CN208092007U - 一种火电机组可插拔、多元化接口式co2监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种火电机组可插拔、多元化接口式CO2监测系统,由接口模块、伴热管线、三通自动调阀、标定三通电磁阀、压力传感器、流量计、湿度报警过滤单元、仪表滤芯和CO2检测单元组成,与江苏省内所有燃煤机组烟囱排口冷干法CEMS系统相兼容,具备预警和自动调节功能,实时监测样气流量、压力、湿度等参数,通过PLC模块智能调节进入CO2分析仪及排空的烟气量的比例。多元化的接口模块能在CEMS系统不停运的状态下就能完成对接,具备在线式热插拔功能;伴热管线的长度可根据CEMS机柜与CO2监测系统的距离而定,确保烟气在传输过程中不结露。系统具备独立的标定系统,可根据仪表运行状况随时进行校验,且不会影响到CEMS系统。
Description
技术领域
本实用新型属于燃煤发电机组节能减排烟气组份分析系统领域,具体涉及一种火电机组可插拔、多元化接口式CO2监测系统,可兼容多种CEMS集成商的CO2监测系统,支持热插拔功能。
背景技术
为了推进江苏省电力行业碳排放交易工作,2017年4月江苏省能监办专员在调研汇报会上提出了“碳排放监控工作应先做好试点,积累经验,及时发现、分析、解决问题,起到示范和引导作用”的要求。根据要求,公司成立碳排放监控系统建设项目组,开展省域火电企业碳排放量化监测与评估系统建设工作。系统旨在对火电机组碳排放全过程进行实时在线监测,通过连续排放监测的方式进行自动化的温室气体排放数据收集,减少人工干预,提高温室气体核算过程中的准确性;在此基础上,建立火电机组碳排放核算模型,对火电机组二氧化碳排放量进行在线量化计算和统计分析,为相关政府部门掌握火电企业二氧化碳排放情况、开展火电企业碳排放报告和核查提供业务平台,为开展火电企业碳交易、制定碳减排目标、分配碳排放配额提供数据支撑。
通过安装监测仪表、设备,如烟气排放连续监测系统CEMS,并按照相关技术规范的要求测量和记录排放烟气中CO2的浓度、烟气量等主要参数数据,从而计算单个电力企业的CO2排放量。实测法计算结果准确性较高,而且江苏省内135MW及以上燃煤机组都在烟囱上装有CEMS系统,测量参数包括烟气流速、压力、温度、湿度等,只需增加测量CO2浓度的系统即可用于计算机组二氧化碳排放量。因此,可以将CEMS系统的尾气引入至CO2监测系统内进行测量。同时为了确保CO2监测系统不会影响到CEMS系统的正常运行,需加装压力、流量等测点对样气状态进行实时监控。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中的不足,提供一种火电机组可插拔、多元化接口式CO2监测系统。
为实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:
一种火电机组可插拔、多元化接口式CO2监测系统,其特征在于,包括:烟囱排口CEMS机柜、接口模块、伴热管线、三通自动调阀、标定三通电磁阀、压力传感器、流量计、湿度报警过滤单元、酸雾过滤器、仪表滤芯和CO2检测单元;烟囱排口CEMS机柜通过接口模块连接至伴热管线,烟气通过伴热管线进行传输,伴热管线连接至三通自动调阀,三通自动调阀用于调节进入CO2检测单元的烟气量以及事故状态下的紧急排空,三通自动调阀连接至标定三通电磁阀,标定三通电磁阀用于切换进入CO2检测单元的气体种类,标定三通电磁阀依次串联有压力传感器、流量计和湿度报警过滤单元,压力传感器用于测量进入CO2检测单元的烟气压力,流量计用于测量进入CO2检测单元的烟气流量值,湿度报警过滤单元由滤芯及湿度报警器两部分组成,湿度报警过滤单元依次串联有酸雾过滤器和仪表滤芯,酸雾过滤器吸收烟气中的酸性气体,仪表滤芯阻止颗粒及CEMS预处理中未能除去的剩余水气进入CO2检测单元,仪表滤芯连接至CO2检测单元。
为优化上述技术方案,采取的具体措施还包括:
接口模块和伴热管线之间安装有压力传感器。
伴热管线温度设定在120℃,采用恒温控制,温度浮动在1℃以内。
三通自动调阀采用质量流量控制调阀,量程为0-10L/min,精度为0.1mL/min,通过编程口进行逻辑控制设定,或者通过PLC模块AO输出控制阀门开度来调节进气量与排空量的比例。
当标定三通电磁阀动作时,切断样气气路,同时标气气路打开,零气或量程气通过标定三通电磁阀进入CO2检测单元,对CO2检测单元进行定期校准或者仪表漂移检查;当标定信号发出时,三通自动调阀打开,将烟气直接排空。
压力传感器实时采集烟气压力,流量计实时采集流量值,当烟气压力和烟气流量值中任一值高于或者低于预设值时,系统控制三通自动调节阀调节烟气参数值。
湿度报警过滤单元的滤芯采用玻璃纤维制成,湿度报警器基于光学原理。
酸雾过滤器内部由玻璃纤维及矿石粉末填充而成。
本实用新型的有益效果是:对火电机组碳排放全过程进行实时在线监测,通过连续排放监测的方式进行自动化的温室气体排放数据收集,减少人工干预,提高温室气体核算过程中的准确性,同时确保CO2监测系统不会影响到CEMS系统的正常运行。
附图说明
图1为本实用新型的系统流程图。
图2为本实用新型的外形示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型。
如图1、图2所示的火电机组可插拔、多元化接口式CO2监测系统,包括接口模块、伴热管线、三通自动调节阀、标定三通电磁阀、压力传感器、流量计、湿度报警过滤单元、仪表滤芯、CO2检测单元(即CO2分析仪)、标定单元、废气排空单元、检测机柜等。除伴热管线及接口模块外,其余设备均安装在预制机柜内。考虑到省内大部分电厂CEMS小屋空间有限,特将机柜尺寸控制在1200mm*800 mm *600 mm,整套系统功率约3kW,独立供电,无需反吹,具有单独的标定单元及故障诊断系统,最终测量的CO2浓度值通过信号分配器输出至环保数据采集终端。
该系统是在调研江苏省内主流烟囱排口CEMS系统的基础上研制而成,江苏省内绝大多数火电机组CEMS系统采用冷干法测量原理,烟气从烟道或者烟囱处抽至CEMS系统内进行分析,多余的废气及尾气直接对空排放,各个CEMS集成商预留的排空方式及排空接口都不相同。接口模块配有多种规格型号的接口,便于与各种CEMS系统相连接。为防止烟气从CEMS进入到接口模块内降温结露,特意在接口模块内部加装加热模块,对内部进行加热保温,确保不结露。图1中接口模块配有Ф6、Ф8及Ф10三种管径的终端接头及控制阀门,根据不同的CEMS厂商选择不同的通道,最终与伴热管线相连接。
由于CEMS机柜与CO2监测系统机柜之间有一段距离(2-3米),如果用裸露的四氟管连接,烟气在传输过程中遇到降温后冷凝,易产生水气,影响测试结果,甚至会损坏仪表。采用伴热管线作为烟气在CEMS系统与CO2监测系统之间传输的介质,有效地解决了这一问题,能确保烟气组份完整不丢失。伴热管线温度设定在120℃,采用恒温控制,温度浮动在1℃以内,完全确保烟气温度高于其露点值。
烟气经过伴热管线从CEMS机柜流向CO2检测机柜中,伴热管线的另一端与CO2机柜的三通自动调节阀相连接。该三通自动调节阀用于调节进入CO2分析仪的烟气量以及事故状况下的紧急排空,采用质量流量控制调阀,量程0-10L/min,精度可达0.1mL/min,可通过编程口对其进行逻辑控制设定,或者通过PLC模块AO输出控制阀门开度来调节进气量与排空量的比例。
三通自动调节阀后面连接标定三通电磁阀,用于切换进入CO2分析仪的气体种类,当电磁阀动作时,切断样气气路,同时标气气路打开,零气(N2)或量程气(CO2标准气)通过电磁阀进入CO2分析仪,此时可对CO2分析仪进行定期校准或者仪表漂移检查。由于被测烟气气路被切断,导致CEMS系统的排空气压变大,最终影响CEMS系统烟气污染物数据的测量结果,所以当标定信号发出时,前面的三通自动调节阀会打开,将烟气直接排空,确保CEMS系统的稳定运行。
标定三通电磁阀后面串联三个传感器:压力传感器、流量计以及湿度报警过滤单元,用于确保分析仪所测数据准确可靠。压力传感器和流量计分别实时采集进入CO2监测系统烟气的压力、流量值,当某个参数值高于或者低于预设值(PID)时,系统会通过PLC模块自动计算出调制指令,控制三通自动调节阀来调节烟气参数值,确保CO2监测系统的投运不影响到CEMS系统的正常工作。
压力传感器用于测量进入CO2分析仪的烟气压力,ABB分析仪EL3020进气压力范围为600~1250hPa,所以当压力值大于1250hPa时,系统发出高压告警,提示此时CO2仪表所示浓度无法反映真实值;当压力值高于1450hPa而烟气流量低于20 L/min时,说明CO2分析仪内部气路出现堵塞,导致烟气压力变高,此时系统将会自动开启三通自动调节阀,同时打开标定三通电磁阀,提示工作人员进行维护。
流量计用于测量进入CO2分析仪的烟气流量值,要确保ABB分析仪EL3020测量准确,需要的烟气量必须控制在40~80L/h。当烟气量超过80L/h时,三通自动调节阀调大开度,将多余的气体对外排空;当烟气量小于40L/h时,三通自动调节阀调小开度,减少排空量,保证进入分析仪的样气流量在60L/h左右。
湿度报警过滤单元由滤芯及湿度报警器两部分组成,滤芯采用玻璃纤维制成,能滤去0.1微米以上的灰尘;湿度报警器基于光学原理,其灵敏度可以通过传感器来调节,优于传统的节点式报警器,当烟气冷凝产生水汽时,该装置会发出报警,系统监测到报警信号后,立即关闭三通自动调节阀,让烟气直接排空,等湿度故障排查完成后系统会再次自动投入运行。
酸雾过滤器内部由玻璃纤维及矿石粉末填充而成,能吸收烟气中大部分的SO3以及其他酸性气体,由于CO2分析仪选用非分散红外原理,烟气中一些酸性成分会影响CO2的测量,故酸雾过滤器能消除影响CO2测量的干扰组份,提高了测量的精确度。
仪表滤芯作为最后一道屏障,其主要作用就是阻止细微的颗粒及CEMS预处理中未能除去的剩余水气进入仪表。当滤芯吸附的颗粒物及水气达到饱和时,其外表面会呈现出淡黄色,此时必须及时更换滤芯。
本实用新型的CO2监测系统具有智能判断和调节功能,通过收集各项系统参数,如伴热管温度、样气压力、样气流量、湿度报警、CEMS系统故障信号等,综合计算,最终控制三通自动调节阀开度,使得仪表运行在最佳工况状态下。
需要注意的是,实用新型中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本实用新型可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本实用新型可实施的范畴。
以上仅是本实用新型的优选实施方式,本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰,应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种火电机组可插拔、多元化接口式CO2监测系统,其特征在于,包括:烟囱排口CEMS机柜、接口模块、伴热管线、三通自动调阀、标定三通电磁阀、压力传感器、流量计、湿度报警过滤单元、酸雾过滤器、仪表滤芯和CO2检测单元;烟囱排口CEMS机柜通过接口模块连接至伴热管线,烟气通过伴热管线进行传输,伴热管线连接至三通自动调阀,三通自动调阀用于调节进入CO2检测单元的烟气量以及事故状态下的紧急排空,三通自动调阀连接至标定三通电磁阀,标定三通电磁阀用于切换进入CO2检测单元的气体种类,标定三通电磁阀依次串联有压力传感器、流量计和湿度报警过滤单元,压力传感器用于测量进入CO2检测单元的烟气压力,流量计用于测量进入CO2检测单元的烟气流量值,湿度报警过滤单元由滤芯及湿度报警器两部分组成,湿度报警过滤单元依次串联有酸雾过滤器和仪表滤芯,酸雾过滤器吸收烟气中的酸性气体,仪表滤芯阻止颗粒及CEMS预处理中未能除去的剩余水气进入CO2检测单元,仪表滤芯连接至CO2检测单元。
2.如权利要求1所述的一种火电机组可插拔、多元化接口式CO2监测系统,其特征在于:接口模块和伴热管线之间安装有压力传感器。
3.如权利要求1所述的一种火电机组可插拔、多元化接口式CO2监测系统,其特征在于:伴热管线温度设定在120℃,采用恒温控制,温度浮动在1℃以内。
4.如权利要求1所述的一种火电机组可插拔、多元化接口式CO2监测系统,其特征在于:三通自动调阀采用质量流量控制调阀,量程为0-10L/min,精度为0.1mL/min,通过编程口进行逻辑控制设定,或者通过PLC模块AO输出控制阀门开度来调节进气量与排空量的比例。
5.如权利要求1所述的一种火电机组可插拔、多元化接口式CO2监测系统,其特征在于:当标定三通电磁阀动作时,切断样气气路,同时标气气路打开,零气或量程气通过标定三通电磁阀进入CO2检测单元,对CO2检测单元进行定期校准或者仪表漂移检查;当标定信号发出时,三通自动调阀打开,将烟气直接排空。
6.如权利要求1所述的一种火电机组可插拔、多元化接口式CO2监测系统,其特征在于:压力传感器实时采集烟气压力,流量计实时采集流量值,当烟气压力和烟气流量值中任一值高于或者低于预设值时,系统控制三通自动调节阀调节烟气参数值。
7.如权利要求1所述的一种火电机组可插拔、多元化接口式CO2监测系统,其特征在于:湿度报警过滤单元的滤芯采用玻璃纤维制成,湿度报警器基于光学原理。
8.如权利要求1所述的一种火电机组可插拔、多元化接口式CO2监测系统,其特征在于:酸雾过滤器内部由玻璃纤维及矿石粉末填充而成。
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---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
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