CN207928976U - 一种具有前馈测量环节的scr脱硝喷氨调控系统 - Google Patents

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郭洪斌
程磊
赵静涛
周正
刘俊州
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本实用新型涉及一种具有前馈测量环节的SCR脱硝喷氨调控系统，包括SCR反应区、工业控制计算机、并列设置在烟气入口处的两个以上的喷氨格栅；每个喷氨格栅相连的喷氨支管上安装一个电控调节阀，各喷氨格栅通过安装电控调节阀的喷氨支管与喷氨母管连接，工业控制计算机控制各电控调节阀；还包括监测主机、在烟气入口处并列设置的与喷氨格栅相同数量的用于检测烟气浓度的烟气入口测量单元和烟气出口处与喷氨格栅相同数量的用于检测烟气浓度的烟气出口测量单元；监测主机分别与烟气入口测量单元、烟气出口测量单元和工业控制计算机连接。本实用新型能够解决现有技术中在自动控制中由于NOX浓度场的不均匀而造成氨局部过喷，进而导致空预器堵塞的问题。

Description

一种具有前馈测量环节的SCR脱硝喷氨调控系统
技术领域
本实用新型属于燃煤发电污染物排放处理领域，具体涉及一种具有前馈测量环节的SCR脱硝喷氨调控系统。
背景技术
氮氧化物(NOX)主要是由燃煤发电产生的一种污染物，危害很大。烟气选择性催化还原脱硝装置(SCR)是各大火电厂治理污染物的重要环保设施，原理是在催化剂作用下，通过喷射还原剂NH3在290至400℃下有选择地将NO和NO2还原成N2，使锅炉排放烟气中的NOX含量符合环保要求，其主要化学反应方程式为：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2O。SCR脱硝存在一个最佳NH3/NOX摩尔比，相应的反应物比例下脱硝效率达到最高，且副反应少、氨逃逸率低。NH3不足时，即没有足够的还原剂与NOX反应，脱硝效率低，排放易超标；NH3过量时，会发生NH3氧化等一系列副反应，还原剂消耗量增大，氨逃逸率升高，由于燃煤锅炉燃烧过程中会产生少量的SO3，因此会在空预器发成NH4HSO4沉淀，这些沉淀物能够腐蚀和污染空气预热器等设备，所以喷氨量的控制，将直接影响到脱硝的效率，影响氮氧化物(NOX)及逃逸氨的达标排放，并会影响到催化剂的使用寿命，从而影响整体的脱硝运行成本。
同时，由于在高温燃烧条件下，NOX主要以NO的形式存在，最初排放的NOX中NO约占95％。但是，NO在大气中极易与空气中的氧发生反应，生成NO2，故大气中NOX普遍以NO2的形式存在。因此在高温状态监测烟气中的NO含量，将能直接反映烟气的NOX排放量。
目前SCR喷氨量常见的控制策略是以脱硝出口NOX浓度为反馈信号调节、设定脱硝效率自动跟踪以及自动跟踪脱硝入口NOX浓度，调节控制的是总体喷氨量，如现有技术中在电站系统工程上公开的“燃煤电站SCR烟气脱硝喷氨自动控制方式优化，2010年7月第26卷第4期，电站系统工程，罗子湛等”的论文。此方式存在的问题在于：只能调节整个烟道内总体NH3/NOX摩尔比，不能根据实际的NOX浓度场做精细调节。但在实际运行过程中，锅炉投运的燃烧器组合方式和配风方式、负荷的波动、结构设计、设备运行工况的变化等等因素都会影响脱硝入口NOX浓度场。因此，常出现由于NOX浓度场的不均匀而造成氨局部过喷，进而导致空预器堵塞，而这种局部过喷又不可能通过自动控制进行处理。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有前馈测量环节的SCR脱硝喷氨调控系统，用以解决现有技术在自动控制中由于NOX浓度场的不均匀而造成氨局部过喷，进而导致空预器堵塞的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种具有前馈测量环节的SCR脱硝喷氨调控系统，包括以下技术方案：
系统方案一：该调控系统包括SCR反应区、工业控制计算机、并列设置在烟气入口处的两个以上的喷氨格栅；每个喷氨格栅相连的喷氨支管上安装一个电控调节阀，各喷氨格栅通过安装电控调节阀的喷氨支管与喷氨母管连接，所述工业控制计算机控制各电控调节阀；还包括监测主机、在烟气入口处并列设置的与喷氨格栅相同数量的用于检测烟气浓度的烟气入口测量单元和烟气出口处与喷氨格栅相同数量的用于检测烟气浓度的烟气出口测量单元；所述监测主机分别与烟气入口测量单元、烟气出口测量单元和工业控制计算机连接。
系统方案二：在系统方案一的基础上，所述喷氨母管上还设置有用于检测总喷氨量的氨气流量计，所述氨气流量计连接所述工业控制计算机。
系统方案三：在系统方案一的基础上，所述监测主机包括用于数据显示、数据通信、键盘输入的中央控制单元和用于计算、处理测量单元输出的浓度信号的数据处理单元。
系统方案四：在系统方案三的基础上，所述监测主机还包括激光器，所述激光器发出的激光信号经光纤分别传输至烟气入口测量单元、烟气出口测量单元。
系统方案五：在系统方案四的基础上，所述数据处理单元分别通过信号线与烟气入口测量单元、烟气出口测量单元连接。
系统方案六：在系统方案五的基础上，所述中央控制单元分别与数据处理单元、激光器连接。
系统方案七、八、九、十、十一：分别对应在系统方案一、二、三、四、五的基础上，所述烟气入口测量单元为用于检测未进行SCR催化前的烟气浓度的NO测量单元；所述烟气出口测量单元为用于检测SCR反应后的烟气浓度的NH3和NO二合一的测量单元。
本实用新型的有益效果为：本实用新型中的调控系统可以随着运行工况的不断变化，连续实时的通过远程控制各喷氨支管调节阀开度进而调节NH3/NOX摩尔比沿烟道宽度和深度方向上的分布，从而很好的解决由于NOX浓度场的不均匀而造成氨局部过喷，进而导致空预器堵塞的问题。
同时，本实用新型通过准确地测量高温状态下烟气中的NO含量来反映烟气的NOX排放量，降低了系统的成本。
附图说明
图1是本实用新型的具有前馈测量环节的喷氨调控系统。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步介绍。
图1为本实用新型的前馈测量的喷氨调控系统；该系统包括并列设置在烟气入口处的四个喷氨格栅1、每个喷氨格栅相连的喷氨支管上安装的电控调节阀2、SCR反应区3、在烟气入口处并列设置的与喷氨格栅相同数量的用于检测烟气浓度的烟气入口测量单元4和烟气出口处与喷氨格栅相同数量的用于检测烟气浓度的烟气出口测量单元5；监测主机6、工业控制计算机7，安装电控调节阀2的每个喷氨支管与喷氨母管8连接，工业控制计算机7连接并控制各电控调节阀2；监测主机6分别与烟气入口测量单元4、烟气出口测量单元5和工业控制计算机连接7。其中，各喷氨格栅1安装在SCR反应区3的上游位置。
其中，监测主机6安装在控制柜内，包含有中央控制单元、数据处理单元和激光器。中央控制单元分别连接据处理单元和激光器；控制激光器发射激光信号，激光信号经光纤传输至各烟气入口测量单元4和各烟气出口测量单元5；数据处理单元通过信号线接收由各测量单元输出的浓度电信号；并计算分析补偿后得出各测量单元监测烟气的真实浓度；中央控制单元负责数据显示、键盘输入和上位机的数据通信处理。
本实施例中的烟气入口测量单元4为NO测量单元，烟气出口测量单元5为NO和NH3二合一测量单元；NO测量单元、NO和NH3二合一测量单元分别通过电缆和光缆分别与监测主机中的数据处理单元、激光器相连。监测主机6通过工业总线连入工业控制计算机7，工业控制计算机7通过电缆远程控制电控调节阀2，进而控制喷氨量的多少。
同时，本实施例中在喷氨母管8上安装一氨气流量计9，用于实时监测总喷氨量，氨气流量计将监测的总喷氨量通过信号线传输至与工业控制计算机，工业控制计算机根据接收到的监测主机计算得到的各测量单元的烟气的真实浓度以及总喷氨量，来控制电控调节阀2喷氨量的多少，能够解决由于NOX浓度场的不均匀而造成氨局部过喷。
作为其他实施方式，本实用新型中喷氨格栅1、电控调节阀2以及烟气入口测量单元4、烟气出口测量单元5的个数并不局限于上述实施例中的个数；只要设置两个以上均能实现准确的原位测量。
本实施例中的NO测量单元安装在烟气进口处、NO和NH3二合一测量单元安装在烟气出口处；其都是通过固定法兰安装在烟道单侧，采用单端插入方式。本实施例中的NO测量单元及NO和NH3二合一测量单元都包括测量气室和光电探测器；测量气室集成在测量单元的内部，随NO测量单元、NO和NH3二合一测量单元一起插入烟道内部，能够实现连续原位测量各烟气进口处的NO以及烟气出口处的NO、NH3浓度并实时上传工业控制计算机7。测量气室采用封闭结构，在测量气室的进气窗口安装有高密度耐高温过滤器，被测气体可正常通过过滤器进入测量气室，而烟道中的飞灰被阻挡在过滤器以外。
光电探测器设置在测量气室的出射口，并将出射的光信号转换为电信号进行输出。作为其他实施方式，本实用新型中的测量气室直接输出光信号，并经光信号传输至监测主机6的数据处理单元中，再进行光信号到电信号的转换。
本实用新型的具体测量工作过程为：监测主机6中的激光器通过光纤将发射的激光信号传输至四个NO测量单元、四个NO和NH3二合一测量单元，NO测量单元、NO和NH3二合一测量单元分别将接收到的激光信号照射到测量气室，光电探测器将接收的穿透测量气室后的光信号转换为电信号，然后NO测量单元将处理后的通过信号线将其传输给监测主机6的数据处理单元；NO和NH3二合一测量单元经过信号处理分离出NH3和NO浓度信号后通过信号线将其传输给监测主机6的数据处理单元；数据处理单元将接收各烟气进口处的NO浓度和烟气出口处的NO和NH3的浓度，经计算分析并补偿后得出各测量单元NH3和NO的真实浓度；之后将处理后的数据传输至工业控制计算机7，工业控制计算机7根据上传的SCR反应区上游入口处和下游位置出口处各分区的NO和NH3浓度等实时测量的数据，进行数据分析，计算出各喷氨格栅1的最佳喷氨量并远程控制电控调节阀2实现喷氨量的多少。
以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种具有前馈测量环节的SCR脱硝喷氨调控系统，包括SCR反应区、工业控制计算机、并列设置在烟气入口处的两个以上的喷氨格栅；每个喷氨格栅相连的喷氨支管上安装一个电控调节阀，各喷氨格栅通过安装电控调节阀的喷氨支管与喷氨母管连接，所述工业控制计算机控制各电控调节阀；其特征在于，还包括监测主机、在烟气入口处并列设置的与喷氨格栅相同数量的用于检测烟气浓度的烟气入口测量单元和烟气出口处与喷氨格栅相同数量的用于检测烟气浓度的烟气出口测量单元；所述监测主机分别与烟气入口测量单元、烟气出口测量单元和工业控制计算机连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有前馈测量环节的SCR脱硝喷氨调控系统，其特征在于，所述喷氨母管上还设置有用于检测总喷氨量的氨气流量计，所述氨气流量计连接所述工业控制计算机。
3.根据权利要求1所述的一种具有前馈测量环节的SCR脱硝喷氨调控系统，其特征在于，所述监测主机包括用于数据显示、数据通信、键盘输入的中央控制单元和用于计算、处理测量单元输出的浓度信号的数据处理单元。
4.根据权利要求3所述的一种具有前馈测量环节的SCR脱硝喷氨调控系统，其特征在于，所述监测主机还包括激光器，所述激光器发出的激光信号经光纤分别传输至烟气入口测量单元、烟气出口测量单元。
5.根据权利要求4所述的一种具有前馈测量环节的SCR脱硝喷氨调控系统，其特征在于，所述数据处理单元分别通过信号线与烟气入口测量单元、烟气出口测量单元连接。
6.根据权利要求5所述的一种具有前馈测量环节的SCR脱硝喷氨调控系统，其特征在于，所述中央控制单元分别与数据处理单元、激光器连接。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种具有前馈测量环节的SCR脱硝喷氨调控系统，其特征在于，所述烟气入口测量单元为用于检测未进行SCR催化前的烟气浓度的NO测量单元；所述烟气出口测量单元为用于检测SCR反应后的烟气浓度的NH3和NO二合一的测量单元。
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