CN207153478U - 燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置，在准确测量烟气流量的基础上，通过喷氨优化改造，大幅降低氨逃逸，确保脱硝设施安全、稳定、达标、经济运行。该装置包括自动控制单元和压差变送器，以及按照烟气流动方向布置在烟道直管段的烟气流量测量单元和喷氨控制单元，烟气流量测量单元包括沿烟道截面呈矩阵排布的若干正、负压测量管，每个矩阵单元中的正、负压测量管经一组差压引压管连接压差变送器，压差变送器与自动控制单元相连；喷氨控制单元包括沿烟道截面与烟气流量测量单元呈相同矩阵排布的若干喷头，每个矩阵单元的喷头配置有主调支管，主调支管设有调节阀和流量计并与供氨母管相连。

Description

燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置，属于环境保护领域。

背景技术

目前，燃煤电厂烟气NOx排放执行超低排放要求过程中，主要存在两个方面的问题：一是烟气流量测量问题。目前，大多数燃煤电站SCR脱硝入口和出口均为单点测量，测点位置不具备代表性，测量准确率低，不能真实反映烟气流量，给喷氨优化调整造成较大影响；二是氨逃逸指标存在问题。由于脱硝系统流场不均，造成氨与NOx混合不均匀，使得脱硝设施氨逃逸指标不达标，造成下游设备空预器堵塞、腐蚀等，严重影响了燃煤机组稳定、达标、安全、可靠运行。三是经济性问题。部分电厂为达到超低排放要求，部分时段氨过喷，增加了运行费用。

发明内容

针对目前脱硝执行超低排放要求过程中存在的问题，本实用新型提供了一种燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置，在准确测量烟气流量的基础上，通过喷氨优化改造，大幅降低氨逃逸，确保脱硝设施安全、稳定、达标、经济运行。

本实用新型的具体技术方案如下：

燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置，包括自动控制单元和压差变送器，以及按照烟气流动方向布置在烟道直管段的烟气流量测量单元和喷氨控制单元，烟气流量测量单元包括沿烟道截面呈矩阵排布的若干正、负压测量管，每个矩阵单元中的正、负压测量管经一组差压引压管连接压差变送器，压差变送器与自动控制单元相连；喷氨控制单元包括沿烟道截面与烟气流量测量单元呈相同矩阵排布的若干喷头，每个矩阵单元的喷头配置有主调支管，主调支管设有调节阀和流量计并与供氨母管相连，供氨母管设有总调节阀和总流量计并与供氨系统连接，各调节阀和流量计分别与自动控制单元连接；压差变送器将每个矩阵单元正、负压测量管测量的压差信号转换成烟气流量信号输出给自动控制单元，自动控制单元根据每个矩阵单元烟气流量控制喷气控制单元总调节阀和每个矩阵单元的调节阀，从而控制每个矩阵单元喷氨量。

喷氨控制单元还包括辅调支管，辅调支管作为喷氨补充结构布置在矩阵单元相邻行或相邻列中间，辅调支管对应两邻行或相邻列的每个矩阵单元设有喷头，辅调支管经调节阀和流量计与供氨母管连接。

烟气流量测量单元和喷氨控制单元就近布置。（两者距离不宜太远）

烟气流量测量单元每个矩阵单元的测点位于矩阵中心。

所述自动控制系统是DCS系统或者PLC系统。

烟气流量测量单元中每两个相邻矩阵单元设置一组正、负压测量管，正、负压测量管两端分别测量一个矩阵单元的正、负压力，正、负压测量管分别经正压、负压引压管连接至压差变送器。

主调支管的支管尺寸选用DN100~DN400mm。

辅调支管的支管尺寸选用DN20~DN50mm。

所述矩阵单元根据烟道横截面的大小，将烟道截面划分为等面积的区域，如对于烟道断面积大于9m²，其划分的每个等面积矩阵测量区域长边长度不大于1m，测量点数不超过20个为宜。

烟气流量测量单元中正、负压测量管上设置角钢，并通过固定支架设置在烟道内。有效防止髙尘烟气对测量管的冲刷，在检修时只需更换角钢，无需更换测量管，方便快捷。

差压变送器通过信号电缆接入自动控制系统，通过公式将所测的差压转化为烟气流量。

喷氨优化控制系统区域划分与烟气流量矩阵测量区域划分一致，自动控制系统将采集信号反馈至喷氨控制系统，根据烟气流量矩阵测量区域测量的流场分布情况，针对性进行喷氨优化调整。

喷氨主调供氨系统为主要调整手段，喷氨辅调供氨系统为辅助调整手段，两者相辅相成。

本实用新型与其他技术相比，主要优势如下：

（1）烟气流量测量准确度高。采用流量矩阵式测量法在线测量，将烟道截面分成等面积区域，通过测量差压大小，转化为该区域流量，相比于该区域管内气流动压值，烟气流量测量装置产生的压差放大倍数较大，测量准确度高。

（2）根据矩阵式测量法测量出的流量，对喷氨系统进行优化改造，针对性控制对应矩阵区域内的喷氨流量，使得氨氮混合均匀，反应充分，大大降低了氨逃逸，降低后续设备堵塞、腐蚀几率，确保了机组稳定、可靠、达标运行。

（3）压差变送器的压差信号转换成4-20mA信号接入自动控制系统，自动控制系统将信号反馈至喷氨系统，通过喷氨管道主调和辅调相结合，一方面提高了喷氨均匀性，另一方面，降低了氨的无效喷入，大大节省了运行费用。

（4）本装置在正、负压测量管上设置角钢，有效防止髙尘烟气对测量管的冲刷，在检修时只需更换角钢，无需更换测量管，方便快捷。

附图说明

图1为实施例一控制装置结构示意图；

图2为正压引压管布置图；

图3为烟气流量测量单元结构详图；

图4为喷氨控制单元结构详图；

图5为主调支管结构详图；

图6为辅调支管结构详图；

图7为图3的A-A视图。

图中：1-烟气流量测量单元，2-正压引压管，3-负压引压管，4-差压变送器，5-自动控制单元，6-喷氨控制单元，7-喷氨前原烟气，8-氨站，9-供氨母管，10-反馈信号电缆，11-流量测点，12-烟道，13-流量矩阵测量区域，14-1/14-2—正压引压管，15-1/15-2—差压引压管，16-1/16-2—负压引压管，17-正压测量管，18-负压测量管，19-固定支架，20-1-20-6—自动调节阀，21-1-21-6—流量计，22-1-22-3—喷氨主调供氨管道，23-2/23-2—喷氨辅调供氨管道，24-主调支管，25-辅调支管，26-喷头，27-喷头，28-角钢。

具体实施方式：

实施例一：

如图1-图7所示，本实用新型燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置包括自动控制单元5和压差变送器4，以及按照烟气流动方向布置在烟道直管段的烟气流量测量单元1和喷氨控制单元6。

烟气流量测量单元1包括沿烟道截面呈（4*4）矩阵排布的若干正、负压测量管，每个矩阵单元中的一个正压测量管17和一个负压测量管18，正、负压测量管分别经差压引压管连接压差变送器4，压差变送器4与自动控制单元相连；喷氨控制单元6包括沿烟道截面与烟气流量测量单元呈相同矩阵（也是4*4）排布的若干喷头，每个矩阵单元的喷头26配置有主调支管，主调支管24设有调节阀和流量计并与供氨母管相连，供氨母管设有总调节阀和总流量计并与供氨系统（氨站8）连接，各调节阀和流量计分别与自动控制单元连接；压差变送器4将每个矩阵单元正、负压测量管测量的压差信号转换成烟气流量信号输出给自动控制单元，自动控制单元根据每个矩阵单元烟气流量控制喷气控制单元总调节阀和每个矩阵单元的调节阀，从而控制每个矩阵单元喷氨量。

喷氨控制单元还包括辅调支管25，辅调支管作为喷氨补充结构布置在矩阵单元相邻行或相邻列中间，辅调支管对应两邻行或相邻列的每个矩阵单元设置至少一喷头27，辅调支管经调节阀和流量计与供氨母管连接。烟气流量测量单元1和喷氨控制单元6就近布置。（两者距离不宜太远）烟气流量测量单元每个矩阵单元的测点位于矩阵中心。自动控制系统是DCS系统或者PLC系统。

本实例中，烟气流量测量单元中每两个相邻矩阵单元设置一组正、负压测量管，正、负压测量管两端分别测量一个矩阵单元的正、负压力，正、负压测量管分别经正压、负压引压管连接至压差变送器。

工作时，燃煤烟气通过烟气流量测量单元1，在烟气流量测量单元1中通过矩阵式测量法测得各区域单元流量后，喷氨前原烟气7进入喷氨优化控制系统6，在喷氨控制单元6内，通过主调支管24为主要调节手段，辅调支管25为辅助调节手段，使得氨氮均混后，进入催化剂层进行反应。

在烟气流量测量单元1中，烟道截面分成等面积区域，流量测点11位于每个等面积矩阵测量区域13的中心。烟气流量测量单元1主要由正压测量管17和负压测量管18，正压测量管17正对着烟气流动方向，负压测量管18背对着烟气流动方向，两者之差为差压，两者分别通过正压引压管14-1/14-2和16-1/16-2负压引压管，由15-1/15-2差压引压管输送至差压变送器4，差压变送器4通过信号电缆与自动控制单元5相连。正压测量管17和负压测量管18均通过固定支架19固定在烟道12上。

根据现场实际情况，喷氨控制单元6与烟气流量测量系统1就近布置，布置在烟道直管段，喷氨控制系统6区域划分与烟气流量矩阵13测量区域划分一致，自动控制单元5将流量信号反馈至喷氨控制单元6，根据烟气流量矩阵测量区域测量的流场分布情况，首先通过自动调节阀20进行主要调节，将来自氨站8的氨气，经供氨母管9和供氨主调供氨管道22，进入主调支管24，喷入烟道与烟气进行均混；同时，以辅调支管25进行辅助调节，将来自氨站8的氨气，经供氨母管9和供氨辅调供氨管道23，进入辅调支管25，经辅调供氨支管喷入烟道与烟气均混。两者相辅相成，使得氨氮均混后进入催化剂层进行充分反应，大大降低了氨逃逸。

在矩阵式排布的正压测量管17和负压测量管18表面焊接角钢28，有效防止髙尘烟气对矩阵式排布的正压测量管17和矩阵式负压测量管18的冲刷，在检修时只需更换角钢28，方便快捷。

实施例二：

本实例中，喷氨控制单元未设置辅调支管，其余同实施例一。

实施例三：

本实例中，烟气流量测量单元的具体设计为：每个相邻矩阵单元设置一组正、负压测量管，正、负压测量管一端分别测量一个矩阵单元的正、负压力，正、负压测量管分别经正压、负压引压管连接至压差变送器。其余同实施例一。

实施例四：

本实例中，主调支管的支管尺寸选用DN100~DN400mm；辅调支管的支管尺寸选用DN20~DN50mm。矩阵单元根据烟道横截面的大小，将烟道截面划分为等面积的区域，如对于烟道断面积大于9m²，其划分的每个等面积矩阵测量区域长边长度不大于1m，测量点数不超过20个为宜。其余同实施例一。

Claims (9)

1.燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置，其特征是：包括自动控制单元和压差变送器，以及按照烟气流动方向布置在烟道直管段的烟气流量测量单元和喷氨控制单元，烟气流量测量单元包括沿烟道截面呈矩阵排布的若干正、负压测量管，每个矩阵单元中的正、负压测量管经一组差压引压管连接压差变送器，压差变送器与自动控制单元相连；喷氨控制单元包括沿烟道截面与烟气流量测量单元呈相同矩阵排布的若干喷头，每个矩阵单元的喷头配置有主调支管，主调支管设有调节阀和流量计并与供氨母管相连，供氨母管设有总调节阀和总流量计并与供氨系统连接，各调节阀和流量计分别与自动控制单元连接；压差变送器将每个矩阵单元正、负压测量管测量的压差信号转换成烟气流量信号输出给自动控制单元，自动控制单元根据每个矩阵单元烟气流量控制喷气控制单元总调节阀和每个矩阵单元的调节阀，从而控制每个矩阵单元喷氨量。

2.根据权利要求1所述燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置，其特征是：喷氨控制单元还包括辅调支管，辅调支管作为喷氨补充结构布置在矩阵单元相邻行或相邻列中间，辅调支管对应两邻行或相邻列的每个矩阵单元设有喷头，辅调支管经调节阀和流量计与供氨母管连接。

3.根据权利要求2所述燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置，其特征是：烟气流量测量单元和喷氨控制单元就近布置。

4.根据权利要求1所述燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置，其特征是：烟气流量测量单元每个矩阵单元的测点位于矩阵中心。

5.根据权利要求1-4任一所述燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置，其特征是：所述自动控制系统是DCS系统或者PLC系统。

6.根据权利要求5所述燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置，其特征是：烟气流量测量单元中每两个相邻矩阵单元设置一组正、负压测量管，正、负压测量管两端分别测量一个矩阵单元的正、负压力，正、负压测量管分别经正压、负压引压管连接至压差变送器。

7.根据权利要求6所述燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置，其特征是：主调支管的支管尺寸选用DN100~DN400mm。

8.根据权利要求7所述燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置，其特征是：辅调支管的支管尺寸选用DN20~DN50mm。

9.根据权利要求6所述燃煤电站脱硝流场测量及喷氨均布控制装置，其特征是：烟气流量测量单元中正、负压测量管上设置角钢，并通过固定支架设置在烟道内。