CN215311468U

CN215311468U - 一种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统

Info

Publication number: CN215311468U
Application number: CN202121102912.1U
Authority: CN
Inventors: 高喜峰
Original assignee: Shaanxi Kaite Automation Engineering Co ltd
Current assignee: Shaanxi Kaite Automation Engineering Co ltd
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2021-12-28
Anticipated expiration: 2031-05-21

Abstract

本实用新型提供了一种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统，包括烟气流量计、氨气喷嘴和控制柜，烟气流量计和氨气喷嘴均安装在烟道内，氨气喷嘴为多组且均连通有喷氨支路，喷氨支路上均装有电动调节阀，喷氨支路的进口端均与氨/空气混合气联箱相通；烟气流量计和电动调节阀均与控制柜电信号连接，控制柜用于根据各烟气流量计的流速信号控制各电动调节阀的开度以分配喷氨量。本实用新型通过在烟道的各个区域安装烟气流量计，可以灵活的实时测量喷氨格栅所在位置烟道截面不同区域的流速，再针对烟气流速来分配不同的喷氨量，实现喷氨的均匀性及实时调节的高灵敏度。

Description

一种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统

技术领域

本实用新型属于烟气脱硝处理技术领域，具体涉及一种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统。

背景技术

根据政府环保要求，燃煤锅炉的运行要实现超低排放（排放烟气中NO_X≤50mg、SO₂≤35mg、粉尘浓度≤5mg）。而目前锅炉烟气脱硝的最主流方法是采用SCR、SNCR氨法脱硝，即选择性催化还原脱硝技术。它是指在催化剂和氧气存在的条件下，在320℃～427℃温度范围内，还原剂氨(无水氨、氨水或尿素热解氨)有选择性地与烟气中的NOx反应生成无害的氮和水。

影响氨法脱硝的主要因素有：反应温度，催化剂，烟气在反应器中的空间速度（滞留时间），烟气流型，氨气与烟气混合的均匀程度以及最重要的氨氮比，即就是喷入的氨的量与烟气中NOx比例。理想状况下需要喷入的氨量刚好可以完全与烟气的NOx反应完。

为了实现氨与烟气中NOx比例适当，针对喷氨位置烟道截面积比较大（≥27m²），烟气流速相对比较快（6m/s~30m/s），烟道同一截面内不同位置的烟气流速差异比较大等特点，常用的解决方案是在烟道同一内不同位置安装多个喷氨喷嘴，同时喷入氨/空气（稀释风）混合气来实现均匀喷氨，多个喷氨喷嘴按其所在区域分组，每组喷嘴连接在一个喷氨支路上，每个支路有调节阀和孔板流量计控制其流量（见图1）。

现有的均匀喷氨控制，先根据机组运行的不同负荷，用手工标定的方法，测出烟道内不同区域的烟气流速，再根据该区域的流速，手动调整调节阀的开度，观察孔板流量计输出的差压（常用U型管差压计）来确定每个支管的氨与空气混合气的流量，不同负荷下每个区域的喷氨分配量不同。

实际运行时，烟道内同一截面的不同区域流速分布与机组负荷并不是完全的对应关系，与之相关的因素非常多（见图2），所以用不同负荷下标定的流速分布来确定实际运行时同负荷下的流速分布对应性比较差，而且随着烟道内积灰，燃烧煤种的变化，以及运行的调整变化，这种对应性会完全消失，所以需要每半年到一年重新标定，增加运行成本。其二，机组负荷发生变化时，每个喷氨支路均需人工手动调整，工作量非常大，特别是随着发电机组深度调峰及灵活运行的需求，机组的运行负荷变化比较频繁，而且运行负荷不限于常见的几种负荷，采用手动标定的方式，无法满足实际喷氨需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统，克服现有技术中存在的上述技术问题。

为此，本实用新型提供的技术方案如下：

一种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统，包括烟气流量计、氨气喷嘴和控制柜，所述烟气流量计和氨气喷嘴均安装在烟道内，所述氨气喷嘴为多组且均连通有喷氨支路，所述喷氨支路上均装有电动调节阀，所述喷氨支路的进口端均与氨/空气混合气联箱相通；

所述烟气流量计和电动调节阀均与控制柜电信号连接，所述控制柜用于根据各烟气流量计的流速信号控制各电动调节阀的开度以分配喷氨量。

所述烟道沿其截面虚拟划分为多个区域，每个区域内均装有一组氨气喷嘴和一个烟气流量计。

各烟气流量计中测得的烟气流速最大值V _max所对应区域的电动调节阀开度为100，其余烟气流量测得的烟气流速与对应区域的电动调节阀开度的比值均与V _max/100相等。

所述控制柜为PLC控制柜。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的这种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统，通过在烟道的各个区域安装烟气流量计，可以灵活的实时测量喷氨格栅所在位置烟道截面不同区域的流速，再针对烟气流速来分配不同的喷氨量，实现喷氨的均匀性及实时调节的高灵敏度。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是现有喷氨控制结构示意图；

图2是烟气在矩形烟道流经导流板后的运动轨迹图；

图3是本实用新型的一种实施方式结构示意图；

图4是本实用新型的一种实施方式烟道安装侧视图。

图中：1、氨/空气混合气联箱；2、流量计；3、手动调节阀；4、喷氨支路；5、氨气喷嘴；6、烟气流量计；7、PLC控制柜；8、电动调节阀。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

现参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1：

本实施例提供了一种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统，如图3所示，包括烟气流量计6、氨气喷嘴5和控制柜，所述烟气流量计6和氨气喷嘴5均安装在烟道内，所述氨气喷嘴5为多组且均连通有喷氨支路4，所述喷氨支路4上均装有电动调节阀8，所述喷氨支路4的进口端均与氨/空气混合气联箱1相通；

所述烟气流量计6和电动调节阀8均与控制柜电信号连接，所述控制柜用于根据各烟气流量计6的流速信号控制各电动调节阀8的开度以分配喷氨量。

与现有的喷氨控制技术（如图1所示）采用手动调节阀3和流量计2相比，本实施例提供的这种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统，通过在烟道的内安装烟气流量计6，可以灵活的实时测量喷氨格栅所在位置烟道截面不同区域的流速，采用控制柜和电动调节阀8可以实针对烟气流速来分配不同的喷氨量，实现喷氨的均匀性及实时调节的高灵敏度。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统，所述烟道沿其截面虚拟划分为多个区域，每个区域内均装有一组氨气喷嘴5和一个烟气流量计6。

如图3和图4所示，在喷氨格栅所在的烟道位置，将烟道沿其截面虚拟划分为多个区域，每个区域内的氨气喷嘴5为一组，每组通过一个喷氨支路4连接，喷氨支路4上装有电动调节阀8，所有的喷氨支路4均与氨/空气混合气联箱1相连。

通过每个烟气流量计6检测各区域内的烟气流速，由控制系统根据该区域的烟气流速来确定该区域应该喷入氨的量，进而实现喷氨的均匀性控制，使喷入的氨量刚好可以完全与烟气的NOx反应完，提高了脱硝反应的效率，减少物料浪费，有效节约了费用。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统，各烟气流量计6中测得的烟气流速最大值V _max所对应区域的电动调节阀8开度为100，其余烟气流量测得的烟气流速与对应区域的电动调节阀8开度的比值均与V _max/100相等。

通过控制柜接收来自烟气流量计6的信号，根据不同区域的流速，取流速最大点的电动调节阀8门开度为100%，其余各区域的电动调节阀8门开度为该区域与最大流速区域的流速比值，据此为各分区域分配喷氨量，控制柜调整电动调节阀8来实现对各支路喷氨量的控制，以实现按烟气流速分配氨量的均匀喷氨的自动控制。

实施例4：

实施例提供了一种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统，包括烟气流量计6、氨气喷嘴5和控制柜，烟气流量计6和氨气喷嘴5均安装在喷氨格栅所在的烟道截面内，在喷氨格栅所在的烟道位置，将烟道沿其截面虚拟划分为多个区域，每个区域内安装一组氨气喷嘴5和一个烟气流量计6，分别用于对该区域内喷氨和测定该区域的烟气流速。每组氨气喷嘴5均连通喷氨支路4，喷氨支路4上均装有电动调节阀8，喷氨支路4的进口端均与氨/空气混合气联箱1相通；烟气流量计6和电动调节阀8均与控制柜电信号连接，控制柜用于根据各烟气流量计6的流速信号控制各电动调节阀8的开度以分配喷氨量。

其中，氨/空气混合气联箱1用于提供氨/空气混合气。在本申请中针对的是已经制备好的氨/空气混合气在喷氨格栅位置不同区域的自动分配，不涉及喷氨总量的控制。在本实施例中，控制柜为PLC控制柜7。

本实施例以全烟道截面划分为12个分区的分区方式为例。在均匀喷氨自动控制设备投运后，PLC控制柜7接收来自各分区烟气流量计6传送的差压信号，分别记为

，并折算成该区域的流速信号，分别记为V _烟气1- V _烟气12，流速信号按以下方程计算：

其中a是烟气流量计6的流量系数，ρ烟气为工况下烟气密度。

在V _烟气1- V _烟气12中确定最大流速V _烟气i（V _max）为基准，该区域对应的喷氨支路4上的电动调节阀8开度为满开度。再选其余各区域流量计测得的烟气流速与最大流速的比例即为该区域对应喷氨支路4上电动调节阀8的开度，即：

又因为所选流量计相同，且测量介质为同一工况下的烟气，所以流量系数和烟气密度均相等，上式可简化成：

式中的ZT ₁、ZT ₂、ZT ₃、……、ZT _i（在本实施例中i=12）分别表示第一区域、第二区域、第三区域、……、第式二区域内的电动调节阀8的开度。

即通过各分区烟气流量计6的差压值的平方根的比例关系来确定各喷氨支路4电动调节阀8的开度，其中差压最大的支路为阀门全开（在比例调节特性范围内的上限开度），其余的按照对应关系，各自确定其开度。其中差压最大点是一个动态的点，根据实际测量的结果来确定最大点是那个区域。确定后，经由PLC控制柜77统一发送指令，调节阀同时动作。

本发明针对的是已经制备好的氨/空气混合气在喷氨格栅位置不同区域的自动分配，不涉及喷氨总量的控制。

整套设备的检测、运行均由PLC控制柜7自动控制。均匀喷氨的控制完全实现自动化控制，与机组负荷的变化，运行参数的改变以及因烟道内积灰或导流板的磨损等因素引起的烟气流场的变化无关。真正实现按烟气流速均匀喷氨的自动控制。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统，其特征在于：包括烟气流量计、氨气喷嘴和控制柜，所述烟气流量计和氨气喷嘴均安装在烟道内，所述氨气喷嘴为多组且均连通有喷氨支路，所述喷氨支路上均装有电动调节阀，所述喷氨支路的进口端均与氨/空气混合气联箱相通；

2.根据权利要求1所述的一种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统，其特征在于：所述烟道沿其截面虚拟划分为多个区域，每个区域内均装有一组氨气喷嘴和一个烟气流量计。

3.根据权利要求2所述的一种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统，其特征在于：各烟气流量计中测得的烟气流速最大值V _max所对应区域的电动调节阀开度为100，其余烟气流量测得的烟气流速与对应区域的电动调节阀开度的比值均与V _max/100相等。

4.根据权利要求1所述的一种基于烟气流速的均匀喷氨分配自动控制系统，其特征在于：所述控制柜为PLC控制柜。