CN216284532U - 一种火电厂烟气取样系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的火电厂烟气取样系统，包括取样管、空气管、探头外套管、混烟罐，取样管包括多根间隔设置在氨气注入格栅下方的取样分支管，能够实现多点取样，通过使空气管的第一支管与混烟罐相连通，能够在混烟罐内形成负压，从而将取样管内的烟气样品吸至混烟罐内进行混合，混合所在的空间大，通过在空气管的空气主管上设置加热管屏对压缩空气进行加热，并将混烟罐设置在烟道内，能够避免烟气样品混合时产生冷凝水，取样混合效果好、取样结果准确，通过使探头外套管贯穿烟道壁并插入混烟罐，使第二支管与探头外套管相连通，能够利用第二支管将压缩空气自探头外套管、混烟罐、取样管向烟道内喷出，便于疏通清理取样管，结构简单、操作方便。

Description

一种火电厂烟气取样系统

技术领域

本实用新型涉及火电厂烟气取样技术领域，具体涉及一种火电厂烟气取样系统。

背景技术

火力发电厂简称火电厂，是利用可燃物（例如煤）作为燃料生产电能的工厂，随着全社会对环境保护的日益重视，燃煤锅炉烟气污染物（主要成分为氮氧化物）的排放标准也在不断提高，为适应这一标准，火电厂烟气脱硝控制系统对氮氧化物的控制标准也在提高。

目前火电厂的烟气脱硝控制通常采用取样系统检测出的氮氧化物含量作为控制依据，比较实际值与设定值的偏差自动调整喷氨量，在运行过程及控制逻辑不变的情况下，整个烟气脱硝控制中氮氧化物的取样是否准确就成了决定烟气能否达标的关键因素。

对大容量锅炉而言，烟道截面积较大，单点取样的脱硝CEMS系统价格又太高，难以实现多点取样，导致测量结果不具有代表性，增大了污染物排放超标事件发生的概率。

也有采用多根取样管采集烟道截面上多个位置的烟气，再将其汇集到一根母管上混合后进行取样的取样系统，依靠压缩空气的引射作用在母管内产生负压使多根取样管采集的烟气混合，进而测量烟道截面上的烟气成分浓度，但这种方式至少存在以下问题：

1.若烟气在烟道外混合，由于温度骤降，会导致烟气中的水蒸气冷凝，而被测成分氮氧化物易溶于水，在烟气混合时部分氮氧化物溶于冷凝水中，使得取样结果不准确。

2.若烟气在烟道内混合，由于压缩空气与烟气的温差较大，压缩空气引射时也会使烟气中的水蒸气在母管内冷凝，烟气在母管内混合时部分氮氧化物溶于冷凝水中，导致氮氧化物含量在烟气混合过程中不断下降，使得取样结果不准。

3.现场可供使用的压缩空气流量有限，为保证各取样管能够产生负压，取样管的管径不易过大，取样时各取样管有被烟尘堵塞的风险，而取样管位于烟道内，锅炉运行过程中无法进行疏通。

4.在取样系统母管中混合时，母管内空间较小，难以使各取样管输送的烟气产生回转、碰撞、对流，无法实现有效混合，测量结果难以代表整个烟道截面上的烟气成分浓度。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种能够多点取样、取样混合效果好、取样结果准确、便于疏通清理、结构简单、操作方便的火电厂烟气取样系统。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是，火电厂烟气取样系统，包括：

取样管，所述取样管设置在烟道内，所述取样管包括多根取样分支管和一根取样主管，多根所述取样分支管相间隔地设置在氨气注入格栅的下方，所述取样主管与所有所述取样分支管相连通，用于汇集所述取样分支管采集的烟气样品；

空气管，所述空气管包括空气主管和与所述空气主管相连通的第一支管、第二支管，所述空气管内的压缩空气自所述空气主管向所述第一支管和/或所述第二支管流动；

探头外套管，所述探头外套管用于插设取样探头；

所述火电厂烟气取样系统还包括沿上下方向延伸并位于所述烟道内的混烟罐，所述混烟罐的上部呈圆柱形，所述混烟罐的下部呈倒圆锥形，所述混烟罐的顶板中心开设有用于连通所述取样主管的进烟口，所述混烟罐的底部中心开设有用于连通所述第一支管的负压口，所述第一支管内的所述压缩空气流动时，能够通过所述负压口在所述混烟罐内形成负压，使所述取样主管内汇集的所述烟气样品在所述混烟罐内进行混合；

所述探头外套管沿水平方向贯穿所述烟道的壁并从所述混烟罐的上部插入所述混烟罐内，所述探头外套管在所述混烟罐内的开口位于所述进烟口的正下方，所述探头外套管与所述第二支管远离所述空气主管的端部相连通，从所述第二支管流出的所述压缩空气能够依次经所述探头外套管、所述混烟罐、所述取样主管和所述取样分支管后喷入所述烟道；

所述空气主管上设有用于对所述空气主管内所述压缩空气进行加热的加热管屏。

优选地，所述混烟罐上部的内径至少大于所述取样主管内径的五倍。

优选地，所述第一支管远离所述空气主管及所述负压口的端口位于述烟道内。

优选地，所述取样分支管的数量为所述氨气注入格栅中栅格数量的一半，任意一根所述取样分支管均水平设置在两个相邻的所述格栅的中间线的正下方。

进一步优选地，所述取样分支管上的取样口开设在所述取样分支管的两端部，所述取样分支管的中部与所述取样主管相连通。

优选地，所述第一支管上设有负压控制阀，所述负压控制阀位于所述负压口与所述空气主管之间，所述第二支管上设有吹扫控制阀，所述负压控制阀和所述吹扫控制阀均位于所述烟道外。

优选地，所述探头外套管上连接有用于检测从所述第二支管流入的所述压缩空气压力的压力表。

优选地，所述第一支管上连接有用于检测所述第一支管内压缩空气温度的温度表。

进一步优选地，所述加热管屏由所述空气主管弯曲成S形而成，所述加热管屏位于所述烟道内。

进一步优选地，所述加热管屏位于所述氨气注入格栅上方，所述加热管屏的长度与所述加热管屏所处位置的烟气平均温度成反比。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型提供的火电厂烟气取样系统，包括取样管、空气管、探头外套管、混烟罐，通过使取样管包括多根间隔设置在氨气注入格栅下方的取样分支管，能够实现多点取样，空气管内的压缩空气自空气主管向第一、二空气支管流动，通过使空气管的第一支管与混烟罐相连通，能够在混烟罐内形成负压，从而将取样管内的烟气样品吸至混烟罐内进行混合，混合所在的空间大，取样混合的效果好，通过在空气管的空气主管上设置加热管屏对压缩空气进行加热，并将混烟罐设置在烟道内，能够避免烟气样品混合时产生冷凝水，取样结果更加准确，通过使探头外套管贯穿烟道壁并插入混烟罐，使第二支管与探头外套管相连通，能够利用第二支管将压缩空气自探头外套管、混烟罐、取样管向烟道内喷出，便于疏通清理取样管，该系统结构简单、操作方便、特别适用于截面积较大的烟道。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例所在烟道的水平截面示意图。

图2是图1中混烟罐处的竖直剖面示意图。

其中：10.取样管；11.取样分支管；12.取样主管；20.空气管；21.空气主管；22.第一支管；221.负压控制阀；222.温度表；23.第二支管；231.吹扫控制阀；24.加热管屏；30.探头外套管；31.压力表；40.混烟罐；41.进烟口；42.负压口；50.烟道；52.壁。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本实用新型描述的上下方向为图2中的上下方向，本实用新型中烟道内的烟气沿图2中自上向下的方向流动。

如图1-2所示，本实用新型提供的火电厂烟气取样系统，包括：取样管10、空气管20、探头外套管30、混烟罐40，其中，取样管10设置在烟道50内，取样管10包括多根取样分支管11和一根取样主管12，多根取样分支管11相间隔地设置在氨气注入格栅（图中未示出）的下方，取样主管12与所有取样分支管11相连通，用于汇集取样分支管11采集的烟气样品；空气管20包括空气主管21和与空气主管21相连通的第一支管22、第二支管23，空气管20内的压缩空气自空气主管21向第一支管22和第二支管23流动；探头外套管30用于插设取样探头；混烟罐40沿上下方向延伸并位于烟道50内，混烟罐40位于取样管10的下方，混烟罐40的上部呈圆柱形，混烟罐40的下部呈倒圆锥形，混烟罐40的顶板中心开设有用于连通取样主管12的进烟口41，混烟罐40的底部中心开设有用于连通第一支管22的负压口42，第一支管22内的压缩空气流动时，能够通过负压口42在混烟罐40内形成负压，使取样主管12内汇集的烟气样品在混烟罐40内进行混合；探头外套管30沿水平方向贯穿烟道50的壁51并从混烟罐40的上部插入混烟罐40内，探头外套管30在混烟罐40内的开口位于进烟口41的正下方，探头外套管30与第二支管23远离空气主管21的端部相连通，从第二支管23流出的压缩空气能够依次经探头外套管30、混烟罐40、取样主管12和取样分支管11后喷入烟道50；空气主管21上设有用于对空气主管21内的压缩空气进行加热的加热管屏24。

这样设置的好处在于，既能够实现多点取样，又能扩大烟气样品混合所在的空间，使得烟气样品的混合效果好，还能够避免烟气样品混合时产生冷凝水，能够避免烟气样品中氮氧化物的溶解，提高取样结果的准确性，还能够方便地对取样主管、取样支管进行吹扫，疏通清理取样管，不受锅炉运行的影响，该系统结构简单、操作方便、特别适用于截面积较大的烟道。

由于混烟罐40上部为圆柱形下部为圆锥形，且探头外套管30插设在混烟罐40的上部，因此，混烟罐40上部的内径会严重影响烟气样品的混合效果，也即，混烟罐40上部的内径非常重要，该内径过小，则烟气样品混合区域的空间小，难以实现烟气样品的充分混合，当然，该内径也不能过大，过大时，混烟罐40内部的空间大，第一支管22产生负压时的负载大，消耗的压缩空气流量大，成本高，优选地，该内径为取样主管12内径的5-10倍，在本实施例中，该内径为取样主管12内径的8倍。

为避免第一支管22喷出的压缩空气对其余部件产生影响，并降低环境噪声，在本实施例中，第一支管22远离空气主管21及负压口41的端口位于述烟道50内并位于混烟罐40的下方，以避免压缩空气混入烟气样品，同时避免烟气样品发生温降。

在本实施例中，取样分支管11的数量为氨气注入格栅中栅格数量的一半，任意一根取样分支管11均水平设置在两个相邻的格栅的中间线的正下方，取样分支管11上的取样口开设在取样分支管11的两端部，取样分支管11的中部与取样主管12相连通，这样设置的好处在于，既能够通过单根取样分支管11抽取经两个相邻格栅处理后的烟气，准确反映烟气中氮氧化物含量，又能够避免因取样分支管11过多，导致取样分支管11内的烟气流量过低，还能够避免取样分支管11阻塞烟道50的烟气流动。

取样探头从外向内插设在探头外套管30内，取样探头的外端部可以通过法兰等现有的密封方式与探头外套管30进行密封连接，探头外套管30上连接有用于检测从第二支管23流入的压缩空气压力的压力表31。

在本实施例中，第一支管22上设有负压控制阀221，负压控制阀221位于负压口42与空气主管21之间，第二支管23上设有吹扫控制阀231，负压控制阀221和吹扫控制阀231均位于烟道50外，第一支管22上还连接有用于检测第一支管22内压缩空气温度的温度表222。

在本实施例中，加热管屏24由空气主管21弯曲成S形而成，加热管屏24位于烟道50内，由于加热管屏24接收热量的方式为温差传热，为保证大流量压缩空气的加热效率及升温效果，加热管屏24位于氨气注入格栅上方，加热管屏24的长度与加热管屏24所处位置的烟气平均温度成反比。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型提供的火电厂烟气取样系统，包括取样管、空气管、探头外套管、混烟罐，通过使取样管包括多根间隔设置在氨气注入格栅下方的取样分支管，能够实现多点取样，空气管内的压缩空气自空气主管向第一、二空气支管流动，通过使空气管的第一支管与混烟罐相连通，能够在混烟罐内形成负压，从而将取样管内的烟气样品吸至混烟罐内进行混合，混合所在的空间大，取样混合的效果好，通过在空气管的空气主管上设置加热管屏对压缩空气进行加热，并将混烟罐设置在烟道内，能够避免烟气样品混合时产生冷凝水，取样结果更加准确，通过使探头外套管贯穿烟道壁并插入混烟罐，使第二支管与探头外套管相连通，能够利用第二支管将压缩空气自探头外套管、混烟罐、取样管向烟道内喷出，便于疏通清理取样管，该系统结构简单、操作方便、特别适用于截面积较大的烟道。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种火电厂烟气取样系统，包括：

取样管，所述取样管设置在烟道内，所述取样管包括多根取样分支管和一根取样主管，多根所述取样分支管相间隔地设置在氨气注入格栅的下方，所述取样主管与所有所述取样分支管相连通，用于汇集所述取样分支管采集的烟气样品；

空气管，所述空气管包括空气主管和与所述空气主管相连通的第一支管、第二支管，所述空气管内的压缩空气自所述空气主管向所述第一支管和/或所述第二支管流动；

探头外套管，所述探头外套管用于插设取样探头；

其特征在于：

所述火电厂烟气取样系统还包括沿上下方向延伸并位于所述烟道内的混烟罐，所述混烟罐的上部呈圆柱形，所述混烟罐的下部呈倒圆锥形，所述混烟罐的顶板中心开设有用于连通所述取样主管的进烟口，所述混烟罐的底部中心开设有用于连通所述第一支管的负压口，所述第一支管内的所述压缩空气流动时，能够通过所述负压口在所述混烟罐内形成负压，使所述取样主管内汇集的所述烟气样品在所述混烟罐内进行混合；

所述探头外套管沿水平方向贯穿所述烟道的壁并从所述混烟罐的上部插入所述混烟罐内，所述探头外套管在所述混烟罐内的开口位于所述进烟口的正下方，所述探头外套管与所述第二支管远离所述空气主管的端部相连通，从所述第二支管流出的所述压缩空气能够依次经所述探头外套管、所述混烟罐、所述取样主管和所述取样分支管后喷入所述烟道；

所述空气主管上设有用于对所述空气主管内所述压缩空气进行加热的加热管屏。

2.根据权利要求1所述的火电厂烟气取样系统，其特征在于：所述混烟罐上部的内径至少大于所述取样主管内径的五倍。

3.根据权利要求1所述的火电厂烟气取样系统，其特征在于：所述第一支管远离所述空气主管及所述负压口的端口位于述烟道内。

4.根据权利要求1所述的火电厂烟气取样系统，其特征在于：所述取样分支管的数量为所述氨气注入格栅中栅格数量的一半，任意一根所述取样分支管均水平设置在两个相邻的所述格栅的中间线的正下方。

5.根据权利要求4所述的火电厂烟气取样系统，其特征在于：所述取样分支管上的取样口开设在所述取样分支管的两端部，所述取样分支管的中部与所述取样主管相连通。

6.根据权利要求1所述的火电厂烟气取样系统，其特征在于：所述第一支管上设有负压控制阀，所述负压控制阀位于所述负压口与所述空气主管之间，所述第二支管上设有吹扫控制阀，所述负压控制阀和所述吹扫控制阀均位于所述烟道外。

7.根据权利要求1所述的火电厂烟气取样系统，其特征在于：所述探头外套管上连接有用于检测从所述第二支管流入的所述压缩空气压力的压力表。

8.根据权利要求1所述的火电厂烟气取样系统，其特征在于：所述第一支管上连接有用于检测所述第一支管内压缩空气温度的温度表。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的火电厂烟气取样系统，其特征在于：所述加热管屏由所述空气主管弯曲成S形而成，所述加热管屏位于所述烟道内。

10.根据权利要求9所述的火电厂烟气取样系统，其特征在于：所述加热管屏位于所述氨气注入格栅上方，所述加热管屏的长度与所述加热管屏所处位置的烟气平均温度成反比。

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