CN212483080U - 用于测量NOx分区浓度实时离均差的取样分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于测量NOx分区浓度实时离均差的取样分析系统，系统包括分区取样单元、分区巡测分析单元和分区混合分析单元，分区巡测分析单元可以测量烟道内各测量分区的NOx浓度值，分区混合分析单元可以测量烟道内所有分区混合烟气的NOx浓度值。分区巡测分析单元和分区混合分析单元可同时或交替进行取样测量，两者测量值的差值即为各测量分区烟气NOx浓度离均差。

Description

用于测量NOx分区浓度实时离均差的取样分析系统

技术领域：

本实用新型涉及一种用于测量NOx分区浓度实时离均差的取样分析系统。

背景技术：

SCR脱硝系统是利用NH₃对NOx的还原特性，在催化剂的作用下将NOx还原为对环境无害的N₂和H₂O。在实际运行过程中，喷氨量的控制尤为关键，增加喷氨量有利于降低NOx排放浓度，但氨逃逸会随之增加，进而造成硫酸氢铵堵塞并腐蚀下游空气预热器。在喷氨控制方面，除了合理控制喷氨总量以外，还应重点关注脱硝入口氨氮摩尔比均匀性，以确保在允许氨逃逸范围内，NOx排放浓度达标。

为使得NOx排放浓度达标并避免局部氨逃逸浓度过量，目前电厂逐步采用SCR分区喷氨控制技术。该技术实现至少须获取SCR脱硝出口的NOx浓度分布，当前普遍采用轮巡取样分析技术，依次分析各分区NOx浓度，完成一轮分析，然后根据各分区NOx浓度与此轮所有分区NOx浓度测量值的数学平均值进行比对，给出上游各对应分区喷氨调整幅度。由于喷氨总量实时波动、每个分区非同一时刻取样分析，时变性导致脱硝出口分布测量数据无法准确反映脱硝入口喷氨分布合理性，从而导致分区喷氨控制品质不佳。

发明内容：

NOx分区浓度实时离均差,是指烟道内各分区NOx浓度与烟道内所有分区实时平均NOx浓度的差值。本实用新型为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种用于测量NOx分区浓度实时离均差的取样分析系统。

本实用新型为用于测量NOx分区浓度实时离均差的取样分析系统，所述取样分析系统连接在电厂的脱硝出口烟道和烟气负压区之间，包括：

分区取样单元，所述分区取样单元包括若干分区支管，至少3个分区支管相隔一定间距设置在脱硝出口烟道内部，在每个分区支管上至少设置1个烟气取样口；

分区巡测分析单元，所述分区巡测分析单元包括巡测支管、自动控制阀门、汇合母管、巡测抽样气管、巡测样气预处理装置、巡测样气排空阀和巡测样气送检阀，在每根分区支管上连接一根巡测支管，每根巡测支管上至少设置一个自动控制阀门，当选定巡测某一分区NOx浓度，则打开该分区对应巡测支管上自动控制阀门，而其它所有巡测支管上的自动控制阀门保持关闭；巡测支管汇集到汇合母管，汇合母管连接到烟气负压区，在汇合母管上连接巡测抽样气管，巡测样气预处理装置和巡测样气送检阀依次串联在巡测抽样气管上，巡测样气排空阀连接在巡测样气预处理装置之后，与巡测样气送检阀并联，接入大气；

分区混合分析单元，所述分区混合分析单元包括混合支管、混合母管、混合抽样气管、混合样气预处理装置、混合样气排空阀和混合样气送检阀，在每根巡测支管上连接一根混合支管，所有的混合支管汇集到混合母管，混合母管连接到烟气负压区；在混合母管上连接混合抽样气管，混合样气预处理装置和混合样气送检阀依次串联在混合抽样气管上，混合样气排空阀连接在混合样气预处理装置之后，与混合样气送检阀并联，接入大气；

巡测抽样气管的末端以及混合抽样气管的末端共同连接一个NOx气体分析仪，通过巡测样气排空阀和巡测样气送检阀以及混合样气排空阀和混合样气送检阀的切换组合，实现选择巡测样气或混合样气的其中一股气体进入NOx气体分析仪，而另一股连续排空。上述进入NOx气体分析仪的样气为洁净气体，无需再进行净化处理，以缩短气体分析时间。

优选，上述系统工作时，混合样气送检阀常开、混合样气排空阀常闭，巡测样气排空阀常开、巡测样气送检阀常闭，也即大部分时间混合样气进入NOx气体分析仪。脱硝出口各分区NOx浓度巡测时，当测量记录某一分区NOx浓度时，同时记录当前相近时间所测混合样气NOx浓度，两者之差NOx分区浓度实时离均差。

进一步地，所述巡测抽样气管与混合抽样气管的长度或直径不同。申请人经研究发现，虽然巡测样气和混合样气先后进入NOx气体分析仪，但通过选取不同长度或直径的气管，可以保证NOx气体分析仪所分析的样气为烟道内同一时刻原烟气的制样，从而提高NOx分区浓度实时离均差的测量精度。

进一步地，所述NOx气体分析仪采用非分散红外分析仪、紫外荧光分析仪或化学发光分析仪等。

进一步地，所述分区支管的通径大于巡测支管通径，巡测支管通径大于混合支管通径。

进一步地，所述巡测样气预处理装置和混合样气预处理装置，是通过稀释法预处理或冷干法预处理，以制取满足NOx气体分析仪分析的洁净样气。

进一步地，所述烟气负压区为空预器之后的负压烟道，或者为通过设置射流器而形成的烟气负压区。

本实用新型具有如下有益效果：

1）分区巡测分析单元和分区混合分析单元共用一台NOx气体分析仪，可以显著降低项目实施成本。

2）分区巡测分析单元和分区混合分析单元共用一台NOx气体分析仪，相邻时间测量数据相减得到单个分区NOx浓度的实时离均差，可消除部分系统误差，提高测量精度。

3）分区巡测分析单元和分区混合分析单元共用一台NOx气体分析仪，同时获取脱硝出口全截面平均NOx浓度和NOx分区浓度实时离均差；混合测量占比时间长，可用于喷氨总量控制精准反馈信号；巡测数据时效性好，可提升喷氨分区控制品质。

附图说明：

图 1 为本实用新型结构图。

1、分区支管；

2-1、巡测支管；2-2、自动控制阀门；2-3、汇合母管；2-4、巡测抽样气管；2-5、巡测样气预处理装置；2-6、巡测样气排空阀；2-7、巡测样气送检阀；

3-1、混合支管；3-2、混合母管；3-3、混合抽样气管；3-4、混合样气预处理装置；3-5、混合样气排空阀；3-6、混合样气送检阀；

4、NOx气体分析仪； 5、烟气负压区。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型一种用于测量NOx分区浓度实时离均差的取样分析系统，该取样分析系统连接在电厂的脱硝出口烟道和烟气负压区5，包括分区取样单元、分区巡测分析单元和分区混合分析单元。

所述分区取样单元包括若干分区支管，至少3个分区支管1相隔一定间距设置在脱硝出口烟道内部，在每个分区支管上至少设置1个烟气取样口。

所述分区巡测分析单元包括巡测支管2-1、自动控制阀门2-2、汇合母管2-3、巡测抽样气管2-4、巡测样气预处理装置2-5、巡测样气排空阀2-6和巡测样气送检阀2-7，在每根分区支管1上连接一根巡测支管2-1，每根巡测支管2-1上至少设置一个自动控制阀门2-2，当选定巡测某一分区NOx浓度，则打开该分区对应巡测支管2-1上自动控制阀门2-2，而其它所有巡测支管2-1上的自动控制阀门2-2保持关闭；巡测支管汇集到汇合母管2-3，汇合母管连接到烟气负压区5，在汇合母管2-3上连接巡测抽样气管2-4，巡测样气预处理装置2-5和巡测样气送检阀2-6依次串联在巡测抽样气管2-4上，巡测样气排空阀2-6连接在巡测样气预处理装置2-5之后，与巡测样气送检阀2-7并联，接入大气。

所述分区混合分析单元包括混合支管3-1、混合母管3-2、混合抽样气管3-3、混合样气预处理装置3-4、混合样气排空阀3-5和混合样气送检阀3-6，在每根巡测支管2-1上连接一根混合支管3-1，所有的混合支管3-1汇集到混合母管3-2，混合母管连接到烟气负压区5；在混合母管3-2上连接混合抽样气管3-3，混合样气预处理装置3-4和混合样气送检阀3-6依次串联在混合抽样气管3-3上，混合样气排空阀3-6连接在混合样气预处理装置3-4之后，与混合样气送检阀3-5并联，接入大气。

分区巡测分析单元和分区混合分析单元，分别设置巡测样气预处理装置2-5混合样气预处理装置3-4，两者同时连续制取满足公用NOx气体分析仪4的样气，再根据阀组切换依次实现对两组样气的分析，即一套NOx气体分析仪4对应连接两套样气预处理装置。

共用一台NOx气体分析仪可节省投资，且由于需要两次测量结果相减，同一台仪表可以提高离均差的精度。

巡测抽样气管2-4的和混合抽样气管3-3两者长度或内径优选为不相等，以实现巡测样气从取样口流通到NOx气体分析仪进气口的时间与混合样气从取样口流通到NOx气体分析仪进气口的时间不等，两者的时间差不小于NOx气体分析仪4的T₉₀响应时间。一送一检，后检的送样时间长一点，确保两次检的是同一时间点分区支管1中的烟气。

NOx气体分析仪4采用非分散红外分析仪、紫外荧光分析仪或化学发光分析仪等，所分析的样气是经预处理后的洁净气体。

上述系统中，所有巡测支管2-1上的自动控制阀门2-2常闭，混合样气送检阀3-6常开、混合样气排空阀3-5常闭，巡测样气排空阀2-6常开、巡测样气送检阀2-7常闭。当选定巡测某一分区NOx浓度时，打开该分区对应巡测支管2-1上自动控制阀门2-2，而其它所有巡测支管2-1上的自动控制阀门2-2保持关闭，当前巡测的分区中的分区支管1中的烟气经巡测支管2-1、汇合母管2-3、巡测抽样气管2-4、巡测样气预处理装置2-5和巡测样气排空阀2-6后连续排空；所有分区支管1中的烟气经混合支管3-1、混合母管3-2、混合抽样气管3-3、混合样气预处理装置3-4和混合样气送检阀3-5后进入NOx气体分析仪4中，仪表响应后测量出混合样气的NOx浓度值，即为此取样时间点烟道内烟气NOx浓度的平均值。混合样气排放阀3-5打开，混合样气送检阀3-6关闭，混合样气连续排空，巡测样气排空阀2-6关闭，巡测样气送检阀2-7打开，巡测样气进入NOx气体分析仪4中，仪表响应后测量出选定巡测分区的烟气NOx浓度值。两者的差值即为选定巡测分区在此取样时间点的NOx浓度离均差。以美国热电42i型NOx气体分析仪为例，持续3min通入混合样气，测量出混合样气的NOx浓度值，此值可用于喷氨总量调节，通过阀门切换，将巡测样气通入NOx气体分析仪中，时间持续15s ，测量出选定分区的NOx浓度值。混合样气的NOx浓度值与巡测样气的NOx浓度值进行比对，得出选定分区的NOx浓度离均差，此值可用于选定测量分区对应的喷氨分区的喷氨量调节。

分区支管1的通径大于巡测支管2-1通径，巡测支管2-1通径大于混合支管3-1通径。

巡测样气预处理装置2-5和混合样气预处理装置3-4，均是通过稀释法预处理或冷干法预处理，以制取满足NOx气体分析仪分析的洁净样气。

分区巡测分析单元和分区混合分析单元的主体部分可以贴烟道外壁布置，随烟道一起保温；也可远离烟道外壁，独自增设保温。

烟气负压区5为空预器之后的负压烟道，或者为通过设置射流器而形成的烟气负压区。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，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的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.用于测量NOx分区浓度实时离均差的取样分析系统，所述取样分析系统连接在电厂的脱硝出口烟道和烟气负压区（5）之间，其特征在于：包括：

分区取样单元，所述分区取样单元包括分区支管（1），至少3个分区支管（1）相隔一定间距设置在脱硝出口烟道内部，在每个分区支管（1）上至少设置1个烟气取样口；

分区巡测分析单元，所述分区巡测分析单元包括巡测支管（2-1）、自动控制阀门（2-2）、汇合母管（2-3）、巡测抽样气管（2-4）、巡测样气预处理装置（2-5）、巡测样气排空阀（2-6）和巡测样气送检阀（2-7），在每根分区支管（1）上连接一根巡测支管（2-1），每根取巡测支管（2-1）上至少设置一个自动控制阀门（2-2），所有的巡测支管（2-1）汇集到汇合母管（2-3），汇合母管（2-3）连接到烟气负压区（5），在汇合母管（2-3）上连接巡测抽样气管（2-4），巡测样气预处理装置（2-5）和巡测样气送检阀（2-7）依次串联在巡测抽样气管（2-4）上，巡测样气排空阀（2-6）连接在巡测样气预处理装置（2-5）之后，与巡测样气送检阀（2-7）并联，接入大气；

分区混合分析单元，所述分区混合分析单元包括混合支管（3-1）、混合母管（3-2）、混合抽样气管（3-3）、混合样气预处理装置（3-4）、混合样气排空阀（3-5）和混合样气送检阀（3-6），在每根巡测支管（2-1）上连接一根混合支管（3-1），所有的混合支管（3-1）汇集到混合母管（3-2），混合母管（3-2）连接到烟气负压区（5）；在混合母管（3-2）上连接混合抽样气管（3-3），混合样气预处理装置（3-4）和混合样气送检阀（3-6）依次串联在混合抽样气管（3-3）上，混合样气排空阀（3-5）连接在混合样气预处理装置（3-4）之后，与混合样气送检阀（3-6）并联，接入大气；

巡测抽样气管（2-4）的末端以及混合抽样气管（3-3）的末端共同连接一个NOx气体分析仪（4）。

2.如权利要求1所述的用于测量NOx分区浓度实时离均差的取样分析系统，其特征在于：所述巡测抽样气管（2-4）的长度与混合抽样气管（3-3）的长度互不相同。

3.如权利要求1所述的用于测量NOx分区浓度实时离均差的取样分析系统，其特征在于：所述NOx气体分析仪（4）采用非分散红外分析仪、紫外荧光分析仪或化学发光分析仪。

4.如权利要求1所述的用于测量NOx分区浓度实时离均差的取样分析系统，其特征在于：所述分区支管（1）的通径大于巡测支管（2-1）通径，巡测支管（2-1）通径大于混合支管（3-1）通径。

5.如权利要求1所述的用于测量NOx分区浓度实时离均差的取样分析系统，其特征在于：所述巡测样气预处理装置和混合样气预处理装置，均是通过稀释法预处理或冷干法预处理，以制取满足NOx气体分析仪分析的洁净样气。

6.如权利要求1所述的用于测量NOx分区浓度实时离均差的取样分析系统，其特征在于：所述烟气负压区为空预器之后的负压烟道，或者为通过设置射流器而形成的烟气负压区。

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