一种对称涡流混合与全区域网格采样协同控制脱硝系统的制作方法

本实用新型涉及一种对称涡流混合与全区域网格采样协同控制脱硝系统，属于电力行业环境保护领域。

背景技术：

近年来，我国大多数燃煤电厂实现了脱硝超低排放改造，出口NOx浓度满足50mg/Nm³排放要求。随着，燃煤煤质复杂多变和机组负荷深度调峰等形势，脱硝设施在超低排放改造后运行过程存在一些共性问题。一是脱硝喷氨较为粗放。脱硝设施流场不均导致NOx浓度场不均，单涡流混合器喷入氨与烟气混合不均，与NOx反应不充分，局部导致喷入氨过量，氨逃逸高；二是因脱硝出口大多数采用是单点取样，测点不具备代表性，导致脱硝出口NOx浓度与烟囱排放口NOx浓度偏差较大，不利于脱硝运行控制，加大了对后续空预器等设备堵塞几率。

专利201420242371.6提出了脱硝装置用矩阵式多点取样系统，样气是通过取气管道多点采用而来，且经过混合气室充分混合，流场很均匀，采样探头从气室取样，取样烟气成分具有代表性。但该专利所述的取样系统不能实现分区域取样，且取样分析数据未能及时反馈至脱硝控制系统，不能达到自动喷氨与烟气组分测量的协同控制。专利201520975504.5提出了一种应用于脱硝CEMS系统的多点取样装置，同样存在不能与脱硝喷氨系统协同控制的问题。专利201410072267.1提出了一种切向式双涡流SCR混合器，利用支撑梁，将烟道截面分为若干个混合器单元区，每个单元区由梯形板、喷嘴等组成的混合器单元，利用倾斜梯形板的特殊物理结构，使得还原剂到达催化剂上层浓度分布均匀，减少氨逃逸和提高了脱硝效率。但该专利仅仅给出了解决喷氨均匀性的方案，未涉及解决反应后烟气取样测量代表性的问题。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，提供一种将对称涡流混合喷氨系统和无动力全区域网格采样系统进行组合，并达到协同控制目的的脱硝系统。

为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为：一种对称涡流混合与全区域网格采样协同控制脱硝系统，包括设置于烟道上的喷氨系统和采样系统，所述喷氨系统位于采样系统之前，喷氨系统包括喷氨调节阀，所述喷氨调节阀用于调节喷氨流量，所述采样系统用于采集烟道内的烟气组分，并生成控制信号，所述控制信号反馈至喷氨调节阀。

对上述技术方案的进一步设计为：所述喷氨系统包括喷氨主管、若干喷氨支管和涡流混合器，若干喷氨支管均与喷氨主管连接，每个喷氨支管上均设有喷氨调节阀，所述喷氨支管一端伸入烟道，所述涡流混合器位于烟道内，且位于喷氨支管下方。

所述涡流混合器通过支撑梁固定在烟道内壁上。

所述喷氨支管与对称涡流混合器一一对应，涡流混合器沿烟道截面长度方向对称设置。

所述采样系统包括第一取样管汇流管、均流管、回流管、第二取样管、取样探头、烟气分析仪和DCS控制系统

所述第一取样管、汇流管、均流管和回流管依次连接，若干个第一取样管一端伸入烟道，另一端与汇流管连接，所述汇流管与空预器出口转向室连接，所述取样探头通过第二取样管与均流管连接，烟气分析仪与取样探头连接，所述DCS控制系统与烟气分析仪连接，并生成控制信号。

所述第一取样管位于烟道内部分设有呈喇叭状的取样孔，所述取样孔在烟道截面内呈点阵状对称分布。

所述取样孔的开口方向与烟气流动方向相反，所述第一取样管在远离取样孔一侧设有呈弧形的防护罩。

所述烟道在与第一取样管连接处的正下方设有比对孔。

所述第一取样管位于烟道外部分设有烟气调节阀，所述汇流管与均流管之间设有手动阀。

所述汇流管上设有吹扫装置，且在靠近均流管一端设有粉尘过滤器。

本实用新型的有益效果为：

1、涡流混合器呈对称分布，每个涡流混合器产生的切向涡流之间再进行混合，极大提高了氨与烟气中氮氧化物的混合程度，同时压阻增加较小。

2、采样系统中的取样孔在烟道截面上呈点阵分布，既可以测量整个烟道截面的烟气组分平均值，也可以测量整个界面上不同区域的烟气组分。

3、采样系统所测量的烟气组分通过DCS系统产生控制信号，并反馈至喷氨支管上的喷氨调节阀，根据脱硝出口NOx浓度自动调节脱硝进口喷氨量，实现了喷氨自动化和精细化的智慧脱硝。

4、采样系统在烟道内的若干第一取样管均安装有防磨罩，防止高温、髙尘、高流速烟气对取样管的冲刷磨损。

附图说明

图1 为喷氨系统结构示意图；

图2为采样系统结构示意图；

图3为比对孔位置示意图。

图中：1-喷氨母管，2-喷氨支管，3-喷氨调节阀，4-烟道，5-涡流混合器，6-支撑梁，7-DCS控制信号，8-烟气，9-防磨罩，10-取样孔，11-第一取样管，12-烟气调节阀，13-汇流管，14-吹扫装置，15-粉尘过滤器，16-手动阀，17-均流管，18-取样探头，19-烟气前处理系统，20-烟气分析仪，21-DCS控制系统，22-回流管，23-空预器出口转向室，24-比对孔，25-第二取样管。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

本实施例的一种对称涡流混合与全区域网格采样协同控制脱硝系统，将对称涡流混合喷氨系统和无动力全区域网格采样系统进行组合，达到协同控制的目的，喷氨系统和采样系统均设置于烟气脱硝系统的烟道中，且喷氨系统位于烟道入口处，采样系统位于烟道出口处。

如图1所示，对来自氨站的气氨进入喷氨对称涡流混合系统，通过喷氨母管1分配给若干喷氨支管2，喷氨支管2上设有喷氨调节阀3，喷氨调节阀3用于接收控制信号7来自动调节喷氨量，喷氨支管2一端伸入烟道4，且端部位于设置于烟道内的涡流混合器5的上方，使氨喷入到涡流混合器5上方，发生撞击和扩散后，与烟道4内的原烟气充分混合后进入催化剂反应。涡流混合器5与喷氨支管2呈一一对应关系，涡流混合器5根据烟道截面长度方向可分为若干个单元，每个单元包含两根喷氨支管2和两个涡流混合器5，同单元两涡流混合器5在烟道内沿着长度方向呈对称分布，对称的涡流混合器5通过支撑梁6与烟道4进行焊接固定。

如图2所示，采样系统包括依次连接的第一取样管11、汇流管13、均流管17和回流管22，第一取样管11一端伸入烟道4，并与烟道4固定连接，第一取样管11位于烟道4部分设有呈喇叭状的取样孔10，若干第一取样管11互相平行设置，每个第一取样管11上均设有若干个取样孔10，使得取样孔10在烟道4截面内呈点阵状均匀分布，第一取样管11与汇流管13连接端设有烟气调节阀12，汇流管13上设有吹扫装置14，吹扫装置可为压缩风机，用于向汇流管内吹入压缩空气，汇流管13与均流管17连接的一端设有粉尘过滤器15和手动阀16，回流管22用于与空预器出口转向室连接；均流管17中部连接有第二取样管25，第二取样管25与取样探头18连接，用于从均流管内抽取烟气，取样探头18与烟气前处理系统19 连接，烟气前处理系统19用于对烟气进行处理，然后烟气进入烟气分析仪20进行分析，烟气分析仪20将分析结果发送到DCS控制系统21，DCS控制系统21根据分析结果生成控制信号7，控制信号7反馈至喷氨调节阀3，对阀门开度进行自动调节，根据测量烟气NOx浓度自动增加或者减少喷氨量，实现了脱硝喷氨与网格采样协同控制。

取样孔10开口朝向与烟气流动方向相反，净烟气8通过负压自动进入喇叭型取样孔10，经烟气调节阀12进入汇流管13后，通过粉尘过滤器15除去部分粉尘后，经手动阀16进入均流管17，降低流速后充分混合，取样探头18通过第二取样管25将均流管内部分烟气抽取至烟气前处理系统19处理后，进入烟气分析仪20进行组分分析，分析结果通过DCS控制系统21将DCS控制信号7反馈至喷氨调节阀3，实现喷氨自动化和精细化。另一部分净烟气经过回流管22送回空预器出口转向室23进入烟道中。

为防止净烟气8对第一取样管11的造成磨损，本实施例在第一取样管11迎风侧安装有弧形防磨罩9。吹扫装置14利用压缩空气定期对全区域网格采样系统进行反吹扫，防止粉尘堵塞取样孔10。

烟道4在与第一取样管11之间的连接法兰处安装有比对孔24，便于烟枪伸入对应的喇叭型取样孔10的不同深度位置，利用便携式烟气分析仪进行测量比对。

本实施例中烟道4内每根第一取样管11与汇流管13连接处均安装了烟气调节阀12，可根据需要进行烟道截面全区域烟气或者分区域烟气组分进行测量。

本实用新型的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本实用新型要求保护的范围内。