一种大截面烟道SCR-CEMS烟气多点等量混合二级引射快速采样装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大截面烟道SCR‑CEMS烟气多点等量混合二级引射快速采样装置，通过在进口第一级采样管路和出口第一级采样管路两端的烟气静压差下形成自引射；通过设置进口烟气采样支管和出口烟气采样支管，烟气分别汇流到进口第一级采样管路和出口第一级采样管路内混合，在烟气静压差引射作用下快速自动流入空预器出口烟道；进口第一级采样管路和出口第一级采样管路均途径SCR‑CEMS仪表间，分别从进口第一级采样管路和出口第一级采样管路抽取烟气样品，经预处理后分别输送到进口CEMS分析仪和出口CEMS分析仪，形成第二级烟气采样管路。本发明专利技术可提高CEMS分析仪的烟气采样代表性和缩短测量滞后时间，提高SCR喷氨总量调节的机组负荷跟随性，减小NOx排放浓度的波动幅度。

【技术实现步骤摘要】
一种大截面烟道SCR-CEMS烟气多点等量混合二级引射快速采样装置及其方法
本专利技术涉及SCR烟气脱硝
，尤其涉及一种大截面烟道SCR-CEMS烟气多点等量混合二级引射快速采样装置及其方法。
技术介绍
当前，国内燃煤机组普遍采用SCR烟气脱硝装置来控制NOx达到超低排放限值50mg/m3。通常在SCR反应器的进口和出口烟道分别布置1套在线CEMS分析仪测量NO/O2浓度，采用前馈(负荷、进口NOx浓度及出口NOx设定值计算喷氨量)+反馈(实测出口NOx浓度修正喷氨量)的方法按需自动调节喷氨量。但在实际运行过程中，存在两个与测量相关的问题和现象：1)CEMS采样测量的代表性低SCR进出口烟道截面积都比较大，进口尺寸约为2-3m×10-25m，出口尺寸约为3-6m×10-25m。进出口烟道截面烟气中的NOx/O2浓度分布不均匀，进口NOx浓度的分布相对标准偏差约3-8％，出口约20-50％。较大的烟道截面和NOx浓度的不均匀分布，降低了单点采样及CEMS分析值的代表性。部分机组CEMS采用3点烟气采样或者分布式多点烟气采样，但前者采样点过少、后者没有确保各点等量采样，影响了采样代表性的提高。2)CEMS测量滞后燃烧工况的时间长在线CEMS仪表间通常布置在SCR反应器出口平台，CEMS烟气采样管线长、管内流速低，采样时间长导致检测值严重滞后于燃烧工况的变化。尤其SCR进口CEMS的烟气采样管线长达50-70m，测量滞后时间高达2-3min。机组升降负荷或者磨煤机启停期间，SCR进口烟气中的实际NOx浓度随燃烧工况波动幅度约为±10-50mg/min。当机组燃烧工况快速变化时，因CEMS测量值滞后，会使SCR喷氨量的调节滞后，造成脱硝出口NOx浓度周期性波动，波动幅度超过±20mg/m3。在SCR出口NOx浓度波动曲线的波峰处易造成NOx排放超标，波谷处易造成氨逃逸过大。为全时段实现NOx排放浓度小于50mg/m3，只能设定SCR出口NOx控制值到30mg/m3以下，这将加剧空预器硫酸氢铵堵塞。如表1所示，波峰工况的NOx排放浓度达到了排放限值，而波谷工况的NOx排放浓度很低，其氨逃逸浓度比稳定工况高6μL/L。表1SCR出口NOx波动幅度对氨逃逸的影响项目单位设计稳定工况波峰工况波谷工况进口NOx浓度mg/m3300320280出口NOx浓度mg/m3305010脱硝效率％908496氨逃逸浓度μL/L31.99目前有两种方法可提高SCR喷氨的机组负荷跟随性：1)根据SCR进口NOx浓度与机组燃烧工况变化的对应关系，在喷氨控制逻辑中增加预置量，针对燃烧工况的变化，提前增加或者减少喷氨量。这种方法可控制出口NOx浓度的波动幅度小于±10mg/m3，但当燃烧工况与NOx的对应关系发生较大变化时，需重新设定预置量。2)缩短烟气采样点与CEMS仪表间的距离，尽可能减小测量滞后时间到2min以内，但对于SCR进口NOx浓度随燃烧工况波动剧烈的机组，SCR出口的NOx浓度波动幅度仍较大。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提出一种大截面烟道SCR-CEMS烟气多点等量混合二级引射快速采样装置及其方法，提高CEMS分析仪的测量代表性和缩短测量滞后时间。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种大截面烟道SCR-CEMS烟气多点等量混合二级引射快速采样装置，包括依次连接的锅炉，SCR反应器和空预器，所述锅炉和所述SCR反应器之间设有SCR进口烟道，所述SCR反应器和所述空预器之间设有SCR出口烟道，所述空预器的出口设有空预器出口烟道；所述SCR进口烟道内设有AIG喷氨格栅，所述AIG喷氨格栅上游的所述SCR进口烟道和所述SCR出口烟道的大尺寸截面沿炉宽方向上分别设置有进口烟气采样支管和出口烟气采样支管；所述进口烟气采样支管与位于所述SCR进口烟道外的进口烟气采样汇流管连通，所述进口烟气采样汇流管与所述空预器出口烟道之间设有进口第一级采样管路；所述出口烟气采样支管与位于所述SCR出口烟道外的出口烟气采样汇流管连通，所述出口烟气采样汇流管与所述空预器出口烟道之间设有出口第一级采样管路；所述进口第一级采样管路和所述出口第一级采样管路分别通过进口第二级采样管路和出口第二级采样管路连接入CEMS分析仪表间。进一步的，所述AIG喷氨格栅通过SCR喷氨流量控制阀与喷氨母管连通。进一步的，所述进口烟气采样支管和所述出口烟气采样支管分别由6-10根不同长度、不同直径的笛型碳钢支管构成。进一步的，所述进口烟气采样支管和所述出口烟气采样支管分别垂直于来流烟气布置，其迎风面分别设置有防磨三角铁。进一步的，所述进口第一级采样管路和所述出口第一级采样管路分别为长度为20m-70m、直径为100mm-200mm的圆形碳钢母管。进一步的，所述进口第一级采样管路和所述出口第一级采样管路分别外敷设有保温棉。进一步的，所述进口第二级采样管路和所述出口第二级采样管路分别为长度5m-15m、带伴热的CEMS采样管。上述任意一种大截面烟道SCR-CEMS烟气多点等量混合二级引射快速采样装置的采样方法，包括以下步骤：1)在机组高中低负荷下，分别测量所述空预器出口烟道与所述SCR进口烟道和所述SCR出口烟道之间的烟气静压差，在烟气静压差的引射作用下，采样混合烟气流入空预器出口烟道，形成第一级烟气采样管路，管内烟气流速为10m/s-20m/s，所述进口第一级采样管路内的烟气停留时间小于5s，所述出口第一级采样管路内的烟气停留时间小于2s；按照管内烟气流速和管路长度，设计所述进口第一级采样管路和所述出口第一级采样管路的直径；根据采样点的烟气温度设计保温棉的厚度，确保所述进口第一级采样管路和所述出口第一级采样管路内的温度不低于200℃；2)在机组高中低负荷下，分别在所述SCR进口烟道和所述SCR出口烟道的截面用网格法测量NOx浓度分布，根据截面的NOx平均值与代表点的NOx平均值相等原则，选择所述SCR进口烟道和所述SCR出口烟道中多点烟气采样截面的采样代表点的位置，以确保采样点的代表性；3)根据各支管烟气流量相等原则，采用CFD数值模拟方法，所述多点烟气采样截面上的所述进口烟气采样支管和所述出口烟气采样支管的直径自母管远端到近端逐渐减小，确保各采样代表点的烟气采样等量混合，以提高烟气采样代表性；4)所述进口第二级采样管路和所述出口第二级采样管路分别从所述进口第一级采样管路和所述出口第一级采样管路内抽取烟气样品，采样烟气经预处理器除湿后，输送到CEMS分析仪表间内测试，第二级采样分析时间小于15s；5)基于二级烟气采样测试分析的滞后时间，提高前馈+反馈的SCR喷氨控制的喷氨调节跟随性。SCR进口烟气采样测试滞后于燃烧工况变化的时间小于20s，考虑氨气在喷氨AIG母管与支管内的停留时间小于3s，AIG喷氨格栅与顶层催化剂之间的烟气停留时间小于2s，反应器内的烟气停留时间小于4s，SCR出口烟气采样测试时间小于17s，滞后于喷氨的时间小于26s。结合常规的前馈+反馈喷氨控制方式，在大幅度缩短了CEMS在线分析仪的检测滞后时间基础上，提高SCR喷氨量调节与机组燃烧工况波动之间的响应跟随性，稳定控制SCR反应器出口NOx浓度的波动幅度小于±本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大截面烟道SCR‑CEMS烟气多点等量混合二级引射快速采样装置，包括依次连接的锅炉，SCR反应器和空预器，其特征在于：所述锅炉和所述SCR反应器之间设有SCR进口烟道，所述SCR反应器和所述空预器之间设有SCR出口烟道，所述空预器的出口设有空预器出口烟道；所述SCR进口烟道内设有AIG喷氨格栅，所述AIG喷氨格栅上游的所述SCR进口烟道和所述SCR出口烟道的大尺寸截面沿炉宽方向上分别设置有进口烟气采样支管和出口烟气采样支管；所述进口烟气采样支管与位于所述SCR进口烟道外的进口烟气采样汇流管连通，所述进口烟气采样汇流管与所述空预器出口烟道之间设有进口第一级采样管路；所述出口烟气采样支管与位于所述SCR出口烟道外的出口烟气采样汇流管连通，所述出口烟气采样汇流管与所述空预器出口烟道之间设有出口第一级采样管路；所述进口第一级采样管路和所述出口第一级采样管路分别通过进口第二级采样管路和出口第二级采样管路连接入CEMS分析仪表间。

【技术特征摘要】
1.一种大截面烟道SCR-CEMS烟气多点等量混合二级引射快速采样装置，包括依次连接的锅炉，SCR反应器和空预器，其特征在于：所述锅炉和所述SCR反应器之间设有SCR进口烟道，所述SCR反应器和所述空预器之间设有SCR出口烟道，所述空预器的出口设有空预器出口烟道；所述SCR进口烟道内设有AIG喷氨格栅，所述AIG喷氨格栅上游的所述SCR进口烟道和所述SCR出口烟道的大尺寸截面沿炉宽方向上分别设置有进口烟气采样支管和出口烟气采样支管；所述进口烟气采样支管与位于所述SCR进口烟道外的进口烟气采样汇流管连通，所述进口烟气采样汇流管与所述空预器出口烟道之间设有进口第一级采样管路；所述出口烟气采样支管与位于所述SCR出口烟道外的出口烟气采样汇流管连通，所述出口烟气采样汇流管与所述空预器出口烟道之间设有出口第一级采样管路；所述进口第一级采样管路和所述出口第一级采样管路分别通过进口第二级采样管路和出口第二级采样管路连接入CEMS分析仪表间。2.根据权利要求1所述的一种大截面烟道SCR-CEMS烟气多点等量混合二级引射快速采样装置，其特征在于：所述进口烟气采样支管和所述出口烟气采样支管分别由6-10根不同长度、不同直径的笛型碳钢支管构成。3.根据权利要求1所述的一种大截面烟道SCR-CEMS烟气多点等量混合二级引射快速采样装置，其特征在于：所述进口烟气采样支管和所述出口烟气采样支管分别垂直于来流烟气布置，其迎风面分别设置有防磨三角铁。4.根据权利要求1所述的一种大截面烟道SCR-CEMS烟气多点等量混合二级引射快速采样装置，其特征在于：所述进口第一级采样管路和所述出口第一级采样管路分别为长度为20m-70m、直径为100mm-200mm的圆形碳钢母管。5.根据权利要求1所述的一种大截面烟道SCR-CEMS烟气多点等量混合二级引射快速采样装置，其特征在于：所述进口第一级采样管路和所述出口第一级采样管路分别外敷设有保温棉。6.根据权利要求1所述的一种大截面烟道SCR-CEMS烟气多点等量混合二...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋玉宝，王兴俊，刘鑫辉，程世军，安德欣，靳轲，周少湘，金理鹏，谢新华，周健，韦振祖，
申请(专利权)人：华能国际电力股份有限公司，华能沁北发电有限责任公司，西安热工研究院有限公司，苏州西热节能环保技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11