一種火電廠發電尾氣氮氧化物組分測量裝置及其測量方法
【專利摘要】本發明公開了一種火電廠發電尾氣氮氧化物組分測量裝置，包括排氣煙道、樣氣采集管、第一電磁閥、樣氣過濾系統、第三電磁閥、第二粉塵存儲腔、樣氣測量氣腔、氮氧傳感器、壓力傳感器、第四電磁閥、第五電磁閥、壓縮機及氣體返回管道；樣氣采集管連排氣煙道，第一電磁閥設在樣氣采集管上；過濾氣體氣腔與樣氣測量氣腔連接，多層濾網設在過濾氣體氣腔內；第二粉塵存儲腔、氮氧傳感器及壓力傳感器設在樣氣測量氣腔內，第二粉塵存儲腔連氣體返回通道，第三電磁閥設在管道上；樣氣測量氣腔通過三通管道與壓縮機及氣體返回管道連接，第五電磁閥、第四電磁閥設在管道上。本發明實現測量系統內部的自清潔，維護成本低。
【專利說明】一種火電廠發電尾氣氮氧化物組分測量裝置及其測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及火電廠煙氣中氮氧化物的測量技術，尤其涉及一種火電廠發電尾氣氮氧化物組分測量裝置及其測量方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]我國氮氧化物排放量逐年增加，且火電廠是排放為主。空氣的氮氧化物的排放增多，對環境危害很大:形成霧霾天氣，形成酸雨。因此一種有效的火電廠尾氣氮氧化物的監控和測量技術非常必要。目前電廠尾氣脫銷廣泛應用，脫銷技術主要減少尾氣中氮氧化物，噴射氨水，將氮氧化物轉化成氮氣。減少電廠尾氣對大氣環境的危害。《火電廠大氣污染物排放標準》對尾氣中組分各含量有嚴格的規定，因此對尾氣的組分(氮氧化物及脫銷原料氨氣)實時監控，一旦發現排放量過高，需要實時調節脫銷過程。
[0004]目前我國煙氣脫硝機組占全國現役火電機組容量50%。對于脫硝而言，這意味著在今后的5個月中全國仍有約4億千瓦的火電機組需要改造。再改造的機組和已有機組，都需要進行煙氣的監控。
[0005]國家對火電廠排放標準越來越嚴格，對氮氧化物，硫化物等含量均有明確的法規要求。火電廠必須對排放煙氣進行后處理，后處理的工藝中，脫銷工藝比較普遍。針對嚴格的排放標準，需要在煙道中對氣體組分進行實時監控。主要對氮氧化物，脫銷加入化合物逃逸(逃逸氨)，硫化物等等進行實時監控。
[0006]火電廠的尾氣，溫度高，粉塵大，氣體組分比較雜。因此監控測量設備需要考慮火電廠尾氣的特點，進行測量監控分析。另外監控設備長時間運行，要求監控設備的停機維修保養周期短，保養成本低。滿足這些要求的企業有利于火電廠企業節約設備的維護運營成本。
[0007]1.激光測量方法:
國外廠家采用激光測量方法，直接安裝在煙道上進行測量監控，對煙道要求比較高，煙道的位置，測量點選擇均有嚴格的要求，此外火電廠的尾氣中粉塵含量比較高，激光發射點發射激光，容易產生漫反射，造成信號接收端接收不到正常的信號，或者接受的信號相對比較弱，造成測試數據不準確。另外激光測量方案的測試設備在后期的運行維護成本比較高。
[0008]2.抽出分析方法:
采取從管道抽取樣氣，發送到實驗室內部進行分析。這樣設備通常需要很長的管路來輸送樣本氣體，在火力發電過程的尾氣中，粉塵含量相對比較高，采用長管道進行輸送樣本氣體進行分析，很容易造成管道堵塞；煙道中氣體具有高溫大約在200度左右，高溫氣體在傳送需要防護，需要增加設備維護成本。
[0009]
【發明內容】
[0010]本發明的目的:提供一種火電廠發電尾氣氮氧化物組分測量裝置及其測量方法，采用控制系統控制壓縮機產生壓縮空氣，引入排氣煙道的樣氣進行測量，由于排氣煙道中含有粉塵，在排氣煙道氣體引入測量系統的同時，粉塵也會進入測量系統，在系統加有多層濾網和粉塵存儲腔，當濾網上吸附粉塵影響進氣或者粉塵存儲箱存儲粉塵影響系統是，可以通過切換系統的不同電磁閥，讓系統處于粉塵清潔狀態，將引入測量系統的粉塵再次吹回煙道中，實現系統的自維護功能。
[0011]本發明設備少，布置需要空間小，直接在煙氣管道出加上測試點，樣本氣體在現場采集，現場測量，樣本氣體測量值通過工業信號(CAN /RS485 /4?20mA)傳送給其他系統，實現本地采集，遠程監控，在采用過程帶入系統的樣氣的粉塵，控制系統可以實現反吹清潔，保證系統的高效長時間運轉。
[0012]本發明除了自維護，還實現系統監控功能，在樣氣測量氣腔內裝有壓力傳感器，監控系統內部壓力是否正常，以此確定過濾設備是否通暢或者粉塵存儲腔內粉塵存儲量過多，影響正常進氣，此時需要設備本身實現自維護，當系統自維護不能清除粉塵時，提醒操作人員進行濾網更換。
[0013]為了實現上述目的，本發明的技術方案是:
一種火電廠發電尾氣氮氧化物組分測量裝置，包括排氣煙道、樣氣采集管、第一電磁閥、樣氣過濾系統、第三電磁閥、第二粉塵存儲腔、樣氣測量氣腔、氮氧傳感器、壓力傳感器、第四電磁閥、第五電磁閥、壓縮機及氣體返回管道；所述的樣氣采集管的一端與所述的排氣煙道連通，所述的樣氣采集管與所述的排氣煙道垂直，所述的第一電磁閥設置在所述的樣氣采集管上；所述的樣氣過濾系統包括第二電磁閥、第一粉塵存儲腔、過濾氣體氣腔及多層濾網，所述的樣氣采集管的另一端與所述的過濾氣體氣腔連通，所述的第一粉塵存儲腔及第二粉塵存儲腔是上寬下窄的梯形結構，所述的第一粉塵存儲腔設置在所述的過濾氣體氣腔的底部，所述的第一粉塵存儲腔通過管道與所述的氣體返回通道連通，所述的第二電磁閥設置在所述的第一粉塵存儲腔與所述的氣體返回通道之間的管道上；所述的過濾氣體氣腔通過管道與所述的樣氣測量氣腔連接，所述的多層濾網設置在所述的過濾氣體氣腔與所述的管道的連接處；所述的第二粉塵存儲腔設置在所述的樣氣測量氣腔的底部，所述的第二粉塵存儲腔通過管道與所述的氣體返回通道連通，所述的第三電磁閥設置在所述的第二粉塵存儲腔與所述的氣體返回通道之間的管道上，所述的氮氧傳感器及壓力傳感器分別設置在所述的樣氣測量氣腔的頂部；所述的樣氣測量氣腔通過三通管道與所述的壓縮機及氣體返回管道連接，所述的第五電磁閥設置在所述的樣氣測量氣腔與所述的壓縮機之間的管道上，所述的第四電磁閥設置在所述的樣氣測量氣腔與所述的氣體返回管道之間的管道上，所述的氣體返回管道與所述的排氣煙道連通。
[0014]上述的火電廠發電尾氣氮氧化物組分測量裝置，其中，還包括控制系統，所述的控制系統分別與所述的第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、氮氧傳感器、壓力傳感器、第四電磁閥、第五電磁閥及壓縮機連接。
[0015]1、上述的火電廠發電尾氣氮氧化物組分測量裝置的測量方法，其中，至少包括以下步驟:
S1:從所述的排氣煙道將樣氣引入所述的樣氣采集管，進行采樣測量。
[0016]S1.1:所述的壓縮機產生壓縮空氣，所述的第一電磁閥、第四電磁閥及第五電磁閥打開，所述的第二電磁閥及第三電磁閥關閉，所述的壓縮機的壓縮空氣通過所述的第五電磁閥，經所述的第四電磁閥進入所述的氣體返回管道。
[0017]S1.2:氣體的流動使所述的樣氣測量氣腔內部產生負壓，所述的排氣煙道內的氣體經所述的樣氣采集管、第一電磁閥及樣氣過濾系統進入所述的樣氣測量氣腔。
[0018]S2:所述的控制系統對多層濾網進行清潔。
[0019]S2.1:所述的壓縮機產生壓縮空氣，第一電磁閥及第五電磁閥打開，所述的所述的第二電磁閥、第三電磁閥及第四電磁閥關閉。
[0020]S2.2:所述的壓縮機的壓縮空氣通過所述的第五電磁閥，經所述的樣氣測量氣腔、樣氣過濾系統、第一電磁閥及樣氣采集管返回到所述的排氣煙道中。
[0021]S3:所述的控制系統對所述的第一粉塵存儲腔及第二粉塵存儲腔進行清潔。
[0022]S3.1:所述的壓縮機產生壓縮空氣，所述的第二電磁閥、第三電磁閥及第五電磁閥打開，所述的第一電磁閥及第四電磁閥關閉。
[0023]S3.2:所述的壓縮機的壓縮空氣通過所述的第五電磁閥，經所述的樣氣測量氣腔及樣氣過濾系統，壓縮空氣進入所述的第一粉塵存儲腔及第二粉塵存儲腔，并通過所述的第二電磁閥及第三電磁閥進入所述的氣體返回管道中。
[0024]本發明對既有的煙道改造比較少，對煙道的走向橫向、縱向布置沒有特別的要求，且該組分測量采用技術可以實現測量系統內部的自清潔，大大減少停機維護的時間，可以實現火電廠長時間測量采集，長時間運營后的維護成本主要集中過濾設備濾網上，維護成本低。
[0025]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本發明一種火電廠發電尾氣氮氧化物組分測量裝置及其測量方法的主視圖。
[0027]
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖進一步說明本發明的實施例。
[0029]請參見附圖1所示，一種火電廠發電尾氣氮氧化物組分測量裝置，包括排氣煙道
1、樣氣采集管2、第一電磁閥3、樣氣過濾系統、第三電磁閥8、第二粉塵存儲腔9、樣氣測量氣腔10、氮氧傳感器11、壓力傳感器12、第四電磁閥13、第五電磁閥14、壓縮機15及氣體返回管道16 ;煙氣從排氣煙道I通過，煙氣的流向如箭頭所示，所述的樣氣采集管2的一端與所述的排氣煙道I連通，所述的樣氣采集管2與所述的排氣煙道I垂直，當下游氣體產生負壓，排氣煙道I的氣體通過樣氣采集管2進入下游采樣系統，所述的第一電磁閥3設置在所述的樣氣采集管2上，用于控制樣氣采集管2的通斷；所述的樣氣過濾系統包括第二電磁閥4、第一粉塵存儲腔5、過濾氣體氣腔6及多層濾網7，第二電磁閥4在設備自維護階段接通，第一粉塵存儲腔5中的粉塵會有后續氣體吹入排氣煙道I中，實現控制系統自維護，第一粉塵存儲腔5用于在設備運行期間存儲粉塵，第一粉塵存儲腔5中的粉塵來自兩種工作狀態，當樣氣采集時，樣氣碰到多層濾網7由于重力作用，會存儲在第一粉塵存儲腔5的區域，此夕卜，設備在吹多層濾網7階段，原本吸附在多層濾網7的粉塵，由于氣體的反吹，粉塵部分落在第一粉塵存儲腔5內，過濾氣體氣腔6為過濾氣體的氣腔，多層濾網7根據火電廠的實際情況選擇濾網的規格，在實際使用情況下，優選多層濾網，所述的樣氣采集管2的另一端與所述的過濾氣體氣腔6連通，所述的第一粉塵存儲腔5及第二粉塵存儲腔9是上寬下窄的梯形結構，所述的第一粉塵存儲腔5設置在所述的過濾氣體氣腔6的底部，所述的第一粉塵存儲腔5通過管道與所述的氣體返回通道16連通，所述的第二電磁閥4設置在所述的第一粉塵存儲腔5與所述的氣體返回通道16之間的管道上；所述的過濾氣體氣腔6通過管道與所述的樣氣測量氣腔10連接，所述的多層濾網7設置在所述的過濾氣體氣腔6與所述的管道的連接處；所述的第二粉塵存儲腔9設置在所述的樣氣測量氣腔10的底部，所述的第二粉塵存儲腔9通過管道與所述的氣體返回通道16連通，所述的第三電磁閥8設置在所述的第二粉塵存儲腔9與所述的氣體返回通道16之間的管道上，第二粉塵存儲腔9存儲樣氣測量氣腔10內的粉塵，當達到一定量時影響系統測量采集時，控制系統會控制進入自維護狀態，第三電磁閥8打開，第二粉塵存儲腔9中的粉塵會通過第三電磁閥8返回到排氣煙道I中去，所述的氮氧傳感器11及壓力傳感器12分別設置在所述的樣氣測量氣腔10的頂部；所述的樣氣測量氣腔10通過三通管道與所述的壓縮機15及氣體返回管道16連接，所述的第五電磁閥14設置在所述的樣氣測量氣腔10與所述的壓縮機15之間的管道上，所述的第四電磁閥13設置在所述的樣氣測量氣腔10與所述的氣體返回管道16之間的管道上，所述的氣體返回管道16與所述的排氣煙道I連通，氣體返回管道16將測量系統尾氣返回火電廠排氣煙道I。
[0030]還包括控制系統17，所述的控制系統17分別與所述的第一電磁閥3、第二電磁閥
4、第三電磁閥8、氮氧傳感器11、壓力傳感器12、第四電磁閥13、第五電磁閥14及壓縮機15連接。在設備運行期間，控制系統17控制氮氧傳感器11和壓力傳感器12的信息，同時控制第一電磁閥3、第二電磁閥4、第三電磁閥8、第四電磁閥13及第五電磁閥14，實現運行在樣氣采集狀態，過濾設備清潔狀態，和設備自維護狀態，控制系統17控制第四電磁閥13及第五電磁閥14進入測量設備進入不同的狀態。氮氧傳感器11采集樣本氣體中的氮氧化物的含量，將采集的信號傳輸到控制系統17中，壓力傳感器12測試樣氣測量氣腔10內的氣體壓力，并將采集的信號傳輸到控制系統17中。控制系統17控制壓縮機15產生系統需要的壓縮空氣，壓縮空氣是整個系統的動力源，可以進行樣氣的引入和系統的自維護和自清潔。控制系統17可以將采集的信號已經系統的狀態傳遞到火電廠的脫銷系統中，供脫銷系統參考，控制系統17可以實現多種信號傳遞方式:CAN信號傳輸，RS485傳輸或者4?20mA電流信號傳送。
[0031]一種火電廠發電尾氣氮氧化物組分測量裝置的測量方法，該方法至少包括以下步驟:
S1:從所述的排氣煙道I將樣氣引入所述的樣氣采集管2，進行采樣測量。
[0032]S1.1:所述的壓縮機15產生穩定的壓縮空氣，所述的第一電磁閥3、第四電磁閥13及第五電磁閥14打開，所述的第二電磁閥4及第三電磁閥8關閉，所述的壓縮機15的壓縮空氣通過所述的第五電磁閥14，經所述的第四電磁閥13進入所述的氣體返回管道16。
[0033]S1.2:由于氣體的流動，所述的樣氣測量氣腔10內部產生負壓，所述的排氣煙道I內的氣體經所述的樣氣采集管2、第一電磁閥3及樣氣過濾系統進入所述的樣氣測量氣腔10，當系統在這種狀態保持數秒后，樣氣測量氣腔10中的樣氣的流量，壓力穩定，此時采集的數據有效；氣體由圖示的方向流經測量腔，在測量內部完成氣體。樣氣采集過程中，排氣煙道I的粉塵會進入系統，粉塵會吸附在多層濾網7上，或是存儲在第一粉塵存儲腔5和第二粉塵存儲腔9中。長時間運行設備后，吸附在多層濾網7中的粉塵和第一粉塵存儲腔5和第二粉塵存儲腔9中的粉塵會影響氣道的通道，影響樣氣測量氣腔10中壓力和流量。
[0034]S2:所述的控制系統17對多層濾網7進行清潔；系統運行一段時間后，過濾氣體氣腔6中的多層濾網7吸附了大量的粉塵，為保證氣體正常通暢進入樣氣測量氣腔10中，控制系統17需要對組件7過濾設備進行清潔。
[0035]S2.1:所述的壓縮機15產生穩定的壓縮空氣,第一電磁閥3及第五電磁閥14打開，所述的所述的第二電磁閥4、第三電磁閥8及第四電磁閥13關閉。
[0036]S2.2:所述的壓縮機15的壓縮空氣通過所述的第五電磁閥14，經所述的樣氣測量氣腔10、樣氣過濾系統、第一電磁閥3及樣氣采集管2返回到所述的排氣煙道I中；氣體由圖示的方向流經樣氣過濾系統和多層濾網7上的粉塵由于壓縮氣體的反向吹動會離開樣氣過濾系統和多層濾網7，返回到排氣煙道I中或者存儲在第一粉塵存儲腔5內。
[0037]S3:所述的控制系統17對所述的第一粉塵存儲腔5及第二粉塵存儲腔9進行清潔；系統運行一段時間后，第一粉塵存儲腔5及第二粉塵存儲腔9存儲了大量的粉塵，為保證氣體正常通暢進入樣氣測量氣腔10中，控制系統需要對第一粉塵存儲腔5及第二粉塵存儲腔9進行清潔。
[0038]S3.1:所述的壓縮機15產生穩定的壓縮空氣,所述的第二電磁閥4、第三電磁閥8及第五電磁閥14打開，所述的第一電磁閥3及第四電磁閥13關閉。
[0039]S3.2:所述的壓縮機15的壓縮空氣通過所述的第五電磁閥14，經所述的樣氣測量氣腔10及樣氣過濾系統，壓縮空氣進入所述的第一粉塵存儲腔5及第二粉塵存儲腔9，并通過所述的第二電磁閥4及第三電磁閥8進入所述的氣體返回管道16中。氣體由圖示的第一粉塵存儲腔5及第二粉塵存儲腔9，第一粉塵存儲腔5及第二粉塵存儲腔9中的粉塵被氣流吹入排氣煙道I中實現系統自維護。
[0040]綜上所述，本發明對既有的煙道改造比較少，對煙道的走向橫向、縱向布置沒有特別的要求，且該組分測量采用技術可以實現測量系統內部的自清潔，大大減少停機維護的時間，可以實現火電廠長時間測量采集，長時間運營后的維護成本主要集中過濾設備濾網上,維護成本低。
[0041]以上所述僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用附屬在其他相關產品的【技術領域】，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種火電廠發電尾氣氮氧化物組分測量裝置，其特征在于:包括排氣煙道、樣氣采集管、第一電磁閥、樣氣過濾系統、第三電磁閥、第二粉塵存儲腔、樣氣測量氣腔、氮氧傳感器、壓力傳感器、第四電磁閥、第五電磁閥、壓縮機及氣體返回管道；所述的樣氣采集管的一端與所述的排氣煙道連通，所述的樣氣采集管與所述的排氣煙道垂直，所述的第一電磁閥設置在所述的樣氣采集管上；所述的樣氣過濾系統包括第二電磁閥、第一粉塵存儲腔、過濾氣體氣腔及多層濾網，所述的樣氣采集管的另一端與所述的過濾氣體氣腔連通，所述的第一粉塵存儲腔及第二粉塵存儲腔是上寬下窄的梯形結構，所述的第一粉塵存儲腔設置在所述的過濾氣體氣腔的底部，所述的第一粉塵存儲腔通過管道與所述的氣體返回通道連通，所述的第二電磁閥設置在所述的第一粉塵存儲腔與所述的氣體返回通道之間的管道上；所述的過濾氣體氣腔通過管道與所述的樣氣測量氣腔連接，所述的多層濾網設置在所述的過濾氣體氣腔與所述的管道的連接處；所述的第二粉塵存儲腔設置在所述的樣氣測量氣腔的底部，所述的第二粉塵存儲腔通過管道與所述的氣體返回通道連通，所述的第三電磁閥設置在所述的第二粉塵存儲腔與所述的氣體返回通道之間的管道上，所述的氮氧傳感器及壓力傳感器分別設置在所述的樣氣測量氣腔的頂部；所述的樣氣測量氣腔通過三通管道與所述的壓縮機及氣體返回管道連接，所述的第五電磁閥設置在所述的樣氣測量氣腔與所述的壓縮機之間的管道上，所述的第四電磁閥設置在所述的樣氣測量氣腔與所述的氣體返回管道之間的管道上，所述的氣體返回管道與所述的排氣煙道連通。
2.根據權利要求1所述的火電廠發電尾氣氮氧化物組分測量裝置，其特征在于:還包括控制系統，所述的控制系統分別與所述的第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、氮氧傳感器、壓力傳感器、第四電磁閥、第五電磁閥及壓縮機連接。
3.一種火電廠發電尾氣氮氧化物組分測量裝置的測量方法，其特征在于:至少包括以下步驟: s1:從所述的排氣煙道將樣氣引入所述的樣氣采集管，進行采樣測量； s1.1:所述的壓縮機產生壓縮空氣，所述的第一電磁閥、第四電磁閥及第五電磁閥打開，所述的第二電磁閥及第三電磁閥關閉，所述的壓縮機的壓縮空氣通過所述的第五電磁閥，經所述的第四電磁閥進入所述的氣體返回管道； s1.2:氣體的流動使所述的樣氣測量氣腔內部產生負壓，所述的排氣煙道內的氣體經所述的樣氣采集管、第一電磁閥及樣氣過濾系統進入所述的樣氣測量氣腔； s2:所述的控制系統對多層濾網進行清潔； s2.1:所述的壓縮機產生壓縮空氣，第一電磁閥及第五電磁閥打開，所述的所述的第二電磁閥、第三電磁閥及第四電磁閥關閉； s2.2:所述的壓縮機的壓縮空氣通過所述的第五電磁閥，經所述的樣氣測量氣腔、樣氣過濾系統、第一電磁閥及樣氣采集管返回到所述的排氣煙道中； s3:所述的控制系統對所述的第一粉塵存儲腔及第二粉塵存儲腔進行清潔； s3.1:所述的壓縮機產生壓縮空氣，所述的第二電磁閥、第三電磁閥及第五電磁閥打開，所述的第一電磁閥及第四電磁閥關閉； s3.2:所述的壓縮機的壓縮空氣通過所述的第五電磁閥，經所述的樣氣測量氣腔及樣氣過濾系統，壓縮空氣進入所述的第一粉塵存儲腔及第二粉塵存儲腔，并通過所述的第二電磁閥及第三電磁閥進入所述的氣體返回管道中。
【文檔編號】G01N33/00GK103884821SQ201410147702
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】周志國 申請人:周志國