CN209387613U - 便携式喷氨调平智能测量分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及便携式喷氨调平智能测量分析系统，包括两组多路烟气取样枪（1）和两个多路切换箱（3），两组多路烟气取样枪（1）分别布置于SCR脱硝系统出口两侧烟道的测孔内，两个多路切换箱（3）分别布置在SCR脱硝系统出口两侧烟道的中部，两组多路烟气取样枪（1）分别与两个多路切换箱（3）相连接，包括抽气预处理箱（4）、烟气分析仪（5）、控制分析系统（6），两个多路切换箱（3）与抽气预处理箱（4）相连接，抽气预处理箱（4）与烟气分析仪（5）相连接，控制分析系统（6）分别与两个多路切换箱（3）、抽气预处理箱（4）、烟气分析仪（5）无线连接。本实用新型可实现远程操作、资源共享，现场组装及拆卸方便，不需要长期维护。

Description

便携式喷氨调平智能测量分析系统

技术领域

本实用新型涉及一种燃煤锅炉SCR脱硝装置喷氨调平优化试验装置，尤其涉及一种便携式喷氨调平智能测量分析系统。

背景技术

火电厂等大型燃煤锅炉为达到氮氧化物（NOx）环保超低排放要求，绝大多数都安装了选择性催化还原（SCR）脱硝装置。SCR技术的关键是反应器内氨氮比（NH3与NOx浓度比）分配均匀，否则会造成反应器出口局部氨逃逸（反应剩余的NH3）过高，脱硝系统性能降低，催化剂老化加快。而氨逃逸过高会造成烟道下游设备出现硫酸氢铵沉积堵灰，造成空预器压差大、除尘器阻力大、风机叶片卡涩等技术问题，严重影响锅炉设备的安全经济运行。

喷氨调平是减少SCR反应器出口局部氨逃逸的必要工作，其技术要点是：在反应器出口烟道通过网格法测量NOx浓度，根据其分布偏差，对应调整反应器入口喷氨格栅（AIG）各个喷氨手动门，改变反应器入口截面各处氨氮比，最终使反应器出口NOx分布相对标准偏差最小。目前喷氨调平的技术方案包括人工调整和在线调整两种类型。

现有的人工调整技术方案主要存在以下不足：①效率低、操作耗时长，测点切换、表计读数、调整计算都由人工进行，单侧反应器出口测量一次耗时2小时以上，全部试验完成需7-10天；②存在安全风险，测点更换需人工挪动烟气动取样枪，取样器工作温度300℃以上，安全防护要求高；③试验收费高、调整不及时，试验必须由有经验的专业人员进行，电厂不能自主开展。通常喷氨调平优化工作至少每半年应进行一次，但由于上述原因导致其实际调整次数普遍不足。

现有的在线调整技术方案是通过加装在线仪表、远控喷氨调整门等实现的在线NOx均匀性检测和喷氨调整，其主要存在以下技术问题：①设备系统不具备通用性，只适用于一台火电机组固定安装；②部分技术方案通过数值模拟分析进行优化调整，而简化的数值模拟边界条件与实际情况偏差较大，因此喷氨调平的技术效果无法保证；③现有技术方案需测量SCR入口和出口两个位置的数据，需配置多台测量仪表，因而造成总体设备系统复杂，设备投资高，校准、维护工作量大的技术缺陷。

专利号为ZL201210001456.0的中国发明专利公开了一种用于选择性催化还原脱硝装置中具有分区调节功能的双层喷氨格栅。针对现有喷氨格栅烟道截面上氨分布极不均匀、影响脱硝效率并造成氨逃逸率增大等问题，该发明将烟道截面等分为2个分区，由上喷氨格栅和下喷氨格栅各承担1个分区（即1/2烟道截面积）的喷氨功能，根据2个分区烟道截面烟气流速的分布规律和烟气中NOx浓度的不同，通过喷氨调节阀调节和控制每个分区的喷氨量，使喷氨量在烟道截面上分区可调，优化了氨和烟气中氮氧化物的均匀混合效果，提高了脱硝效率，并有效降低了氨逃逸率。该发明对烟气中氮氧化物和氨的均匀混合效果好，提高了脱硝效率，并有效降低了氨逃逸率，适用于燃煤、冶金和化工等工业的NOx选择性催化还原脱硝装置。但该发明仅提供了喷氨格栅的空间结构布置，并未涉及如何解决对喷氨均匀效果的检测和各个喷氨门开度调整的技术问题，因此仍需改进。

专利号为ZL201710545499.8的中国发明专利公开了一种选择性催化还原脱硝装置及其喷氨优化方法，其中，该方法包括模拟脱硝装置烟气流动过程，获得脱硝装置内烟气流动和组分输运特性，基于脱硝装置内氨氮的组分输运特性分析催化剂上方截面氨氮分布的不均匀性；基于脱硝装置氨氮分布的不均匀性分析结果，根据氨氮浓度分布、喷氨格栅分区情况以及各喷氨口速度，基于负反馈迭代法计算出各喷氨口的最佳喷氨量。该发明基于负反馈迭代的喷氨优化调整方案，快速、高效地改善了催化剂上方截面的氨氮分布不均现象，提高了脱硝装置的脱硝效率，降低了脱硝装置的氨逃逸率。但该发明所采用的涉及数值模拟技术方案会因现场设备工况条件的变化而造成测量数据存在较大的误差或偏差，同时也未实际测量脱硝出口NOx的均匀性，因此其最终的优化效果由于无法得到验证而不能实现，仍需改进。

实用新型内容

为了解决上述现有用于选择性催化还原脱硝装置中具有分区调节功能的双层喷氨格栅和选择性催化还原脱硝装置存在的技术缺陷，本发明针对现有燃煤锅炉SCR喷氨调平技术方案存在的人工调整效率低、自动调平设备系统复杂等技术问题，提供一种便携式、通用性强的喷氨调平自动测量分析设备。本实用新型采用的技术方案具体如下：

便携式喷氨调平智能测量分析系统，包括两组多路烟气取样枪和两个多路切换箱，所述两组多路烟气取样枪分别布置于SCR脱硝系统出口两侧的A侧烟道和B侧烟道的测孔内，所述两个多路切换箱分别布置在SCR脱硝系统出口两侧的A侧烟道和B侧烟道的中部，所述两组多路烟气取样枪出口通过软管分别与所述两个多路切换箱入口相连接，包括抽气预处理箱、烟气分析仪、控制分析系统，所述两个多路切换箱出口通过软管与所述抽气预处理箱入口相连接，所述抽气预处理箱出口与所述烟气分析仪相连接，所述控制分析系统分别与所述两个多路切换箱、抽气预处理箱、烟气分析仪无线连接。

优选的是，所述多路烟气取样枪包括若干只烟气取样枪，每只所述烟气取样枪包括两个独立的烟气取样管，每只所述烟气取样枪采用两根不锈钢管并列焊接制成，所述两根不锈钢管长度分别为烟道截面深度的1/4和3/4，每只所述烟气取样枪的两个出口外形分别采用直管和弯管。

在上述任一方案中优选的是，所述若干只烟气取样枪的实际设置数量与SCR反应器出口在现场安装的试验预留测孔的数量相同。

在上述任一方案中优选的是，所述控制分析系统包括测量模块、喷氨门开度调整量自动计算模块、测量数据汇总分析模块，所述测量模块与所述喷氨门开度调整量自动计算模块相连接，所述喷氨门开度调整量自动计算模块与所述测量数据汇总分析模块相连接。

在上述任一方案中优选的是，采用SCR脱硝系统出口两侧的A侧烟道和B侧烟道轮流巡测工作程序。

在上述任一方案中优选的是，采用一台所述烟气分析仪。

在上述任一方案中优选的是，所述多路切换箱内部设置有多路切换组件，所述多路切换组件包括多路电磁阀或者多路阀门。

在上述任一方案中优选的是，采用一个所述抽气预处理箱，所述抽气预处理箱内部设置有粉尘过滤器。

在上述任一方案中优选的是，所述抽气预处理箱内部设置有干燥过滤器。

在上述任一方案中优选的是，所述抽气预处理箱内部设置有真空抽气泵。

在上述任一方案中优选的是，所述抽气预处理箱内部设置有流量计。

在上述任一方案中优选的是，所述抽气预处理箱内部设置有工作指示灯。

在上述任一方案中优选的是，所述抽气预处理箱内部设置有无线控制模块。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：与现有燃煤锅炉SCR喷氨调平在线调整技术方案相比，本实用新型通过设置多路烟气取样枪、单台烟气分析仪、控制分析系统实现远程操作控制，200米范围内可实现遥控操作，工作人员可远程指挥系统工作，减少了人员体力消耗，提高了工作效率，工作人员可在SCR入口AIG手动门处，向SCR出口布置的本测量分析系统发送指令，获取SCR出口测量结果和AIG手动门调整分析结果，并在本地完成手动门的调整。同时本测量分析系统更加简化且设备通用性强。与现有人工喷氨调平技术方案相比，本实用新型通过采用SCR脱硝系统出口两侧烟道轮流巡测工作程序，实现自动巡测功能，减少调整中间的等待时间，通常SCR反应器出口烟道分为AB两侧，在调整AIG手动门开度后需等待20分钟以上才能测量检测调整效果，通过设置的两侧烟道轮流巡测和调整工作程序，充分利用调整中间的等待时间能够完成另一侧烟道的数据测量，进一步节省工作时间。同时在控制分析系统中设置喷氨门开度调整量自动计算模块、测量数据汇总分析模块，实现喷氨门开度调整量的自动计算功能，每次烟道单侧巡测完毕，控制分析系统根据测量结果，给出AIG手动门需调整的阀门编号和开度定量调整值，从而替代现有的人工模糊计算。同时，控制分析系统还可对多次巡测值、调整值进行汇总分析，按试验报告形式生成试验报告文档，实现自动生成试验报告功能，从而自动完成喷氨调平工作过程，进一步提高喷氨调平优化试验的工作效率和安全可靠性，大幅减少工作时间和人工消耗，并能有效消除人工移动高温烟气取样枪时存在的安全风险。相比人工喷氨调平试验，本实用新型能够将试验时间由现有的七天左右减少至两天以内。本实用新型将现有复杂的试验操作工作过程改进为系统的自动功能，因此现场生产人员只需经简单操作培训后即可自主开展喷氨调平优化试验，进而通过试验结果有针对性的及时改进燃煤锅炉设备运行性能。本实用新型可实现资源共享，进一步减少投资，本实用新型的一套设备即可满足多台燃煤锅炉机组的喷氨调平优化试验需求。本实用新型的结构组件少，烟气分析仪器、烟气预处理箱只需设置一台，各个结构组件之间采用无线连接，连接简单且不易出现传输故障，对多路切换箱、抽气预处理箱进行轻量化设计，以方便搬运，本测量分析系统的各个部件现场组装、拆卸方便，不需要长期维护。

附图说明

图1为本实用新型的便携式喷氨调平智能测量分析系统一优选实施例的结构示意图。

图2为本实用新型的便携式喷氨调平智能测量分析系统中多路烟气取样枪的一优选实施例的结构示意图。

附图标记说明：

1多路烟气取样枪；2软管；3多路切换箱；4抽气预处理箱；5烟气分析仪；6控制分析系统；7A侧烟道；8B侧烟道。

具体实施方式

下面结合图1、2详细描述所述便携式喷氨调平智能测量分析系统的技术方案：

便携式喷氨调平智能测量分析系统，包括两组多路烟气取样枪1和两个多路切换箱3，两组多路烟气取样枪1分别布置于SCR脱硝系统出口两侧的A侧烟道7和B侧烟道8的测孔内，两个多路切换箱3分别布置在SCR脱硝系统出口两侧的A侧烟道7和B侧烟道8的中部，两组多路烟气取样枪1出口通过软管2分别与两个多路切换箱3入口相连接，包括抽气预处理箱4、烟气分析仪5、控制分析系统6，两个多路切换箱3出口通过软管2与抽气预处理箱4入口相连接，抽气预处理箱4出口与烟气分析仪5相连接，控制分析系统6分别与两个多路切换箱3、抽气预处理箱4、烟气分析仪5无线连接。控制分析系统6通过无线连接对两个多路切换箱3、抽气预处理箱4、烟气分析仪5进行数据传输及控制。多路烟气取样枪1包括若干只烟气取样枪，每只所述烟气取样枪包括两个独立的烟气取样管，每只所述烟气取样枪采用两根不锈钢管并列焊接制成，所述两根不锈钢管长度分别为烟道截面深度的1/4和3/4，每只所述烟气取样枪的两个出口外形分别采用直管和弯管。所述若干只烟气取样枪的实际设置数量与SCR反应器出口在现场安装的试验预留测孔的数量相同。控制分析系统6包括测量模块、喷氨门开度调整量自动计算模块、测量数据汇总分析模块，所述测量模块与所述喷氨门开度调整量自动计算模块相连接，所述喷氨门开度调整量自动计算模块与所述测量数据汇总分析模块相连接。采用SCR脱硝系统出口两侧的A侧烟道7和B侧烟道8轮流巡测工作程序。优选采用一台烟气分析仪5，其能准确反映不同测量位置NOx浓度大小的相对高低，进一步减少校准及维护工作量，与现有配置有多台测量设备的喷氨调平系统相比经济性更优。多路切换箱3内部设置有多路切换组件，所述多路切换组件可根据烟气温度和成分设置多路电磁阀或者多路阀门，多路切换箱3按控制指令在多路入口管路中选取相应的管路连通出口。优选采用一个抽气预处理箱4，抽气预处理箱4内部设置有粉尘过滤器、干燥过滤器、真空抽气泵、流量计、工作指示灯、无线控制模块。

本实用新型的工作原理：多路烟气取样枪1从烟道截面不同位置抽取烟气，烟气经烟气软管2输送至多路切换箱3，多路切换箱3按控制指令选取一路烟气通路接通，抽气预处理箱4提供抽气动力并对烟气进行过滤、除湿，烟气分析仪5分析烟气中NOx和O₂的浓度值并将分析数据传送至控制分析系统6，控制分析系统6按设定程序对多路切换箱3、抽气预处理箱4、烟气分析仪5进行自动控制，完成多点数据巡测、数据记录、数据分析、调整值计算，以上过程按指令经多次进行并记录，最后自动生成优化调整试验报告。同时，本实用新型具有自动巡测功能，在控制系统测量程序中设定测量位置、顺序、单点测量值合理性判据；测量过程中，某一点测量值满足合理性判据后，记录该点测量值，控制系统发下一路测量指令，多路切换装置按指令切换测量点通路，控制系统在完成指定通路逐个测量后，自动生成指定测量点的本次巡测分析结果，包括各点值数据列表、分布图形、测量值的平均值、标准偏差、相对标准偏差。

本实用新型通过设置多路烟气取样枪1、单台烟气分析仪5、控制分析系统6实现远程操作控制，200米范围内可实现遥控操作，工作人员可远程指挥系统工作，减少了人员体力消耗，提高了工作效率，工作人员可在SCR入口AIG手动门处，向SCR出口布置的本测量分析系统发送指令，获取SCR出口测量结果和AIG手动门调整分析结果，并在本地完成手动门的调整。本实用新型通过采用SCR脱硝系统出口两侧烟道轮流巡测工作程序，实现自动巡测功能，减少调整中间的等待时间，通常SCR反应器出口烟道分为AB两侧，在调整AIG手动门开度后需等待20分钟以上才能测量检测调整效果，通过设置的两侧烟道轮流巡测和调整工作程序，充分利用调整中间的等待时间能够完成另一侧烟道的数据测量，进一步节省工作时间。同时在控制分析系统中设置喷氨门开度调整量自动计算模块、测量数据汇总分析模块，实现喷氨门开度调整量的自动计算功能，每次烟道单侧巡测完毕，控制分析系统根据测量结果，给出AIG手动门需调整的阀门编号和开度定量调整值，从而替代现有的人工模糊计算。同时，控制分析系统还可对多次巡测值、调整值进行汇总分析，按试验报告形式生成试验报告文档，实现自动生成试验报告功能，从而自动完成喷氨调平工作过程，进一步提高喷氨调平优化试验的工作效率和安全可靠性，大幅减少工作时间和人工消耗，并能有效消除人工移动高温烟气取样枪时存在的安全风险。相比人工喷氨调平试验，本实用新型能够将试验时间由现有的七天左右减少至两天以内。本实用新型将现有复杂的试验操作工作过程改进为系统的自动功能，因此现场生产人员只需经简单操作培训后即可自主开展喷氨调平优化试验，进而通过试验结果有针对性的及时改进燃煤锅炉设备运行性能。本实用新型可实现资源共享，进一步减少投资，本实用新型的一套设备即可满足多台燃煤锅炉机组的喷氨调平优化试验需求。本实用新型的结构组件少，烟气分析仪器、烟气预处理箱只需设置一台，各个结构组件之间采用无线连接，连接简单且不易出现传输故障，对多路切换箱、抽气预处理箱进行轻量化设计，以方便搬运，本测量分析系统的各个部件现场组装、拆卸方便，不需要长期维护。

所述实施例仅为优选的技术方案，其中所涉及的各个组成部件以及连接关系并不限于所描述的以上这种实施方案，所述优选方案中的各个组成部件的设置以及连接关系可以进行任意的排列组合并形成完整的技术方案。

Claims (13)

1.便携式喷氨调平智能测量分析系统，包括两组多路烟气取样枪（1）和两个多路切换箱（3），两组多路烟气取样枪（1）分别布置于SCR脱硝系统出口两侧的A侧烟道（7）和B侧烟道（8）的测孔内，两个多路切换箱（3）分别布置在SCR脱硝系统出口两侧的A侧烟道（7）和B侧烟道（8）的中部，两组多路烟气取样枪（1）出口通过软管（2）分别与两个多路切换箱（3）入口相连接，其特征在于，包括抽气预处理箱（4）、烟气分析仪（5）、控制分析系统（6），两个多路切换箱（3）出口通过软管（2）与抽气预处理箱（4）入口相连接，抽气预处理箱（4）出口与烟气分析仪（5）相连接，控制分析系统（6）分别与两个多路切换箱（3）、抽气预处理箱（4）、烟气分析仪（5）无线连接。

2.如权利要求1所述的便携式喷氨调平智能测量分析系统，其特征在于，多路烟气取样枪（1）包括若干只烟气取样枪，每只所述烟气取样枪包括两个独立的烟气取样管，每只所述烟气取样枪采用两根不锈钢管并列焊接制成，所述两根不锈钢管长度分别为烟道截面深度的1/4和3/4，每只所述烟气取样枪的两个出口外形分别采用直管和弯管。

3.如权利要求2所述的便携式喷氨调平智能测量分析系统，其特征在于，所述若干只烟气取样枪的实际设置数量与SCR反应器出口在现场安装的试验预留测孔的数量相同。

4.如权利要求1所述的便携式喷氨调平智能测量分析系统，其特征在于，控制分析系统（6）包括测量模块、喷氨门开度调整量自动计算模块、测量数据汇总分析模块，所述测量模块与所述喷氨门开度调整量自动计算模块相连接，所述喷氨门开度调整量自动计算模块与所述测量数据汇总分析模块相连接。

5.如权利要求1所述的便携式喷氨调平智能测量分析系统，其特征在于，采用SCR脱硝系统出口两侧的A侧烟道（7）和B侧烟道（8）轮流巡测工作程序。

6.如权利要求1所述的便携式喷氨调平智能测量分析系统，其特征在于，采用一台烟气分析仪（5）。

7.如权利要求1所述的便携式喷氨调平智能测量分析系统，其特征在于，多路切换箱（3）内部设置有多路切换组件，所述多路切换组件包括多路电磁阀或者多路阀门。

8.如权利要求1所述的便携式喷氨调平智能测量分析系统，其特征在于，采用一个抽气预处理箱（4），抽气预处理箱（4）内部设置有粉尘过滤器。

9.如权利要求8所述的便携式喷氨调平智能测量分析系统，其特征在于，抽气预处理箱（4）内部设置有干燥过滤器。

10.如权利要求8所述的便携式喷氨调平智能测量分析系统，其特征在于，抽气预处理箱（4）内部设置有真空抽气泵。

11.如权利要求8所述的便携式喷氨调平智能测量分析系统，其特征在于，抽气预处理箱（4）内部设置有流量计。

12.如权利要求8所述的便携式喷氨调平智能测量分析系统，其特征在于，抽气预处理箱（4）内部设置有工作指示灯。

13.如权利要求8所述的便携式喷氨调平智能测量分析系统，其特征在于，抽气预处理箱（4）内部设置有无线控制模块。