一種脫硝系統和一種脫硝系統的噴氨裝置的制作方法

本實用新型涉及一種脫硝系統和一種脫硝系統的噴氨裝置。

背景技術：

隨著脫硝裝置的不斷投入，許多共性的問題逐漸顯現，主要有：1)脫硝出口NOx分布偏差大，導致脫硝出口CEMS表計代表性較差；2)脫硝出口與煙囪入口CEMS在線表計NOx濃度值偏差大；3)脫硝出口氨逃逸濃度為單點測量，測量準確性差且無法有效代表整個煙道均值；4)脫硝出口氨逃逸濃度超標導致空預器發生硫酸氫銨堵塞，機組帶負荷受限、風機電耗增加。以上問題的本質在于脫硝裝置內部煙氣流動近似為柱狀流，局部區域NH3/NO摩爾比過大容易導致脫硝出口NOx偏差大、NH₃逃逸濃度偏高，常規的優化方式為對脫硝出口NOx濃度場進行網格法測試后，根據兩者的偏差情況對噴氨格柵系統支管進行調節，以降低脫硝出口NOx濃度偏差及NH₃逃逸率。

比如：公開號為CN 202315668 U的中國專利申請公開了一種噴氨混合系統，其中，噴氨格柵包括噴氨管，噴氨管在入口煙道的橫截面上平行且均勻間隔排列，噴氨管上沿軸向均勻設置噴氨孔。

入口煙道橫截面和出口煙道橫截面可以是矩形，也可以是其他形狀，比如圓形，那么，選取兩個相互垂直的方向：第一方向和第二方向，定義第一方向為入口和出口煙道橫截面的寬度方向，定義第二方向為入口和出口煙道橫截面的深度方向。另外，如果入口煙道橫截面和出口煙道橫截面是矩形，那么，可以將入口和出口煙道橫截面的長度方向和寬度方向分別定義為寬度方向和深度方向。

上述噴氨格柵系統在進行調節時存在一定局限性，特別是在前后墻對沖燃燒方式鍋爐以及W火焰燃燒方式鍋爐上調節特性更差，由于不同負荷下制粉 系統運行方式不同，爐膛燃燒工況的變化容易導致脫硝煙道NOx濃度場、煙氣流速場等邊界條件變化較大，使得脫硝出口NOx濃度場在不同負荷下沿煙道寬度方向及深度方向分布趨勢變化均很大，上述噴氨格柵難以適應全負荷下脫硝出口的NOx濃度場均勻分布的要求，因為上述噴氨格柵在深度方向上只有一個噴氨管，該噴氨管上的不同噴氨孔的噴氨量相同，所以該噴氨格柵無法在深度方向上進行噴氨量的調節，無法根據深度的不同而輸出不同量的氨氣，另外，由于在一些環境下，NOx濃度場在煙道的深度方向上分布趨勢變化也很大，所以，上述噴氨格柵不能適用于NOx濃度場在煙道的深度方向上分布趨勢變化也很大的場合。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種脫硝系統的噴氨裝置，用以解決傳統的噴氨格柵不能適用于NOx濃度場在煙道的深度方向上分布趨勢變化很大的場合的問題。本實用新型同時提供一種脫硝系統。

為實現上述目的，本實用新型的方案包括一種脫硝系統，包括噴氨裝置、SCR反應器和煙氣取樣裝置，噴氨裝置中的噴氨格柵設置在SCR反應器的入口煙道中、且設置在某一個入口煙道橫截面上，煙氣取樣裝置中的取樣部分設置在SCR反應器的出口煙道中、且設置在某一個出口煙道橫截面上，所述噴氨格柵包括在入口煙道橫截面的寬度方向上間隔布置的若干個噴氨單元，所述噴氨單元由沿著入口煙道橫截面的深度方向間隔布置的至少兩個噴氨管構成；所述取樣部分包括與所述噴氨管的位置一一對應的煙氣取樣孔。

所述取樣部分包括若干個直管，所述直管間隔布置在出口煙道橫截面的寬度方向上，且所述直管的軸向方向與所述出口煙道橫截面的寬度方向垂直，所述直管上設置有至少兩個所述煙氣取樣孔。

所述噴氨單元在入口煙道橫截面的寬度方向上均勻間隔布置，所述噴氨單元中的噴氨管均勻間隔布置。

所述脫硝系統包括控制器，所述直管上設置有取樣控制閥門，所述噴氨管上設置有噴氨控制閥門，所述控制器控制連接所述取樣控制閥門和噴氨控制閥門。

所述煙氣取樣裝置還包括氣體成分測量單元，所述直管通過對應的取樣控制閥門與所述氣體成分測量單元的氣體輸入口連通。

所述氣體成分測量單元的氣體輸出端用于與除塵器的輸入端連通。

直管上設置有流速測量元件。

一種脫硝系統的噴氨裝置，包括噴氨格柵，噴氨格柵包括用于沿入口煙道橫截面的寬度方向間隔布置的若干個噴氨單元，所述噴氨單元由用于沿入口煙道橫截面的深度方向間隔布置的至少兩個噴氨管構成；每個噴氨管上均設置有噴氨控制閥門。

所述噴氨單元在入口煙道橫截面的寬度方向上均勻間隔布置，所述噴氨單元中的噴氨管均勻間隔布置。

每個噴氨單元均由3個噴氨管構成。

本實用新型提供的噴氨裝置中的噴氨格柵，包括在入口煙道橫截面的寬度方向上間隔布置有若干個噴氨單元，每個噴氨單元均由沿著入口煙道橫截面的深度方向間隔布置的至少兩個噴氨管構成。所以，該噴氨格柵不但在沿入口煙道寬度方向上設置有多個噴氨管，而且在同一寬度處的不同深度方向上也布置有多個噴氨管，所以，該噴氨格柵適用于NOx濃度場在煙道的深度方向上分布趨勢變化很大的場合。并且，如果將入口煙道橫截面沿著寬度和深度方向分為多個小區域的話，通過每個噴氨管上的控制閥門來控制對應區域上的噴氨量，所以該噴氨格柵在噴氨時，均可以根據具體需求情況來調節不同寬度上的空間以及不同深度上的空間的噴氨量，使入口煙道橫截面上的每個區域的氨的含量均滿足要求，所以，這種噴氨格柵能夠有效地對入口煙道上的每個區域進行脫硝。

附圖說明

圖1是脫硝系統整體結構示意圖；

圖2是噴氨裝置的結構示意圖；

圖3是煙氣取樣裝置的結構示意圖；

圖4是煙氣成分測量單元的結構示意圖；

圖5是脫硝系統的控制原理圖。

具體實施方式

脫硝系統實施例

如圖1所示，脫硝系統包括SCR反應器，該反應器的輸入端設置有入口煙道，輸出端設置有出口煙道，入口煙道中設置有噴氨裝置，出口煙道中設置有煙氣取樣裝置，出口煙道的另一端連接除塵器。本實施例中，煙氣取樣裝置以一個自抽吸網格法煙氣取樣系統為例，即噴氨裝置中的噴氨格柵布置在脫硝反應器的上游位置，自抽吸網格法煙氣取樣系統安裝在脫硝反應器下游出口煙道上。由于脫硝系統中的脫硝反應器以及其他相關組成部分屬于常規技術，這里不再對其結構以及工作原理進行具體描述。

入口煙道橫截面和出口煙道橫截面可以是矩形，也可以是其他形狀，比如圓形，那么，選取兩個相互垂直的方向：第一方向和第二方向，定義第一方向為入口和出口煙道橫截面的寬度方向，定義第二方向為入口和出口煙道橫截面的深度方向。另外，如果入口煙道橫截面和出口煙道橫截面是矩形，那么，可以將入口和出口煙道橫截面的長度方向和寬度方向分別定義為寬度方向和深度方向；如果入口煙道橫截面和出口煙道橫截面是圓形，那么，選取兩個相互垂直的半徑，這兩個半徑的方向可以分別定義為入口和出口煙道橫截面的寬度方向和深度方向。

本實施例以入口煙道橫截面和出口煙道橫截面均是矩形為例。

如圖2所示，其為噴氨格柵在入口煙道橫截面上的分布圖，該噴氨格柵包 括若干個噴氨單元，具體的個數根據具體需要進行設置。該噴氨單元在在入口煙道橫截面的寬度方向上間隔布置，并且，為了均分每個噴氨單元所管轄的區域，以達到提高噴氨精度的要求，這些噴氨單元之間均勻間隔布置，相鄰兩個噴氨單元之間的間隔相同。對于任意一個噴氨單元，其包括至少兩個沿著入口煙道橫截面的深度方向間隔布置的噴氨管，同樣地，具體設置的個數也是根據實際需要進行設置，并且為了保證每個區域的噴氨量的均勻，噴氨單元中的噴氨管可以是等間隔布置，在本實施例中，每個噴氨單元包括三個噴氨管，分別控制入口煙道橫截面深度方向上淺、中、深三個不同區域的噴氨。另外，噴氨管屬于現有成熟技術，在此不做具體說明，其具體結構可以采用現有技術中已有的結構，比如公開號為CN 202315668 U的中國專利申請中公開的噴氨管的結構。

該噴氨裝置還包括設置在每個噴氨管入口處的電動調門，即電動控制閥門，能夠任意調節閥門開度。供氨母管通過電動調門來向對應的噴氨管釋放氨氣，并通過電動調門能夠控制對應噴氨管的噴氨量。

如圖3所示，自抽吸網格法煙氣取樣系統包括取樣單元，取樣單元設置在脫硝反應器出口煙道中的某一處，即某一個出口煙道橫截面上，具體設置位置依據實際需要。取樣單元包括若干個笛形單管，即直管，這些笛形單管在出口煙道橫截面的寬度方向上間隔布置，且笛形單管的軸向方向與出口煙道橫截面的寬度方向垂直，與上述噴氨單元相同，這些笛形單管之間可以等間隔布置。每個笛形單管上間隔布置有至少兩個取樣孔，同樣地，笛形單管上的取樣孔之間也可以是等間隔布置的。由于入口煙道的橫截面與出口煙道的橫截面在一般情況下是相同的，所以，就整體而言，每個取樣孔在入口煙道中的位置與噴氨格柵的每個噴氨管在出口煙道中的位置是一一對應的。對于其中一個噴氨管，其所管轄的區域與取樣孔能夠取樣的區域相同，如果將入口煙道的橫截面疊加到出口煙道的橫截面上，噴氨管的位置與對應的取樣孔的位置重合。相應地， 本實施例以笛形單管上設置有三個取樣孔為例。

如圖3所示，每個笛形單管的出口處均設置有電動調門(電動控制閥門)，并且，為了實時檢測每個單管中的氣體流速，在每個笛形單管的出口處還設置有流速測量元件，用于測量對應笛形單管內的煙氣流速，并通過對應的電動調門將各管內煙氣流速調平，達到平均取樣的目的。所有的笛形單管的出口均連通一個管道的一端，該管道的另一端連接煙氣成分測量單元的氣體輸入端。如圖4所示，本實施例給出煙氣成分測量單元的一個具體實施方式。該煙氣成分測量單元包括一個測量腔室，測量腔室上設置有一個測溫元件，用于檢測腔室內的氣體的溫度。腔室內部設置有兩個氣體檢測裝置，分別是原位法紅外煙氣分析儀和多次反射氨氣體分析儀(即多次反射氨逃逸分析儀)，其中原位法紅外煙氣分析儀設置在測量腔室內腔的前段，用于測量煙氣中的NO_X、O₂濃度；在其后段布置多次反射氨逃逸分析儀，用于檢測煙氣中NH₃的逃逸濃度。另外，在煙氣取樣管路以及腔室的外壁上還可以敷設保溫材料，以防止因管道冷卻導致NH₃與SO₃發生反應生成硫酸氫銨。該測量腔室的出氣端與出氣煙道上的除塵器的氣體輸入端連通，利用脫硝出口煙道與除塵器的氣體壓差實現煙氣的自抽吸，所以在實現網格法取樣的同時省卻了常規抽取式煙氣采樣系統中大功率伴熱管線、抽吸泵等設備。

煙氣進入測量腔室后，通過溫度元件、紅外煙氣分析儀、多次反射氨氣體分析儀，可以實現兩種方式下的測量功能，即自動優化模式下的區域煙氣濃度測量以及常規測量模式下的煙氣濃度均值測量。所以，該脫硝系統還需要配套設置一個控制系統，用于控制該脫硝系統的正常工作。

如圖5所示，該控制系統包括一個控制器，在本實施例中，該控制器以PLC控制器為例。PLC控制器通過相應的信號傳輸電纜以及相應的I/O元件采樣連接煙氣成分測量單元中的兩個煙氣測量儀，控制連接噴氨裝置中的電動調門和自抽吸網格法煙氣取樣系統中的電動調門。PLC控制器中的邏輯控制單元根據采集到的煙氣濃度信息利用設置的邏輯判斷策略來對各電動調門進行控制。并 且，PLC控制器通過DCS遠程通信模塊與DCS系統進行通信，以實現控制方式的調整。

通過控制系統的控制，該脫硝系統可以實現兩種模式切換運行。一種為自動優化模式，控制器控制笛形單管的電動調門按照順序開關切換，即每次只有一個笛形單管與測量腔室連通，實現該笛形單管范圍內的NO_X及NH₃逃逸濃度分布測量，根據該區域的NOx濃度值大小調整上游對應位置的噴氨管的電動調門，直至對應區域NOx在正常范圍，降低區域NH3逃逸值，由此實現不同工況下出口煙道中的NOx濃度偏差以及氨逃逸濃度自動控制；一種為常規測量模式，該模式下同時打開所有笛形單管的電動調門，根據流速測量元件測量出的煙氣流速情況自動對各笛形直管的電動調門開度進行調整，以達到平均取樣的效果，由此可以保證測量腔室內煙氣成分在不同負荷下均為煙道內平均值。

由于脫硝系統正常運行期間負荷波動較為頻繁，而自抽吸網格法煙氣取樣系統自動優化模式調整周期較長，可能導致剛調整完脫硝系統后，機組負荷及運行方式又產生了新變動，使得自抽吸網格法煙氣取樣系統又進入了新一輪的自動優化調整，不利于該脫硝系統的正常運轉。所以，該脫硝系統可以根據一段時間的運行后自動學習記錄不同運行工況下噴氨管的電動調門的開度，當脫硝系統向某一目標負荷變化特別是變換制粉系統運行方式期間，噴氨管的電動調門可根據自學習系統經驗開度自動進行調整，調整速率與變負荷速率匹配，可以實現目標負荷到位后噴氨均勻性調整已悄然完成。在該模式下，每運行一段時間后，系統可自動對出口煙道中的NOx及NH₃逃逸濃度分布情況進行測量，驗證偏差是否在合格范圍內，并以此修正噴氨管的電動調門的開度。

本實用新型提供的自抽吸網格法煙氣取樣系統有以下幾點有益效果：

1、利用煙道差壓作為驅動力，實現煙氣在管道內的自抽吸流動，省卻了常規抽取法中的大功率煙氣抽吸泵以及伴熱管線的敷設，更避免了因伴熱管線中加熱溫度不夠而導致硫酸氫銨的凝集堵塞取樣管路等問題。

2、可在只使用一套紅外煙氣分析儀及一套氨逃逸測試儀的情況下，實現出口煙道中的NO_X濃度及NH₃濃度分布測量，并通過調整降低其分布偏差，減少NH3逃逸濃度，提高脫硝運行效率，降低空預器堵塞風險。

3、真正實現了脫硝出口煙道中的NOx濃度均值測量，避免了以往測點布置單一、取樣探槍插入深度不夠而導致的測量代表性差的情況，提高了測量值代表性，減少了脫硝出口煙道NOx濃度，極大程度的有利于優化噴氨自動調節品質。

4、真正實現了NH₃逃逸的均值準確測量，避免了常規NH₃逃逸濃度測量方式中四大問題，一是避免單點測量代表性差的問題；二是測量光程內煙氣自然流動，避免了抽取管路中硫酸氫氨沉積影響NH₃逃逸測量準確性的問題；三是測量腔室內煙氣流速均勻、煙塵濃度均勻，避免了煙塵濃度波動影響儀器紅外信號強度的問題。

5、通過邏輯控制器的自學習能力，實現當機組運行工況變化時，噴氨管的電動調門的開度同步進行調整，以平穩過渡的方式實現不同負荷、不同制粉系統運行方式下脫硝出口煙道中的NOx濃度偏差調整。

上述實施例中，自抽吸網格法煙氣取樣系統中包括若干個笛形單管，每個笛形單管上設置有取樣孔，當然，為了氣體取樣，自抽吸網格法煙氣取樣系統中并非一定設置有笛形單管，作為其他的實施例，取樣孔可以是獨立的器件，在出口煙道橫截面上與噴氨管一一對應，如果每個取樣孔單獨控制，那么，根據取樣孔采集到的氣體參數該相應控制對應的噴氨管中的噴氨量，實現每個噴氨管中的噴氨量的獨立控制。

上述實施例中，由于煙道橫截面是矩形，所以，每個噴氨單元中的噴氨管的個數是相同的，作為其他的實施例，如果煙道橫截面是其他形狀，比如圓形或者其他不規則的形狀，那么，噴氨單元中的噴氨管的個數可能是不同的，有的噴氨單元中的噴氨管的個數多，有些就相對少些。

噴氨裝置實施例

噴氨裝置在上述系統實施例中已經有了詳細描述，這里不再具體說明。

以上給出了具體的實施方式，但本實用新型不局限于所描述的實施方式。本實用新型的基本思路在于上述噴氨裝置以及脫硝系統的硬件結構，而并不局限于上述實施例中的脫硝系統和噴氨裝置的具體控制策略，在不脫離上述噴氨裝置以及脫硝系統的硬件結構的情況下對控制策略進行的變化仍落入本實用新型的保護范圍內。