一种scr反应器的多点位氮氧化物连续监测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及烟气脱硝技术领域，尤其涉及一种SCR反应器的多点位氮氧化物连续监测装置及方法。
【背景技术】
[0002]烟气脱硝是目前发达国家普遍采用的减少NOx (氮氧化物)排放的方法，应用较多的有选择性催化还原法(Selective catalytic reduct1n，简称SCR)、选择性非催化还原法(Selective non-catalytic reduct1n，以下简称 SNCR)，其中 SCR 的脱硝率较高。SCR的发明权属于美国，而日本率先于20世纪70年代实现其商业化应用。目前该技术在发达国家已经得到了比较广泛的应用。其中，日本有93%以上的烟气脱硝采用SCR，且运行装置超过300套；我国的电厂也普遍采用SCR技术进行脱硝。以北京京能电力股份有限公司石景山热电厂为例进行说明，其燃煤锅炉烟气脱硝系统采用炉内低NOJl烧器与SCR(选择性催化还原)相结合的技术措施。其中，SCR系统中发生的主要工艺有:
[0003]—)将外运来的尿素储存在尿素储仓内，通过尿素溶解罐溶解为50%尿素溶液；
[0004]二)在热解炉内将上述尿素溶液蒸发为氨气，并将氨气通过喷氨格栅的喷嘴喷入锅炉中与烟气混合；
[0005]三)静态混合器充分混合氨气、烟气后送入SCR反应器；当达到反应温度且与氨气充分混合的烟气气流经SCR反应器的催化层时，氨气与NOx发生催化氧化还原反应，将NO x还原为无害的队和H 20。
[0006]其中，SCR反应器的本体是SCR烟气脱硝技术中最关键的装置，指未经脱硝的烟气与MV混合后通过安装催化剂的区域产生反应的区间。SCR反应器本体包括:导流板、整流器、催化剂层的支撑、催化剂的密封装置、催化剂吊装和处理所需的装置、在线分析监测系统等。SCR反应器本体内装有平板式催化剂，当混合好的烟气与氨进入SCR反应器本体后在催化剂的催化作用下烟气中的NOx与氨进行氧化还原反应，生成N2和水，达到脱硝的目的。氨喷射系统主要指喷氨格栅，喷氨格栅中母管的数量，布置的位置均先采用流体力学计算软件模拟，以达到最佳的ΝΗ3/Ν0χ混合比。本工程布置两层喷氨格栅，由DN65的管道组成，喷氨格栅上有喷嘴，NH3\空气混合气体通过喷嘴喷入烟道内与烟气混合。
[0007]脱硝系统运行中，向SCR反应器注入的氨量及NOx排放浓度均是根据NOx在线监测仪表的指示值来控制，因此NOx在线监测仪表的准确性至关重要，直接关系到催化脱硝装置的运行效益、NOx的排放浓度等指标的高低。现有技术中，国内SCR反应器的在线监测系统均是按照在每个SCR反应器的入口烟道、出口烟道分别设置一台CEMS (ContinuousEmiss1n Monitoring System,是指对大气污染源排放的气态污染物和颗粒物进行浓度和排放总量连续监测并实时进行信息传输装置，被称为“烟气自动监控系统”，亦称“烟气排放连续监测系统”或“烟气在线监测系统”)。其中，CEMS均是采用单个连续取样单元对单一取样点的设计。由于单个SCR反应器截面积达到数十平方米，采用单个连续取样单元进行“单点单测”的测量模式，其测量结果仅为SCR反应器截面上的某一点的数据，不能准确反应整个截面的实际数据。
[0008]此外，SCR脱硝工艺中NH3与烟气的混合程度十分重要，如混合不均，即使向SCR反应器内输入順3量不大，NH 3和NOx也不能充分反应，不仅不能到达有效脱硝的目的，还会增加NOx的泄漏量。当速度分布均匀，流动方向调整得当时，NOx转化率、NH3泄漏量及催化剂的寿命才能得到保证。有鉴于此，《火电厂烟气脱硝技术导则》(DL/T296-2011)中要求SCR入口 ΝΗ3/Ν0χ摩尔比的偏差率彡±10%，而安装SCR脱硝装置后，现场仅能依靠网格法由试验人员手工完成均布性的测试，尚没有可以实现SCR入口 ΝΗ3/Ν0χ均布性的连续监测装置，而SCR入口 ΝΗ3/Ν0χ均布性的优劣对氨逃逸量有着至关重要的影响。《火电厂烟气脱硝技术导则》(DL/T296-2011)还提出了“宜采用烟气多点抽取法采集烟气样品进行分析，提高检测可靠性”，而按照以上描述，国内火电厂SCR工程均按照“单套、单点、单测”的方式设计并布置SCR反应器出、入口位置的在线监测仪表，其难以准确的反映出SCR反应器整体均布性能的状况。
[0009]综上所述，亟待提出一种SCR反应器的多点位氮氧化物连续监测装置及方法。
【发明内容】
[0010](一)要解决的技术问题
[0011]本发明要解决的技术问题就是提供一种SCR反应器的多点位氮氧化物连续监测装置及方法，进而根据监测结果控制SCR系统的运行效益和NOx的排放浓度指标。
[0012](二)技术方案
[0013]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种SCR系统的多点位氮氧化物连续监测装置，包括多个样品连续取样单元，用于对SCR反应器出口烟道的烟气进行取样；所述样品连续取样单元取样后，将取样结果发送至取样点选择单元；所述取样点选择单元选择样品发送至分析单元；所述分析单元将分析得到的数据通过数据传输单元发送给储存单元。
[0014]优选地，所述取样点选择单元包括与所述连续取样点选择单元连接的第一阀门和第二阀门；所述第一阀门与所述第二阀门并联，并且所述第一阀门通过取样泵与所述分析单元连接，所述第二阀门通过排气泵与样品回收处置单元连接。
[0015]优选地，所述样品回收处置单元对未被所述取样点选择单元选择的样品进行无害化处理。
[0016]优选地，所述样品回收处置单元将未被所述取样点选择单元选择的样品返回至反应器内。
[0017]优选地，所述样品连续取样单元的数量为8-20个，且按照网格测试方法的布置原则分布。
[0018]优选地，所述取样点选择单元通过控制模块或者人工方式进行控制。
[0019]优选地，所述控制模块在电厂控制系统中形成或者为PLC。
[0020]优选地，所述分析单元为CEMS系统。
[0021]优选地，所述CEMS系统包括气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统、烟气参数监测子系统和数据采集处理与通讯子系统。
[0022]本发明还提供一种SCR系统的多点位氮氧化物连续监测方法，包括以下步骤:
[0023]S1、在SCR反应器出口烟道的截面上选取若干个烟气取样点设置连续取样单元；
[0024]S2、所述连续取样单元将取到的样品发送给取样点选择单元；
[0025]S3、所述取样点选择单元在控制模块或者人工控制下选择连续取样单元的取样，从而将指定的连续取样单元与分析单元联通；
[0026]S4、分析单元对取样点选择单元发送过来的数据进行分析，并将分析结果发送给储存单元。
[0027](三)有益效果
[0028]本发明的技术方案具有以下优点:本发明的SCR反应器的多点位氮氧化物连续监测装置，通过将若干连续取样单元、取样点选择单元、分析单元和数据传输单元，不仅可以根据需要随时对SCR反应器出口截面任一典型点进行监测；还可以对SCR反应器出口截面若干个典型点进行同时监测，从而可以提高SCR反应器出口 NOx的监测精准性，消除SCR反应器出口与总排口 NOx监测偏差大的问题。对本发明的SCR反应器的多点位氮氧化物连续监测装置的监测结果进行分析处理，能够准确的分析SCR系统的整体性能，从而及时发现局部异常状态，为保持、提升SCR系统整体性能提供清晰、准确的数据支持；并成为监控、预防氨逃逸的重要手段，起到保障锅炉预热器等设备安全的作用。
[0029]在此基础上，本发明的SCR反应器的多点位氮氧化物连续监测装置可作为SCR系统中ΝΗ3/Ν0χ配比状态分析及优化调整的重要监视分析手段，有助SCR系统实现ΝΗ3/Ν0χ“精准”配比，避免过多物料消耗，使SCR均布性监测及优化调整过程更易实施。
【附图说明】
[0030]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1是本发明的SCR反应器的多点位氮氧化物连续监测装置的结构示意图；
[0032]图2是本发明的SCR反应器的多点位氮氧化物连续监测装置的工作流程示意图；
[0033]图中:1、SCR反应器出口烟道；2、取样单元；3、分析单元；4、取样点选择单元；5、阀门；6、取样泵；7、排气泵。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0035]本实施例的SCR系统的多点位氮氧化物连续监测装置的结构和工作原理请参见图1和图2。该SCR系统的多点位氮氧化物连续监测装置包括多个样品连续取样单元2，用于对SCR反应器出口烟道I的烟气进行取样。其中，优选根据需要并按照网格测试方法的布置原则分布连续取样单元2的取样点。取样点具体数量根据不同的工程需要确定，在实际工程中一般单个SCR反应器的取样器的数量由8到20个不等。具体可以参照《固定污染源排气中颗粒物和气态污