CN211955407U - 一种分区精准监测燃煤烟气氮氧化物和氨浓度脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分区精准监测燃煤烟气氮氧化物和氨浓度脱硝系统，该脱硝系统包括烟气取样检测系统、控制系统和喷氨调节系统，烟气取样检测系统包括烟气取样装置、烟气测量装置；待取样烟道截面按横向分区，各分区对应一个烟气取样装置；烟气测量装置包括测量气室、氮氧化物浓度测量装置、氨浓度测量装置；各烟气取样装置均与所述测量气室相通；测量气室与安装在现场的氮氧化物浓度测量装置、氨浓度测量装置相通。本实用新型通过分区进行烟气取样测量，同时在现场进行取样分析，缩短长距离输送至CEMS分析小间所产生的反应时间，有效解决了数据传输滞后问题。

Description

一种分区精准监测燃煤烟气氮氧化物和氨浓度脱硝系统

技术领域

本实用新型涉及一种分区精准监测燃煤烟气氮氧化物和氨浓度脱硝系统，属于电力行业环境保护领域。

背景技术

根据生态环境部公布信息，截至2018年底，全国达到超低排放限值的煤电机组约8.1亿千瓦，占全国煤电总装机容量约80％，燃煤电厂脱硝设施超低排放已经常态化。伴随着燃煤煤质复杂多变和机组负荷深度调峰等不利形势，脱硝设施在实现超低排放运行过程存在一些共性问题。一是脱硝进出口采样点多数为单点测量，经常与烟囱入口数据“倒挂”，测量数据不具有代表性。二是由于高温高尘的恶劣环境，现有的氨逃逸浓度测量不能真实反映脱硝反应器内氨浓度场。三是为了实现超低排放，由于上述两个原因导致过量喷氨，引起空预器、催化剂堵塞等问题。四是现有氮氧化物浓度测量均为抽气至CEMS小间，然后将测量数据上传至DCS系统，数据上传存在滞后，不能及时反映反应器内的实际情况。

专利CN201822233494.4提供一种将对称涡流混合喷氨系统和无动力全区域网格采样系统进行组合，并达到协同控制目的的脱硝系统，但是存在着烟气调节阀等均匀布置，对于现场空间比较紧凑的电厂来说不利于推广应用，也不利于阀门统筹调节。专利CN201910922719.3公开了一种SCR脱硝出口混合及分区烟气 NO_x浓度检测系统及其方法，公用一套CEMS进行混合烟气NO_x浓度及分区烟气NO_x浓度的检测。以上专利虽然解决了多样分区采样的问题，但是均未解决 NO_x测量数据上传时间滞后，氨逃逸浓度测量不准确等问题。

发明内容

本实用新型是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能有效解决测量数据上传滞后的问题。

为了达到上述目的，本实用新型方案如下：

一种分区精准监测燃煤烟气氮氧化物和氨浓度脱硝系统，该脱硝系统包括烟气取样检测系统、控制系统和喷氨调节系统；其中，烟气取样检测系统包括烟气取样装置、烟气测量装置；待取样烟道截面按横向分区，各分区对应设有一个所述烟气取样装置；烟气测量装置包括测量气室、氮氧化物浓度测量装置、氨浓度测量装置；各烟气取样装置分别通过对应的抽样管路与所述测量气室相通，多个抽样管路呈扇形分布，扇形的发散端朝向烟道；测量气室与安装在现场的氮氧化物浓度测量装置、氨浓度测量装置相通；所述氮氧化物浓度测量装置采用NO_x烟气分析仪。

其中，抽样管路上设有过滤器和三通气动阀；所述三通气动阀设于对应抽样管路靠近所述测量气室的一端。

各抽样管路上设置的三通气动阀按照正面、背面的次序依次布置，相邻抽样管路上设置的三通气动阀朝向相反。

各烟气取样装置深入烟道内的取样管路上均布多个取样孔。

各取样管路上设置的取样孔沿着远离测量气室的方向，孔径逐渐增大。

本实用新型脱硝系统还包括吹扫装置。

吹扫装置包括空气压缩罐和若干反吹管；反吹管的数量与抽样管路的数量一致；所述空气压缩罐通过各反吹管与对应的三通气动阀相连。

其中，控制系统包括DCS控制系统和数据采集控制系统；所述氮氧化物浓度测量装置与所述DCS控制系统和数据采集控制系统相连；所述氨浓度测量装置与DCS控制系统和数据采集控制系统相连。

测量气室通过管路与空气预热器相通，该管路上设有阀门。

数据采集控制系统与所述喷氨调节系统控制相连。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

1、本实用新型通过将烟气测量装置(氮氧化物浓度测量装置、氨浓度测量装置)安装在抽样管路末端靠近的混合测量气室处，在取样现场进行分析，缩短长距离输送至CEMS分析小间所产生的反应时间,有效解决了数据传输滞后问题。

2、本实用新型通过对烟道截面进行分区，精准测量不同区域内的NO_x和 NH₃的浓度，同时通过深入烟道内的取样管路上的取样孔的分布，并将沿远离测量气室方向的取样孔孔径进行逐渐增大的设计，对各分区的烟气取样更加精准；且不同分区测量的抽样管路呈扇形布置，实现调节阀门的集中管控，极大地节省了改造空间。

3、每个区域的测量不超过15s，测量信号经通讯方式发送至数据采集控制系统，该系统通过接收现场不同分区的测量数据进行不均匀度的分析，从而对喷氨调节阀进行动态调节，使得脱硝出口各区域的浓度场达到平衡。

附图说明

图1为本实用新型脱硝系统结果示意图；

图2为图1中烟气取样装置的结构示意图；

图中：1-烟道截面，2-烟气取样装置，3-过滤器，4-三通气动阀，5-测量气室，6-NO_x烟气分析仪，7-DCS控制系统，8-数据采集控制系统，9-NH₃测量仪， 10-阀门，11-空气预热器，12-空气压缩罐，13-取样孔。

具体实施方式

本实施例的一种分区精准监测燃煤烟气氮氧化物和氨浓度脱硝系统，主要包括烟气取样装置、烟气测量装置、取样单元吹扫装置。首先对烟道截面1进行分区，横向方向分为n个区(n<10)，依次编号为A1、A2.......An，纵向方向分为 m个区(m<4)，依次编号为B1......Bm，整个烟道就分为m×n个测量区域。烟气取样装置2从对应的区域进行采样，依次经过过滤器3、三通气动阀4，进入测量气室5。烟气取样装置2的数量与横向分区n的数量相同，所有烟气取样装置 2均通过抽样管路将取样的气体在测量气室5进行混合。n个烟气取样装置2的抽样管道进入测量气室5之前呈扇形布置，三通气动阀4按照正面、背面的次序依次布置，极大节约了改造的空间，同时便于运行人员调控。三通气动阀4，用于控制每个取样管路的开启和关闭，从而实现对每个区域处的NO_x、NH₃的测量，同时打开即可测量全截面的上述参数的测量。每个烟气取样装置2上面开有不同孔径的取样孔13(取样孔13的分布与烟道截面纵向的划分相对应，即每个取样孔对应m×n个测量区域中的一个)，沿着远离过滤器3的方向，取样孔13的孔径依次增大。安装在现场的NO_x烟气分析仪6从测量气室5取样对NO_x浓度进行现场测量，将测量数据分为两路，一路传输至DCS控制系统7，另一路传输至数据采集控制系统8对喷氨阀门进行反馈控制。安装在现场的NH₃测量仪9 从测量气室5取样对NH₃浓度进行现场测量，将测量数据分为两路，一路传输至DCS控制系统7，另一路传输至数据采集控制系统8对喷氨阀门进行反馈控制。其余烟气经过阀门10进入空气预热器11。

每运行一段时间，需要对烟气取样装置2进行吹扫。压缩空气从空气压缩罐 12出来，经过三通气动阀4对烟气取样装置2进行定期吹扫。

本实用新型的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本实用新型要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种分区精准监测燃煤烟气氮氧化物和氨浓度脱硝系统，该脱硝系统包括烟气取样检测系统、控制系统和喷氨调节系统；其特征在于：所述烟气取样检测系统包括烟气取样装置、烟气测量装置；待取样烟道截面按横向分区，各分区对应设有一个所述烟气取样装置；烟气测量装置包括测量气室、氮氧化物浓度测量装置、氨浓度测量装置；各烟气取样装置分别通过对应的抽样管路与所述测量气室相通，多个抽样管路呈扇形分布，扇形的发散端朝向烟道；测量气室与安装在现场的氮氧化物浓度测量装置、氨浓度测量装置相通；所述氮氧化物浓度测量装置采用NO_x烟气分析仪。

2.根据权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于：所述抽样管路上设有过滤器和三通气动阀；所述三通气动阀设于对应抽样管路靠近所述测量气室的一端。

3.根据权利要求2所述的脱硝系统，其特征在于：各抽样管路上设置的三通气动阀按照正面、背面的次序依次布置，相邻抽样管路上设置的三通气动阀朝向相反。

4.根据权利要求3所述的脱硝系统，其特征在于：各烟气取样装置深入烟道内的取样管路上均布多个取样孔。

5.根据权利要求4所述的脱硝系统，其特征在于：各取样管路上设置的取样孔沿着远离测量气室的方向，孔径逐渐增大。

6.根据权利要求5所述的脱硝系统，其特征在于：所述脱硝系统还包括吹扫装置。

7.根据权利要求6所述的脱硝系统，其特征在于：所述吹扫装置包括空气压缩罐和若干反吹管；反吹管的数量与抽样管路的数量一致；所述空气压缩罐通过各反吹管与对应的三通气动阀相连。

8.根据权利要求7所述的脱硝系统，其特征在于：所述控制系统包括DCS控制系统和数据采集控制系统；所述氮氧化物浓度测量装置与所述DCS控制系统和数据采集控制系统相连；所述氨浓度测量装置与DCS控制系统和数据采集控制系统相连。

9.根据权利要求8所述的脱硝系统，其特征在于：所述测量气室通过管路与空气预热器相通，该管路上设有阀门。

10.根据权利要求9所述的脱硝系统，其特征在于：所述数据采集控制系统与所述喷氨调节系统控制相连。

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