，相邻两激光接收器8之间的间距不超过1.0m。同一组激光发生器7和激光接收器8在同一水平面的同一直线上。
具体使用时，烟气由脱硝烟道入口进入脱硝烟道。信号发生器与可调谐激光器相协调同时产生两种不同波长的光束通过光纤输出，不同波长激光束在烟道中分别被不同浓度的NH3和NO吸收衰减后投射到激光接收器8，获得烟道测量截面的有效信息，经过光电转换成电信号，由无线发射器9发出，无线网关12由天线11接收该信号，并由数据线传送至计算机13。计算机13根据不同波长激光束的衰减信号进行图像重建，获得区域内NH3和NO的浓度场信息，由优化软件计算出每个喷氨管道1的最优流量。计算机向喷氨流量自动控制器下达流量指令，电磁阀门3调整开度比例，再根据喷氨流量计4的流量反馈，进行阀门开度积分微分的微调，确保喷氨管道1流量符合计算机下达的指令，实现喷氨的自动寻优控制，保证烟道内不同空间位置的NH3和NO摩尔比例为1：1，避免氨逃逸。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种脱硝喷氨自适应优化控制装置，包括喷氨管道，其特征在于：所述喷氨管道(1)矩阵状均布布置，竖直设于脱硝烟道的顶部，位于催化剂层的上部；每个喷氨管道顶端均设一个喷氨流量自动控制器；同一行喷氨管道安装于一个喷氨联箱(5)上，所述喷氨管道(1)顶部与喷氨联箱(5)固定连接并连通，各喷氨联箱(5)与喷氨母管(6)连通；
脱硝烟道侧壁布设激光吸收光谱式测量装置，所述激光吸收光谱式测量装置的安装位置处于各喷氨管道(1)与催化剂层之间；
所述激光吸收光谱式测量装置以无线传输的形式与计算机(13)数据连通，所述喷氨流量自动控制器通过光缆与计算机(13)数据连通。
2.根据权利要求1所述的一种脱硝喷氨自适应优化控制装置，其特征在于：所述激光吸收光谱式测量装置包括多组激光发生器(7)和激光接收器(8)，所述激光发生器(7)和激光接收器(8)数量相等，并一一对应设置，各激光发生器(7)均布设于脱硝烟道进口的前侧壁和左侧壁，各激光接收器(8)均布设于脱硝烟道进口的后侧壁和右侧壁，各激光发生器(7)发生的激光由对应的激光接收器(8)接收并生成测量数据。
3.根据权利要求2所述的一种脱硝喷氨自适应优化控制装置，其特征在于：所述激光接收器(8)集成有无线发射器(9)，通过无线发射器(9)以无线传输方式将信号传送至无线信号中继器(10)，所述无线信号中继器(10)以无线传输方式将信号传送至无线网关(12)，所述无线网关(12)通过网线接入计算机(13)，由优化软件完成喷氨优化控制与调节的计算，再将优化调整信息传递至喷氨流量自动控制器，进行各喷氨管道(1)喷氨量的控制和调节。
4.根据权利要求2所述的一种脱硝喷氨自适应优化控制装置，其特征在于：所述激光发生器(7)包括信号发生器和可调谐激光器，可以发出两种不同波长的光束信号。
5.根据权利要求1所述的一种脱硝喷氨自适应优化控制装置，其特征在于：所述喷氨管道为管状结构，其底端焊死，靠近焊死一端端部处沿圆周均布设四个喷嘴(2)。
6.根据权利要求5所述的一种脱硝喷氨自适应优化控制装置，其特征在于：所述喷嘴为喇叭状通孔，其孔径由喷氨管道内侧向外侧递增，所述喷嘴的母线与中心线夹角为45°。
7.根据权利要求1所述的一种脱硝喷氨自适应优化控制装置，其特征在于：所述喷氨流量自动控制器包括电磁阀门(3)和喷氨流量计(4)，所述电磁阀门(3)和喷氨流量计均设于喷氨管道(1)顶部。
8.根据权利要求5或6所述的一种脱硝喷氨自适应优化控制装置，其特征在于：所述喷氨管道的材质为不锈钢，所述喷氨管道和喷嘴的尺寸根据流体介质的推荐流速确定。
9.根据权利要求1所述的一种脱硝喷氨自适应优化控制装置，其特征在于：各喷氨管道之间的间距不超过0.5m。
10.根据权利要求2所述的一种脱硝喷氨自适应优化控制装置，其特征在于：所述激光发生器(7)和激光接收器(8)的数量根据脱硝烟道尺寸设置，相邻两激光发生器(7)之间的间距不超过1.0m，相邻两激光接收器(8)之间的间距不超过1.0m，同一组激光发生器(7)和激光接收器(8)在同一水平面的同一直线上。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170912 Termination date: 20180227 |
|
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