CN214278090U - 一种氮氧化物和氨浓度测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锅炉技术领域，公开了一种氮氧化物和氨浓度测量系统，包括多个取样管、检测管和保温层。其中检测管上设置有氮氧化物浓度检测装置和氨浓度检测装置，检测管的一端连通于空气预热器出口，取样管包括相连接的取样支管和取样探杆，且每个取样支管未连接取样探杆的一端均连通于检测管的另一端，取样探杆设置于脱硝装置的出口，且取样探杆上开设有取样孔，脱硝装置出口处的流体能够依靠脱硝装置出口与空气预热器之间的压力差通过取样孔流入检测管，即无须外接其余动力设备，而取样支管和检测管上均设有保温层，则可有效降低含硫成分的流体，因遇冷粘附于取样管、检测管内壁而吸附灰尘，继而堵塞该氮氧化物和氨浓度测量系统的可能。

Description

一种氮氧化物和氨浓度测量系统

技术领域

本实用新型涉及锅炉技术领域，尤其涉及一种氮氧化物和氨浓度测量系统。

背景技术

目前，大型电站锅炉普遍采用SCR脱硝装置来降低烟气中氮氧化物的排放浓度，SCR脱硝装置是利用氨对氮氧化物的还原特性，将氮氧化物还原为对环境无害的氮气和水。

在实际运行过程中，虽然增加喷氨量有利于降低氮氧化物的排放浓度，但是氨逃逸也会随之增加，进而造成下游设备，如空气预热器、除尘器等的积灰和腐蚀。另外，喷氨的均匀性也与脱硝装置出口截面的氮氧化物浓度或氨逃逸分布密切相关，具体地，氮氧化物浓度过大或局部氨逃逸过小，可认为是上游相应区域的喷氨量偏少所致，局部氮氧化物浓度过小或氨逃逸过大，则是由于上游相应区域的喷氨量过剩所致，故需要实时监测排放烟气中氮氧化物和氨的浓度，以实现对SCR脱硝装置的优化调整。

因此，亟需一种氮氧化物和氨浓度测量系统，以实现对排放烟气中氮氧化物和氨浓度的实时测量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种氮氧化物和氨浓度测量系统，以实时测量排放烟气中氮氧化物和氨的浓度。

如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：

一种氮氧化物和氨浓度测量系统，包括：

检测管，所述检测管上设置有氮氧化物浓度检测装置和氨浓度检测装置，所述检测管的一端连通于空气预热器；

取样管，所述取样管设有多个，所述取样管包括相连接的取样支管和取样探杆，且每个所述取样支管未连接取样探杆的一端均连通于所述检测管的另一端，所述取样探杆设置于脱硝装置出口，所述取样探杆上开设有取样孔，所述脱硝装置出口处的流体能够依靠所述脱硝装置出口与所述空气预热器之间的压力差通过所述取样孔流入所述检测管；

保温层，所述取样支管和所述检测管上均设有所述保温层。

进一步地，所述氮氧化物和氨浓度测量系统还包括热风装置，所述热风装置被配置为能够向所述取样管内通入热风。

进一步地，所述检测管上还设置有温度检测装置，所述温度检测装置被配置为检测所述检测管内的流体的温度。

进一步地，所述脱硝装置出口通过烟道连通于所述空气预热器，所述取样支管嵌设于所述烟道的外壁。

进一步地，所述氮氧化物和氨浓度测量系统还包括切换装置，所述切换装置包括多个与所述取样管一一对应的储气腔、多个与所述储气腔一一对应的取样切换阀以及多个与所述储气腔一一对应的分区切换阀，所述取样切换阀被配置为能够使得所述储气腔和所述取样管连通或断开连通，所述分区切换阀被配置为能够使得所述储气腔和所述检测管连通或断开连通。

进一步地，所述检测管上还设置有流量测量装置，所述流量测量装置被配置为测量预设时间内从所述储气腔进入所述检测管内的流体的流量。

进一步地，所述取样探杆的延伸方向与所述脱硝装置出口所在平面之间的夹角小于45°。

进一步地，所述取样孔设于所述取样探杆的背风一侧。

进一步地，所述取样管上设置有耐磨件，且所述耐磨件位于所述取样探杆的迎风一侧。

进一步地，每个所述取样探杆上均设有多个所述取样孔。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出的氮氧化物和氨浓度测量系统，包括多个取样管、检测管和保温层。其中检测管上设置有氮氧化物浓度检测装置和氨浓度检测装置，检测管的一端连通于空气预热器出口，取样管包括相连接的取样支管和取样探杆，且每个取样支管未连接取样探杆的一端均连通于检测管的另一端，取样探杆设置于脱硝装置的出口，且取样探杆上开设有取样孔，脱硝装置出口处的流体能够依靠脱硝装置出口与空气预热器之间的压力差通过取样孔流入检测管，即无须外接其余动力设备以实现对脱硝装置出口处流体的检测，而取样支管和检测管上均设有保温层，也可有效降低含硫成分的流体，因遇冷粘附于取样管、检测管内壁而吸附灰尘，继而堵塞该氮氧化物和氨浓度测量系统的可能。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的氮氧化物和氨浓度测量系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的氮氧化物和氨浓度测量系统与脱硝装置的装配示意图；

图3是本实用新型实施例提供的取样探杆的剖视图。

图中：

1、脱硝装置；

2、空气预热器；

3、取样管；31、取样探杆；311、取样孔；312、耐磨件；32、取样支管；

4、检测管；

5、切换装置；

6、氮氧化物浓度检测装置；

7、氨浓度检测装置。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1和图2所示，本实施例提供一种氮氧化物和氨浓度测量系统，包括一个检测管4和多个取样管3，检测管4上设置有氮氧化物浓度检测装置6和氨浓度检测装置7，检测管4的一端连通于空气预热器2，取样管3包括相连接的取样支管32和取样探杆31，每个取样支管32未连接取样探杆31的一端均连通于检测管4的另一端，取样探杆31设置于脱硝装置1的出口，且每个取样探杆31上均开设有取样孔311，脱硝装置1出口的流体能够依靠脱硝装置1出口与空气预热器2之间的压力差通过取样孔311流入检测管4，多个取样支管32和检测管4上均设有保温层。

在对脱硝装置1出口处的流体进行氮氧化物和氨浓度的测量时，待检测流体先经过取样管3而后进入检测管4。但是，当锅炉内燃烧的煤含硫量较大，或者SCR脱硝装置1入口处的氮氧化物浓度波动较大，导致局部区域的氨逃逸率远超允许值时，都将生成大量的NH₄HSO₄，而且NH₄HSO₄在146～207℃的温度范围内为液态，具有非常强的粘性，极易捕捉飞灰，若不及时清理，则很容易粘附在取样管3、检测管4的内壁，从而导致管路堵塞问题，另外NH₄HSO₄的结露点在220℃左右，因此为保证该氮氧化物和氨浓度测量系统的使用性能，必须保证被检测流体的温度。

具体地，因为脱硝装置1出口通过烟道连通于空气预热器2，而烟道本身也具有较高的温度，其中取样探杆31设置于烟道内，可以保持较高的温度，但是取样支管32、检测管4等均设于烟道外，因此，在本实施例中，优选导热系数极低的纳米隔热材料环设于取样支管32以及检测管4的外壁以进行保温。另外，为保证取样支管32以及检测管4的温度满足使用要求，在正式使用该氮氧化物和氨浓度测量系统之前，还可以先对其进行温度试验，如果取样管3内的流体温度容易低于250℃，则可进一步地，将取样支管32嵌设于烟道外壁以进行保温。当然，如果在多种负荷、燃煤工况下，取样管3内的流体温度都远高于250℃，也可考虑不将取样支管32嵌设于烟道外壁，即只通过设置保温层进行保温即可，以简化安装工序。

进一步的，本实施例提供的氮氧化物和氨浓度测量系统还包括热风装置，热风装置能够用于向取样管3内通入热风，具体地，在锅炉机组投运初期，即使不进行氮氧化物和氨浓度的测量，也应始终保持取样管3内有一定流速的热空气流过，以保证取样管3、检测管4内部的温度，避免因无足够温度的流体进入系统中，而导致取样管3、检测管4内生成冷凝液。

另外，检测管4上还设置有温度检测装置，能够用于检测检测管4内的流体的温度。在氮氧化物和氨浓度测量系统运行过程中，若检测到检测管4内的温度低于温度检测装置的预设温度，在本实施例中，预设温度为250℃，即若检测到温度低于250℃，则开启热风装置，向取样管3内通入热风，以提高取样管3以及检测管4内的实时温度，可以理解的，热风装置所提供的热风温度应高于250℃。

更进一步地，在进行脱硝装置1出口处的流体的氮氧化物和氨浓度的测量时，脱硝装置1出口处的流体可以经由多个取样管3分别进入检测管4中，即可以选择检测任一取样管3内的流体的氮氧化物及氨的浓度。而为实现前述功能，本实施例提供的氮氧化物和氨浓度测量系统还包括切换装置5，通过控制切换装置5即可实现对脱硝装置1出口处的流体进行多点同步取样或者巡测取样。具体地，在进行多点同步取样时，切换装置5保持全开状态，各个取样管3内的流体均可通过切换装置5进入检测管4中进而被测量。而在巡测取样状态下，则只需要被检测的取样管3内的流体进入检测管4中进行测量即可。

同时，为了保证测量结果的准确性，即在巡测取样时，所取样品为脱硝装置1出口处不同位置、同一时刻的流体，切换装置5包括有多个储气腔，每个储气腔对应一个取样管3，取样管3内的流体能够经过储气腔进入检测管4，因此，可以将同一时刻的流体先收集在储气腔中，再对各个储气腔内的流体分别进行测量。具体地，还包括多个与储气腔一一对应的取样切换阀以及多个与储气腔一一对应的分区切换阀，取样切换阀能够使储气腔与取样管3之间保持连通或者断开连通，而分区切换阀则能够使储气腔与检测管4之间保持连通或者断开连通。通过控制取样切换阀即可控制任意一个或多个取样管3内的流体进入储气腔的时间，同理，控制分区切换阀则可以控制任意一个或多个储气腔内的流体进入检测管4的时间。因此，通过合理控制取样切换阀以及分区切换阀的开关，即可实现将不需要检测的取样管3内的流体先储存于储气腔中，而使需要被检测的取样管3内的流体进入检测管4中。

可选地，在同步取样时，同时打开分区切换阀以及取样切换阀，使得脱硝装置1出口处的流体能够经过储气腔而后直接进入检测管4中，从而被检测。可选地，在巡测取样时，先关闭分区切换阀以及取样切换阀，使得流经储气腔内的流体能够储存在储气腔内，而后再根据实际需要轮巡打开各个分区切换阀，以实现对各个取样管3内的流体的测量。

另外，需要说明的是，在巡测取样时，上述分区切换阀依次循环打开、关闭，每个分区切换阀保持开启状态的时间为10～60S，其具体时间应根据氮氧化物浓度检测装置6和氨浓度检测装置7的响应时间而定，应保证在分区切换阀预设的开启时间内，氮氧化物浓度检测装置6和氨浓度检测装置7的测量值可以到达稳定状态。

而为了保证巡测取样时测量结果的准确性，检测管4上还设置有流量测量装置，流量测量装置能够用于测量预设时间内进入检测管4内的流体的流量，以确保前一个储气腔内的流体已经完全通过氮氧化物浓度检测装置6和氨浓度检测装置7，而后再开启下一个储气腔，避免不同储气腔内的流体在检测管4内混合，从而影响测量结果。

与之对应的，取样探杆31布置于脱硝装置1出口，优选地，取样探杆31的数量和位置可以根据上游喷氨格栅的组数和空间布置而定，以保证每支取样探杆31对应的喷氨格栅覆盖的面积近似相等。

在实际使用过程中，布置取样探杆31时，应保证取样探杆31的延伸方向与脱硝装置1出口所在平面之间的夹角小于45°，以保证良好的取样效果。即取样探杆31可以如图2所示设置，即取样探杆31与脱硝装置1之间保持有小于45°的夹角，也可以直接垂直于流体的流动方向设置。

同时，为了保证流体取样的代表性，每个取样探杆31上均设有多个取样孔311，在本实施例中，取样探杆31设置为内径20～100mm的圆管，取样孔311内径设置为6～18mm，取样孔311沿取样探杆31的长度方向均匀布置。优选的，取样孔311设有三个以上，但需保证取样孔311的流通面积的总和应小于取样探杆31侧面积的20％，以保证取样探杆31的强度。另外，关于取样支管32和检测管4的直径，可以选择与取样探杆31的直径相同，也可以选择其直径小于取样探杆31的直径，以促进流体在取样支管32和检测管4内的流动。

最后，需要说明的是，在本实施例中，多个取样孔311均设置于取样探杆31的背风一侧。在此设置之下，流体不能直接进入取样孔311中，即可有效降低被取样流体的含尘浓度，同时防止流体中的灰尘堵塞取样孔311。

而为了延长取样探杆31的使用寿命，如图3所示，取样探杆31上设置有耐磨件312，具体地，耐磨件312设置于取样探杆31的迎风一侧，且在本实施例中，耐磨件312在垂直取样探杆31的延伸方向的横截面设置为V型，可以极大的增强耐磨件312的惯性除尘效果。耐磨件312优选为防磨角钢。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种氮氧化物和氨浓度测量系统，其特征在于，包括：

检测管(4)，所述检测管(4)上设置有氮氧化物浓度检测装置(6)和氨浓度检测装置(7)，所述检测管(4)的一端连通于空气预热器(2)；

取样管(3)，所述取样管(3)设有多个，所述取样管(3)包括相连接的取样支管(32)和取样探杆(31)，且每个所述取样支管(32)未连接取样探杆(31)的一端均连通于所述检测管(4)的另一端，所述取样探杆(31)设置于脱硝装置(1)出口，所述取样探杆(31)上开设有取样孔(311)，所述脱硝装置(1)出口处的流体能够依靠所述脱硝装置(1)出口与所述空气预热器(2)之间的压力差通过所述取样孔(311)流入所述检测管(4)；

保温层，所述取样支管(32)和所述检测管(4)上均设有所述保温层。

2.根据权利要求1所述的氮氧化物和氨浓度测量系统，其特征在于，所述氮氧化物和氨浓度测量系统还包括热风装置，所述热风装置被配置为能够向所述取样管(3)内通入热风。

3.根据权利要求2所述的氮氧化物和氨浓度测量系统，其特征在于，所述检测管(4)上还设置有温度检测装置，所述温度检测装置被配置为检测所述检测管(4)内的流体的温度。

4.根据权利要求1所述的氮氧化物和氨浓度测量系统，其特征在于，所述脱硝装置(1)出口通过烟道连通于所述空气预热器(2)，所述取样支管(32)嵌设于所述烟道的外壁。

5.根据权利要求1所述的氮氧化物和氨浓度测量系统，其特征在于，所述氮氧化物和氨浓度测量系统还包括切换装置(5)，所述切换装置(5)包括多个与所述取样管(3)一一对应的储气腔、多个与所述储气腔一一对应的取样切换阀以及多个与所述储气腔一一对应的分区切换阀，所述取样切换阀被配置为能够使得所述储气腔和所述取样管(3)连通或断开连通，所述分区切换阀被配置为能够使得所述储气腔和所述检测管(4)连通或断开连通。

6.根据权利要求5所述的氮氧化物和氨浓度测量系统，其特征在于，所述检测管(4)上还设置有流量测量装置，所述流量测量装置被配置为测量预设时间内从所述储气腔进入所述检测管(4)内的流体的流量。

7.根据权利要求1所述的氮氧化物和氨浓度测量系统，其特征在于，所述取样探杆(31)的延伸方向与所述脱硝装置(1)出口所在平面之间的夹角小于45°。

8.根据权利要求1所述的氮氧化物和氨浓度测量系统，其特征在于，所述取样孔(311)设于所述取样探杆(31)的背风一侧。

9.根据权利要求1所述的氮氧化物和氨浓度测量系统，其特征在于，所述取样管(3)上设置有耐磨件(312)，且所述耐磨件(312)位于所述取样探杆(31)的迎风一侧。

10.根据权利要求1所述的氮氧化物和氨浓度测量系统，其特征在于，每个所述取样探杆(31)上均设有多个所述取样孔(311)。

Images