CN215311469U - 一种均匀喷氨自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种均匀喷氨自动控制系统，包括多组喷氨喷嘴、氨/空气混合气联箱、烟气流量计和控制柜，一组喷氨喷嘴对应喷氨格栅所在位置烟道截面的一个区域，每组喷氨喷嘴所对应的区域均安装有烟气流量计，每组喷氨喷嘴的进口端均连通有喷氨支路，喷氨支路均与氨/空气混合气联箱连通；喷氨支路上装有流量控制机构，烟气流量计和流量控制机构均与控制柜电信号连接，控制柜用于根据各区域内烟气流量计的信号调节流量控制机构以实现氨/空气混合气的调节分配。本实用新型均匀喷氨的控制完全实现自动化控制，与机组负荷的变化，运行参数的改变等因素引起的烟气流场的变化无关，真正实现均匀喷氨的自动控制。

Description

一种均匀喷氨自动控制系统

技术领域

本实用新型属于烟气脱硝处理技术领域，具体涉及一种均匀喷氨自动控制系统。

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均匀喷氨自动控制系统，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：

一种均匀喷氨自动控制系统，包括多组喷氨喷嘴、氨/空气混合气联箱、烟气流量计和控制柜，一组喷氨喷嘴对应喷氨格栅所在位置烟道截面的一个区域，每组喷氨喷嘴所对应的区域均安装有烟气流量计，所述每组喷氨喷嘴的进口端均连通有喷氨支路，所述喷氨支路均与氨/空气混合气联箱连通；

所述喷氨支路上装有流量控制机构，所述烟气流量计和流量控制机构均与控制柜电信号连接，所述控制柜用于根据各区域内烟气流量计的信号调节流量控制机构以实现氨/空气混合气的调节分配。

所述流量控制机构包括流量计和电动调节阀，所述流量计和电动调节阀沿氨/空气混合气流动方向依次设置在喷氨支路上，所述流量计和电动调节阀均与控制柜电信号连接。

所述氨/空气混合气联箱的进口端连通有氨/空气混合机构，所述氨/空气混合机构包括氨气注入管路、空气流入管线和混合管线，所述氨气注入管路和空气流入管线均与混合管线连通，所述混合管线的出口与氨/空气混合气联箱连通；

所述混合管线上安装有旋流混合器，所述氨气注入管路上沿氨气流动方向依次设有喷氨总量流量计和喷氨总量控制调节阀，所述空气流入管线上沿空气流动方向依次设有稀释风流量计和稀释空气阀门，所述喷氨总量流量计和稀释风流量计均与控制柜电信号连接。

每个区域内的烟气流量与氨/空气混合气的流量比值相同。

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均匀喷氨自动控制系统，通过在喷氨格栅所在的烟道位置截面的每个区域内安装烟气流量计，控制柜根据烟气流量计的流量信号确定每个区域应该喷入氨的量，并根据喷氨总量流量计和稀释风流量计的流量信号，确定氨/空气混合气的总量并为各分区域分配喷氨量，而且整个过程中，通过调节各喷氨支路的电动调节阀的开度并根据流量计的反馈对电动调节阀的开度进行微调，最终保证喷氨支路的混合气量预期目标值与流量计的反馈一致，实现氨/空气混合气的量与该区域烟气流量等比例的目标，最终实现烟道全截面内烟气和氨/空气混合气的均匀混合，需要喷入的氨量刚好可以完全与烟气的NOx反应完。

本实用新型整套控制系统的检测、运行均由PLC控制柜自动控制。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，真正实现均匀喷氨的自动控制。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是现有均匀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的烟道安装侧视图。

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、喷氨喷嘴；6、烟气流量计；7、旋流混合器；8、氨气注入管路；9、喷氨总量控制调节阀；10、喷氨总量流量计；11、稀释空气阀门；12、稀释风流量计；13、PLC控制柜；14、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均匀喷氨自动控制系统，包括多组喷氨喷嘴5、氨/空气混合气联箱1、烟气流量计6和控制柜，一组喷氨喷嘴5对应喷氨格栅所在位置烟道截面的一个区域，每组喷氨喷嘴5所对应的区域均安装有烟气流量计6，所述每组喷氨喷嘴5的进口端均连通有喷氨支路4，所述喷氨支路4均与氨/空气混合气联箱1连通；

所述喷氨支路4上装有流量控制机构，所述烟气流量计6和流量控制机构均与控制柜电信号连接，所述控制柜用于根据各区域内烟气流量计6的信号调节流量控制机构以实现氨/空气混合气的调节分配。

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，如图4所示，每个区域内的喷氨喷嘴5为一组，每个区域内安装一个烟气流量计6，每组喷氨喷嘴5通过一个喷氨支路4来连通氨/空气混合气联箱1，喷氨支路4上装有流量控制机构，所有的喷氨支路4均与氨/空气混合气联箱1相连。

控制柜根据烟气流量计6的流量信号确定每个区域应该喷入氨的量，通过调节流量控制机构，实现需要喷入的氨量刚好可以完全与烟气的NOx反应完。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种均匀喷氨自动控制系统，如图3所示，所述流量控制机构包括流量计2和电动调节阀14，所述流量计2和电动调节阀14沿氨/空气混合气流动方向依次设置在喷氨支路4上，所述流量计2和电动调节阀14均与控制柜电信号连接。

控制柜根据各烟气流量计6的流量信号，调节电动调节阀14的开度，同时通过流量计2实时计量喷入各区域的氨/空气混合气的量，并接收流量计2的实时反馈，从而对电动调节阀14的开度进行微调，最终实现喷氨支路4的混合气量预期目标值与流量计2的反馈一致。

与现有技术（如图1所示）采用手动调节阀3相比，该均匀喷氨自动控制系统采用控制柜和电动调节阀14可以实现均匀喷氨的自动控制。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种均匀喷氨自动控制系统，所述氨/空气混合气联箱1的进口端连通有氨/空气混合机构，所述氨/空气混合机构包括氨气注入管路8、空气流入管线和混合管线，所述氨气注入管路8和空气流入管线均与混合管线连通，所述混合管线的出口与氨/空气混合气联箱1连通；

所述混合管线上安装有旋流混合器7，所述氨气注入管路8上沿氨气流动方向依次设有喷氨总量流量计10和喷氨总量控制调节阀9，所述空气流入管线上沿空气流动方向依次设有稀释风流量计12和稀释空气阀门11，所述喷氨总量流量计10和稀释风流量计12均与控制柜电信号连接。

控制柜接收来自各区域内的烟气流量计6传送的流量信号，同时接收喷氨总量流量计10和稀释风流量计12的流量信号，根据喷氨总量实时监测喷氨总量流量计10的流量数值，并根据氨与空气的混合比实时监测释风流量计2的流量数值，使其满足喷氨总量和氨/空气混合气的需求。其中，喷氨总量由其它工艺参数确定，本实施例要解决的主要是氨基于烟气流量的均匀分配问题。

实施例4：

本实施例提供了一种均匀喷氨自动控制系统，如图3所示，包括多组喷氨喷嘴5、氨/空气混合气联箱1、烟气流量计6、氨/空气混合机构和控制柜。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，如图4所示，每个区域内的喷氨喷嘴5为一组，每个区域内安装一个烟气流量计6，每组喷氨喷嘴5通过一个喷氨支路4来连通氨/空气混合气联箱1，喷氨支路4上装有流量控制机构，所有的喷氨支路4均与氨/空气混合气联箱1相连。

流量控制机构包括流量计2和电动调节阀14，烟气流量计6、流量计2和电动调节阀14均与控制柜电信号连接。氨/空气混合机构包括氨气注入管路8、空气流入管线和混合管线，氨气注入管路8和空气流入管线均与混合管线连通，混合管线的出口与氨/空气混合气联箱1连通，混合管线上安装有旋流混合器7，用于将氨和空气混合均匀；氨气注入管路8上沿氨气流动方向依次设有喷氨总量流量计10和喷氨总量控制调节阀9，空气流入管线上沿空气流动方向依次设有稀释风流量计12和稀释空气阀门11，喷氨总量流量计10和稀释风流量计12均与控制柜电信号连接。也可设置喷氨总量控制调节阀9和稀释空气阀门11与控制柜电信号连接。

本实施例以全烟道截面划分为12个分区的分区方式为例，在本实施例中，控制亏为PLC控制柜13。在均匀喷氨自动控制设备投运后，PLC控制柜13接收来自各分区烟气流量计6传送的差压信号，并折算成该区域的流量信号，分别记为Q _烟气1- Q _烟气12，同时接收喷氨总量流量计10和稀释风流量计12的流量信号，记为Q _氨和Q _空气，则总的氨/空气混合气量为：Q _混合气=Q _氨+Q _空气

将氨/空气混合气分配到12个喷氨支路4，最终通过喷氨喷嘴5喷入烟气中，氨与烟气等量混合均匀。在12个喷氨支路4中混合气的分配遵循混合气量与该区域烟气量等比例的原则。即：

氨/空气混合气分配的控制，通过各支路电动调节阀14和流量计2的PID调节来实现。根据前面计算得到的各喷氨支路4的混合气量Q _混合气1- Q _混合气12为预期目标值，调节各喷氨支路4的电动调节阀14的开度并根据流量计22的反馈，通过PID调节法微调电动调节阀14的开度，最终保证喷氨支路4的混合气量预期目标值与流量计2的反馈一致，实现氨/空气混合气的量与该区域烟气流量等比例的目标，最终实现烟道全截面内烟气和氨/空气混合气的均匀混合。

氨/空气混合气的制备是将精确控制后的氨经过氨气注入管路88注入到稀释风管道中，并经旋流混合器7搅拌混合均匀，最终各区域氨/空气混合气的量等比例，也就是各区域氨的量与烟气的量等比例。

整套系统的检测、运行均由PLC控制系统自动控制。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 (5)

1.一种均匀喷氨自动控制系统，其特征在于：包括多组喷氨喷嘴、氨/空气混合气联箱、烟气流量计和控制柜，一组喷氨喷嘴对应喷氨格栅所在位置烟道截面的一个区域，每组喷氨喷嘴所对应的区域均安装有烟气流量计，所述每组喷氨喷嘴的进口端均连通有喷氨支路，所述喷氨支路均与氨/空气混合气联箱连通；

所述喷氨支路上装有流量控制机构，所述烟气流量计和流量控制机构均与控制柜电信号连接，所述控制柜用于根据各区域内烟气流量计的信号调节流量控制机构以实现氨/空气混合气的调节分配。

2.根据权利要求1所述的一种均匀喷氨自动控制系统，其特征在于：所述流量控制机构包括流量计和电动调节阀，所述流量计和电动调节阀沿氨/空气混合气流动方向依次设置在喷氨支路上，所述流量计和电动调节阀均与控制柜电信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种均匀喷氨自动控制系统，其特征在于：所述氨/空气混合气联箱的进口端连通有氨/空气混合机构，所述氨/空气混合机构包括氨气注入管路、空气流入管线和混合管线，所述氨气注入管路和空气流入管线均与混合管线连通，所述混合管线的出口与氨/空气混合气联箱连通；

所述混合管线上安装有旋流混合器，所述氨气注入管路上沿氨气流动方向依次设有喷氨总量流量计和喷氨总量控制调节阀，所述空气流入管线上沿空气流动方向依次设有稀释风流量计和稀释空气阀门，所述喷氨总量流量计和稀释风流量计均与控制柜电信号连接。

4.根据权利要求1所述的一种均匀喷氨自动控制系统，其特征在于：每个区域内的烟气流量与氨/空气混合气的流量比值相同。

5.根据权利要求1所述的一种均匀喷氨自动控制系统，其特征在于：所述控制柜为PLC控制柜。

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