一种抽取式烟气温度分布式测量装置及包含它的脱硝装置的制作方法

本实用新型涉及一种抽取式烟气温度分布式测量装置及包含它的脱硝装置，属脱硝装置监控技术领域。

背景技术：

目前，燃煤电站普遍采用SCR脱硝装置来降低烟气中NOx排放浓度。SCR利用NH₃对NOx的还原特性，在脱硝催化剂的作用下将NOx还原为对环境无害的N₂和H₂O。在实际运行过程中，烟气温度对脱硝催化剂的活性、使用寿命等有直接影响，常规脱硝催化剂适用温度范围下限为300℃左右、上限为420℃左右。

当烟气温度低于脱硝催化剂的适用温度下限时，会发生副反应，NH₃与SO₃和H₂O反应生成(NH₄)₂SO₄或NH₄HSO₄，附着在催化剂表面，堵塞催化剂通道和微孔，降低催化剂的活性。当烟气温度高于脱硝催化剂的适用温度上限时，催化剂通道和微孔会发生变形，还会出现活性微晶高温烧结的现象，从而使催化剂失活。

为了提高燃煤电站锅炉的效率，锅炉尾部竖井烟道一般布置较多换热面，机组满负荷运行时烟气温度不会超过脱硝催化剂适用温度上限。需要重点关注的是，随着机组负荷下降，脱硝装置进口温度下降，可能导致烟气温度低于脱硝催化剂适用温度下限。在当前国内普遍要求燃煤机组深度调峰、宽负荷脱硝的行业政策背景下，该问题尤为突出。

在脱硝催化剂适用温度区间内，催化剂的活性也随着温度的变化而变化。通常情况下，不同的催化剂有不同的最佳工作温度值，在这个最佳工作温度值上下波动20℃左右是该催化剂的最佳工作温度范围。当烟气温度与最佳工作温度范围偏离越远时，脱硝催化剂的活性将下降越多，使用寿命也受到一定影响。

结合上述分析，监测并控制烟气温度对提高脱硝装置安全与经济运行水平非常重要。然而，脱硝装置烟气流动截面常达数十甚至上百平方米，受燃烧配风方式、尾部竖井烟道调温挡板、宽负荷脱硝系统投运等多种因素的影响，烟气温度分布不均匀的现象普遍存在，不同区域的烟气温度偏差可达30～50℃，机组低负荷时温度偏差尤大。

已有的研究还表明，脱硝催化剂适用温度下限并不是一个固定不变的值，允许的连续喷氨温度与脱硝效率密切相关，脱硝效率每下降10％，允许的连续喷氨温度可降低3～5℃。当前超低排放改造要求将NOx排放浓度严格控制在50mg/Nm³以下，机组低负荷时全面监测烟气温度分布很重要，一方面，可以根据烟气温度分布调整机组运行方式，使脱硝装置进口烟气温度分布偏差尽量小；另一方面，可以根据烟气温度分布规律，精细调节不同温度区域的喷氨量，在脱硝催化剂活性高的区域提高局部脱硝效率，在脱硝催化剂活性低的区域降低局部脱硝效率(甚至在局部烟气温度不满足脱硝催化剂投运条件的区域，不喷氨)，最终在保证NOx达标排放的前提下，延长脱硝催化剂使用寿命，减小氨逃逸率，保证脱硝装置的安全与稳定运行，并降低下游空气预热器堵塞的风险。

由于脱硝装置烟气流动截面非常大，采用常规的热电偶测量温度，插入烟道的深度一般较浅，即使不考虑投入成本而配置多套热电偶，所获取的温度分布也不具有良好的代表性。因此，当前脱硝装置烟气温度分布的全面且可靠监测，仍无法实现。

技术实现要素：

为了解决现有技术中脱硝装置烟气温度分布监测的难题，本实用新型提供一种抽取式烟气温度分布式测量装置及包含它的脱硝装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种抽取式烟气温度分布式测量装置，包括混合采样管、采样分支管、温度测量元件以及温度采集器；采样分支管一端与混合采样管相连通，另一端为负压发生端；温度测量元件设在采样分支管上、且位于采样分支管与混合采样管相连通的一端，温度测量元件和温度采集器连接。

为了提高测量的准确性，采样分支管外围设有分支管保温层。

为了进一步提高测量的准确性，每根混合采样管上均匀设置三个及以上的烟气抽取点。均匀设置指烟气抽取点为等间距设置。申请人经研究发现，从脱硝装置烟气流动截面上不同位置抽取烟气样进行混合，测取局部区域平均烟气温度，既能降低温度测量的成本，又能提高烟气温度测量的准确性，局部区域平均烟气温度的测量值足以满足精细化喷氨的控制需求。由于混合采样管的长度、强度较方便设计，避免采用热电偶直插无法伸及烟道深处的问题。

为了提高温度测量的准确性，混合采样管呈套管结构。套管夹层的空腔增大传热热阻，减少传热量，保证烟气混合采样的真实性。进一步优选，套管结构的夹层内填有保温材料。这样能进一步减少传热量。

为了减少烟道外采样分支管散热损失对温度测量的影响，温度测量元件安装在采样分支管靠近混合采样管一端的烟气沿程长度一米范围内。

包含上述抽取式烟气温度分布式测量装置的脱硝装置，包括脱硝装置烟道，混合采样管布置在脱硝装置烟道内，采样分支管布置在烟道外；沿每套脱硝装置烟道宽度方向上，均匀布置三根以上的混合采样管和采样分支管，在每根采样分支管靠近混合采样管的一端安装一套温度测量元件。即沿烟道宽度方向上布置三套及以上温度测量元件，所有温度测量的一次信号接入温度采集器，从而获取脱硝装置的烟气温度分布参数。

作为申请的一种优选方案，混合采样管布置在脱硝装置出口烟道。

作为申请的另一种优选方案，混合采样管布置在脱硝装置进口烟道。

优选，负压发生端为空气预热器出口烟道。申请人经研究发现，由于空气预热器出口烟道静压低于脱硝装置进口和出口烟道静压，利用空气预热器自身的压差即可连续抽取烟气样，同时有助于提高本申请技术方案的可靠性。

当混合采样管布置在脱硝装置进口烟道内时，即测量脱硝装置进口烟气温度分布时，作为另一优选，负压发生端为脱硝装置出口烟道。申请人经研究发现，由于脱硝装置出口烟道静压低于脱硝装置进口烟道静压，利用脱硝装置自身的差压即可连续抽取烟气样，同时有助于提高本申请技术方案的可靠性。

为了提供满足精细化喷氨控制需求的测量数据，沿每套脱硝装置烟道宽度方向上，均匀布置8～12根混合采样管。

为了降低上述混合采样管和采样分支管堵灰的几率，烟气抽取点背烟气气流设置。

本实用新型未提及的技术均参照现有技术。

本实用新型抽取式烟气温度分布式测量装置，具有烟气温度测量准确度高、可靠性高、投资成本低等显著优势。

附图说明

图1为本实用新型实施例2布置简图。

图2为本实用新型实施例3布置简图。

图3为本实用新型实施例4布置简图。

图4为本实用新型涉及混合采样管的一种结构简图。

图5为本实用新型涉及混合采样管的另一种结构简图。

图中，1为混合采样管，2为温度测量元件安装位置，3为采样分支管，4为负压发生端，5为脱硝装置，6为空气预热器，7为空气预热器出口烟道，8为脱硝装置出口烟道，9为脱硝装置进口烟道，10为烟气取样点。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

一种抽取式烟气温度分布式测量装置，包括混合采样管、采样分支管、温度测量元件以及温度采集器；采样分支管一端与混合采样管相连通，另一端为负压发生端，采样分支管外围设有分支管保温层；温度测量元件设在采样分支管上、且位于采样分支管与混合采样管相连通的一端，温度测量元件和温度采集器连接。

如图4-5所示，每根混合采样管上均匀设置三个及以上的烟气抽取点；混合采样管呈套管结构，套管结构的夹层内填有保温材料。如图4所示，烟气抽取点可以是设在夹层上的通孔，烟气由通孔进入，在芯管内混合，夹层内填有保温材料；如图5所示，混合采样管包括外管、三根以上的内管和混合器，内管和混合器设在外管内，混合采样管外壁上设有三个以上的烟气抽取点，烟气抽取点与内管一一对应，内管一端与其对应的烟气抽取点相接、另一端通向混合器，烟气在混合器内混匀，内管和外管之间填有保温材料。

温度测量元件安装在采样分支管靠近混合采样管一端的烟气沿程长度一米范围内。

上述抽取式烟气温度分布式测量装置，具有烟气温度测量准确度高、系统可靠性高、投资成本低等显著优势。

实施例2

如图1所示，包括实施例1所述的抽取式烟气温度分布式测量装置的脱硝装置，包括脱硝装置烟道，混合采样管布置在脱硝装置出口烟道内，烟气抽取点背烟气气流设置，采样分支管布置在烟道外；沿每套脱硝装置烟道宽度方向上，均匀布置8-12根混合采样管和采样分支管；负压发生端为空气预热器出口烟道。即沿烟道宽度方向上布置8-12套及温度测量元件，所有温度测量的一次信号接入温度采集器，从而获取脱硝装置的烟气温度分布参数；由于空气预热器出口烟道静压低于脱硝装置进口和出口烟道静压，利用空气预热器自身的压差即可连续抽取烟气样，同时有助于提高本申请技术方案的可靠性。

实施例3

如图2所示，包括实施例1所述的抽取式烟气温度分布式测量装置的脱硝装置，包括脱硝装置烟道，混合采样管布置在脱硝装置进口烟道内，烟气抽取点背烟气气流设置，采样分支管布置在烟道外；沿每套脱硝装置烟道宽度方向上，均匀布置8-12根混合采样管和采样分支管；负压发生端为脱硝装置出口烟道。由于脱硝装置出口烟道静压低于脱硝装置进口烟道静压，利用脱硝装置自身的差压即可连续抽取烟气样，同时有助于提高本申请技术方案的可靠性。

实施例4

如图3所示，与实施例2基本相同，所不同的是：实施例2中的脱硝装置出口烟道倾斜布置，而此例中脱硝装置出口烟道为竖直布置。