用于SCR脱硝工艺的烟气检测装置的制作方法

本申请属于烟气脱硝技术领域，具体地说，涉及一种用于SCR脱硝工艺烟气检测装置。

背景技术：

随着现代工业生产的发展和生活水平的提高，大气污染成了人们十分关注的问题。大气污染中存在着一个大问题，氮氧化物NO_X的污染问题。NO_X在阳光的作用下会引起光化学反应，形成光化学烟雾，从而造成严重的大气污染。NO_X的大气污染问题已被日益重视，人们发现：人体健康的伤害、高含量硝酸雨、光化学烟雾、臭氧减少以及其他一些问题均与低浓度NO_X有关系，而且其危害性比人们原先设想的要大得多。

烟气脱硝，是指把已生成的NO_X还原为N₂，从而脱除烟气中的NO_X，按照治理工艺可分为湿法脱硝和干法脱硝。主要包括：酸吸收法、碱吸收法、选择性催化还原法、选择性非催化还原法、吸附法、离子体活化法等。其中，选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)是采用垂直的催化剂反应塔与无水氨，从燃煤燃烧装置及燃煤电厂的烟气中除去氮氧化物。具体为采用氨(NH₃)作为反应剂，与锅炉排出的烟气混合后通过催化剂层，在催化剂层，在催化剂的作用下将除去NO_X，还原分解成无害的氮气(N₂)和水(H₂O)。

目前在SCR工艺中，在SCR反应器的入口烟道或者出口烟道只有一个检测点，并且该检测点距离催化剂反应区较远，对于喷氨控制回路而言，其检测结果缺乏代表性，也无法在线获取整个入口烟道或出口烟道的流场分布。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供了一种用于SCR脱硝工艺烟气检测装置，用以解决现有技术中烟道检测点的检测结果缺乏代表性的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请公开了一种用于SCR脱硝工艺的烟气检测装置，其特征在于，包括烟气分析仪、至少一根采样管和多个采样头；所述采样头一端开孔并设置于烟道内，另一端与采样管连通，所述采样管与烟气分析仪的阀门连通，使采集到的烟气经所述采样管进入所述烟气分析仪。

每根所述采样管与预设数量的所述采样头连通。这种多路混合型的连通方式更适用于检测点较少，需要获取平均值数据的检测场景。

每个所述采样头与分别与一根独立的采样管连通。这种独立采样型的连通方式更适用于检测点多，需要获取各分区详尽数据的检测场景。

所述采样管平行于烟道截面方向设置；所述采样头和采样管通过支架固定安装在烟道内，或者，安装在步进设备的支架上，所述步进设备带动所述采样管行进至所述烟道的不同深度。这种固定安装的方式强度高，稳定性好，更适用于需要对固定位置进行长期检测的场景。

所述烟气检测装置被设置于SCR反应器的出口烟道。SCR反应器的出口烟道需要长期检测排放烟气中氮氧化物浓度，以达到环保保准，更适于采用固定安装的方式。

所述采样管垂直于烟道截面方向设置；所述采样头和采样管通过支架固定安装在烟道内，或者，安装在步进设备的支架上，所述步进设备带动所述采样管行进至所述烟道的不同深度。这种移动式(便携式)的安装方式可以以特定时间、深度等可控方式在烟道中进行移动测量，更适用于临时测量、优化试验等场合。

将耙式吹灰器改造为所述步进设备以及固定所述采样管和采样头的支架；所述耙式吹灰器包括喷嘴、耙管、中心管和齿轮行走箱；将所述耙管做为固定所述采样管的支架，并与所述中心管连通；将所述喷嘴做为采样头，将所述齿轮行走箱做为步进设备；所述中心管和耙管在齿轮行走箱的带动下行进至所述烟道的不同深度，通过所述设置在所述耙管上的喷嘴采集烟气。 目前多数电厂由于考虑催化剂安全运行，配置的耙式吹灰器并未投入使用，由于设备的网格式耙管、每根耙管上设有多个喷嘴，并且可通过齿轮行走箱来实现耙管的前进和后退，因此非常适合改造为步进式的检测装置在烟道内的不同深度进行检测，降低了设备成本。

所述烟气检测装置被设置于SCR反应器的入口烟道。从而便于对每个喷氨支管的覆盖区域分别进行检测。

所述采样管经电磁阀连通至测量气室，所述测量气室外设有吹扫泵，实现针对各采样管的吹扫和烟气样本抽取；所述烟气分析仪对抽取的烟气样本进行检测，并将检测数据传输至集散控制系统。通过自动控制实现了对每个采样管路的烟气成分浓度的自动精确测量。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：通过多个采样头从不同位置采集烟气样本进行检测，使检测结果更具代表性，更适宜做为控制喷氨量的依据。

当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例的烟气检测装置的框图；

图2是本申请实施例的利用耙式吹灰器改造为烟气检测装置的结构示意图；

图3是本申请实施例的烟气检测装置的辅助回路示意图。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请 如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本申请实施例提供的烟气检测装置，包括多个采样头和至少一个采样管，多个采样头分别分布在烟道内部多个位置来采集烟气，采集到的烟气经采样管进入烟气分析仪，从烟道内的不同位置采集烟气，使检测结果更加具有参考性，对氨气喷入量的控制也更佳准确。采样管的设计可采用多路混合式或者独立采样式，方向可以平行或垂直于烟道截面方向，以适应不同的检测环境。通过步进设备来带动采样管行进至烟道的不同深度，可通过对耙式吹灰器进行改造，来实现具有步进功能的烟气检测装置。

如图1所示，烟气检测装置包括多个采样头10，采样头的一端101开口，另一端102与采样管11连通，采样管11与烟气分析仪12的阀门连通。采样头开口的一端101设置于烟道内，烟气从开口进入采样头10并经过采样管11到达烟气分析仪12，由烟气分析仪12对烟气的成分浓度进行分析。采样头10在采样管11上的分布可以是均匀或不均匀分布，采样管11可以从炉墙引出，连通至烟气分析仪12。

在SCR脱硝工艺中，该烟气检测装置可以用于检测采样头10所在位置的氨气以及氮氧化物浓度，以辅助集散控制系统(Distributed Control System，DCS)控制向SCR反应器内的氨气喷入总量以及每个喷氨支管的氨气喷入量。

在一个实施例中，每根所述采样管与预设数量的采样头连通，该预设数量大于一。例如，每根采样管与十个采样头连通，即该采样管上设置有十个采样头来分别从不同位置采集烟气样本，如果该烟气检测装置共有三根采样管，该烟气检测装置可从烟道截面的三十个不同位置来采集样本；采样管的数量可至少与SCR反应器入口烟道的喷氨支管数量相当，以便于采集不同喷氨支管所覆盖的区域。因此，可根据烟道截面的大小来设置采样管的数量和每根采样管连通的采样头的数量。可以将所有采样头均匀的分布在采样管上，对烟道内部烟气数据的采集更加均衡。

这种连通方式可以被称为多路混合型，即多个采样头采集的烟气样本混合在一起，经同一根采样管进入烟气分析仪，更适用于检测点较少，需要获 取平均值数据的检测场景，增加采集数据的代表性。

此外，另一连通方式被称为独立采样型，即每个采样头采集的烟气经过独立的采样管进入进入烟气分析仪，更适用于检测点多，需要获取各分区详尽数据的检测场景。例如，针对每个喷氨支管所覆盖的区域分别设置独立的检测点，从而可以独立地检测每个喷氨支管所覆盖区域内的氨气浓度或氮氧化物浓度。

烟气检测装置的采样管可以平行于烟道截面设置，或者垂直于烟道截面设置。当采样管平行于烟道截面设置时，适合采用固定式安装方式，采样头和采样管通过支架固定安装在烟道内，适用于需要对固定位置进行长期检测的场景，并可以对其采用在线控制模式。

当采样管垂直于烟道截面设置时，适合采用移动式(便携式)安装方式，采样管和采样头安装在步进设备的支架上，可以以特定时间、深度等可控方式在烟道中进行移动测量，适用于临时测量、优化试验等场合。由于插入烟道的深度可控，通过增加不同深度的测量次数，可以得到多于采样头数目整数倍的测量结果，所以可在需要更精确分区浓度信息时使用。考虑到临时性、移动式的测量需求，采样管采用纵向布置以方便机组运行时采样管通过临时检测孔插入被测烟道。

对于SCR反应器而言，在其入口烟道采用移动式(便携式)的烟气检测装置，从而可以对每个喷氨支管的覆盖区域分别进行检测，并且可以获取整个烟气截面在不同烟道深度的多组测量值，对每个喷氨支管喷氨量的控制更加精确，使整个烟道截面的氨氮摩尔比分布更加均衡。而在其出口烟道可采用固定式的烟气检测装置，利于在特定位置确定SCR反应的后的氮氧化物浓度是否符合环保标准，并根据检测结果调节喷氨总管的喷氨总量。

在一个实施例中，移动式(便携式)安装方式中的步进设备以及固定采样管和采样头的支架可以通过改造耙式吹灰器来实现。耙式吹灰器主要用于清洁鳍片式受热面、空气预热器烟气侧受热面以及SCR反应器。吹灰元件是一根吹灰耙，由中心管和若干根装有多个特殊喷嘴的支管组成。从喷嘴中射出的气流可将覆盖的空间吹扫干净。吹灰耙的中心管后端与外管连接。外管由在大梁上移动的齿轮行走箱带动运动。吹灰器阀门通过固定的内管向吹 灰管提供吹扫介质。耙式吹灰器如图2所示，目前多数电厂由于考虑催化剂安全运行，配置的耙式吹灰器并未投入使用，该设备的网格式耙管，可以经过适当改造后，作为烟气检测装置的网格式采样管的支架使用，也可以设计独立支架支撑采样管；而其齿轮行走箱带动中心管和耙管向烟道内不同深度行进的特性，可以实现对SCR入口烟道截面不同位置的氮氧化物的浓度测量。耙式吹灰器包括喷嘴、耙管、中心管和齿轮行走箱；将喷嘴做为采样头并在耙管内设置采样管，耙管和中心管连通，中心管在齿轮行走箱的带动下行进至烟道的不同深度。

通过对耙管的改造，在一个横向耙管上可以设计若干个采样管，同时(以巡测方式)完成一个插入深度下多个采样点的烟气采样和测量。同一深度下的几个量值测量完成后，由齿轮行走箱带动整个检测探头向另一深度行进，到位后重新采样测量所有采样点的烟气成分浓度。如此，可以获取整个烟道截面上多于采样管整数倍的分区成分浓度测量值。

整个烟气检测装置的行进深度、检测时间等功能细节，可以由控制系统编程完成，使整个检测装置更加合理高效运行。

采样管与烟气分析仪通过阀门连通，每根采样管均安装电磁阀，可以实现独立采样回路管道的通、断控制。所有采样管的电磁阀可封装于一个电磁阀箱之内，如图3所示，所有采样管经电磁阀箱连通至测量气室。测量气室外设计抽气泵、吹扫泵，实现各采样管的吹扫、测量气室的吹扫以及采样管路的烟气抽取引出。

例如，该烟气检测装置的控制流程如下：

(1)系统启动后，进行初始吹扫：所有采样管电磁阀打开，吹扫阀打开，吹扫泵运行1分钟，进行吹扫；

(2)取样：关闭所有采样管电磁阀；关闭吹扫泵；打开第X路采样管的电磁阀，启动抽气泵，完成第X路采样管的烟气取样；

(3)测量：打开烟气分析仪的测量阀，测量表头与X路取样装置接通，待读数稳定后完成取样的测量；测量信号送入DCS；

(4)反吹：停抽气泵，关闭抽气阀；开吹扫阀，启动吹扫泵，吹扫30 秒；

(5)循环取样、测量：返回步骤(2)；

(6)停止运行：开启所有采样管电磁阀，停抽气泵关抽气阀，开启吹扫阀，启动吹扫泵(热备用，一直吹扫防止堵塞)。

以上控制过程可以用DCS完成控制，也可以用PLC或现场嵌入式设备进行控制，视不同应用场合、安装方式而定。在检测数据完成DCS回传后，可以在操作员站实现脱硝系统在线流场分布数据的实时显示功能，如SCR入口烟道氨气浓度分区检测数据、SCR入口烟道氮氧化物浓度分区检测数据、SCR出口烟道氮氧化物浓度分区检测数据、SCR出口烟道氨气浓度分区检测数据以及其他气体成分(如氧气、一氧化碳等)检测数据的显示。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除， 而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。