一种移动式SCR脱硝系统烟气分析装置的制作方法

本实用新型涉及一种移动式SCR脱硝系统烟气分析装置，属于环境工程技术领域。

背景技术：

我国的燃煤电站锅炉大部分配有低氮燃烧技术，但仅能达到中等的脱硝水平，满足不了日益严格的氮氧化物排放要求。因此，作为一种高效的烟气脱硝技术-选择性催化还原法（SCR）工艺开始引入我国，选择性催化还原法（SCR）脱销工艺是烟气中的氮氧化物与喷入烟道的氨气，在催化剂的作用下生成无害的N₂和H₂O。催化剂性能直接影响到烟气NO_x是否达标排放，关系到NH₃的逃逸率是否超标。燃煤锅炉烟气中含有少量极易与水蒸汽结合形成硫酸蒸汽的SO₃气体，烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称为酸露点，硫酸蒸汽在壁温低于酸露点的受热面上凝结会造成严重腐蚀现象，这称为露点酸腐蚀，酸露点温度与烟气中SO₃含量成正比，为避免酸露点腐蚀现象侵蚀设备需要不断提高锅炉的排烟温度，但这样极易造成热能的浪费，因此监测烟气中SO₃的含量具有至关重要的作用。

然而，目前市场上没有能很好的测量SCR脱硝后烟气中SO₃、NH₃的仪表，主要是由于SO₃容易与H₂O、NH₃反应产生硫酸氢铵，及SO₃、NH₃在管道上吸附比较多，从而造成测量仪表的测量误差大、使用寿命短等缺点。故目前主要还是以手动取样，再通过化学滴定法或离子色谱仪来分析SO₃、NH₃的量，这给操作人员日常的测量造成了很大的工作量，且手动取样会因不同操作人员而造成不同的取样误差。因此本实用新型提供了一种移动式SCR脱硝系统烟气分析装置，该装置包括高温取样管线、高温预处理系统、高温烟气分析系统、尾气处理系统、数据采集与分析系统，全程高温加热保温在191℃以上，保证烟气全程无冷点，不会产生硫酸氢铵等产物，且该系统全程取样管路设计合理、长度短，减少SO₃、NH₃的丢失率。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种移动式SCR脱硝系统烟气分析装置，该装置全程高温加热保温，保证烟气全程无冷点，不会产生硫酸氢铵等产物，并且该装置可移动，使用方便；进一步地，本实用新型全程取样管路设计合理、长度短，移动便捷，减少SO₃、NH₃的丢失率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种移动式SCR脱硝系统烟气分析装置，包括至少有三层隔层的移动小车，所述移动小车的隔层上分别放置有高温烟气分析系统、吹扫及校准系统和高温预处理系统，所述高温烟气分析系统、吹扫及校准系统和高温预处理系统分别与数据采集与分析系统电相连，所述高温预处理系统的进烟口与SCR脱硝系统的出烟口相连，所述高温预处理系统的出烟口与高温烟气分析系统相连，所述吹扫及校准系统与高温预处理系统相连。

所述高温预处理系统由第一过滤器、第二温度传感器、高温气动阀、压力传感器、高温采样泵、单向阀和第二过滤器依次串联组成，所述第一过滤器的进烟口与高温取样管线的出烟口相连，所述高温取样管线的进烟口与所述SCR脱硝系统的出烟口相连，所述高温取样管线与第一温度传感器相连；所述第二过滤器的出烟口与所述高温烟气分析系统的进烟口相连。

所述吹扫及校准系统包括第一加热丝、第一电磁阀、高温电磁阀、第二加热丝、第二电磁阀、手动换向阀、校准气瓶组、油水分离器、第二调压阀、第一调压阀、手动球阀和吹扫气瓶；所述第一加热丝和第一电磁阀串联于所述第二温度传感器与第一调压阀之间，所述第一调压阀与所述吹扫气瓶相连，所述第一调压阀与所述吹扫气瓶之间的管路上设置有所述手动球阀；所述高温电磁阀串联于所述高温气动阀与第一调压阀之间；所述第二加热丝、第二电磁阀和手动换向阀串联于所述单向阀与第一调压阀之间，所述标准气瓶组连接于所述手动换向阀的第三端；所述油水分离器和第二调压阀串联于所述第一调压阀及高温烟气分析系统的烟气分析仪的吹扫口之间。

所述高温烟气分析系统包括第一针阀流量计、第二针阀流量计、氧传感器、第三温度传感器和烟气分析仪；所述第一针阀流量计、第二针阀流量计并联于所述第二过滤器的出烟口处，所述第一针阀流量计与氧传感器串联，所述氧传感器和烟气分析仪均与所述数据采集与分析系统电相连，所述第二针阀流量计通过加热管路与所述烟气分析仪串联，所述加热管路上安装有所述第三温度传感器。

所述氧传感器的出烟口与所述烟气分析仪的出烟口均与尾气处理系统相连。

所述尾气处理系统包括3个吸收瓶，第一个吸收瓶中放置的是碱性溶液，第二个吸收瓶中放置的是双氧水、第三个吸收瓶中放置的是干燥剂。

所述数据采集与分析系统包括PLC、A/D转换模块、PC机和电源；所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、压力传感器、第一电磁阀、高温电磁阀、第二电磁阀、氧传感器、烟气分析仪分别与所述PLC相连接，所述A/D转换模块用于将模拟信号转换成数字信号，然后传输到PC机进行显示、存储。

所述高温取样管线的长度为至少1m，所述高温取样管线的内衬材质为不锈钢SS316L，EP级内抛光，内衬外缠绕加热线及做保温层，在内衬与保温层之间加所述第一温度传感器，所述第一温度传感器和第二温度传感器均为k型热电偶。

所述校准气瓶组由NO标准气瓶、SO₂标准气瓶、SO₃标准气瓶和NH₃标准气瓶组成；所述吹扫气瓶为放置于所述移动小车顶端的液氮罐，吹扫气为N₂。

所述氧传感器采样氧化锆氧分析仪，测量范围0~25%；所述烟气分析仪采用MKS傅立叶红外烟气分析仪，其气室可加热至191℃。

本实用新型提供的一种移动式SCR脱硝系统烟气分析装置，具有以下有益效果：

1.本实用新型能适用于目前脱硝催化剂小试、中试、全尺寸性能检测平台测点、锅炉电厂等位置要求，方便移动，响应迅速快，并能快速反应并完成测试，测试数据可存储。

2.本实用新型采用高温加热与保温措施，设备全程无冷点，整套设备加热温度≥191℃。可实现SO₃、NH₃等气体的在线监测，减少了SO₃、NH₃的丢失率。

3.本实用新型的吹扫与校准系统采用加热丝对标气及校准气进行预加热，避免温差产生冷凝及温度波动。

4.本实用新型设计简单，即可以智能控制系统的运行，又可以手动地调节，实用性强，且适用于实验室及现场测试，便于推广。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中高温预处理系统、吹扫及校准系统及高温烟气分析系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1~图2所示，一种移动式SCR脱硝系统烟气分析装置，由高温取样管线48、高温预处理系统4、吹扫及校准系统3、高温烟气分析系统2、尾气处理系统6、移动小车1、数据采集与分析系统5组成。其中：高温取样管线48的长度为1m，高温取样管线48的内衬材质为不锈钢SS316L，EP级内抛光，内衬外缠绕加热线及做保温层，在内衬与保温层之间加第一温度传感器49，第一温度传感器49为k型热电偶，以测量加热线的温度，加温温度可到250℃，且加热温度可调，管外温度可做到≤40℃。

高温预处理系统4由第一过滤器41、第二温度传感器42、高温气动阀43、压力传感器44、高温采样泵45、单向阀46和第二过滤器47依次串联组成，其中：第一过滤器41为不锈钢过滤器，材质为SS316L材质，陶瓷滤芯，过滤等级0.1um，且第一过滤器41可耐温390℃，其主要作用为过滤烟气中的微细颗粒物。第二温度传感器42为k型热电偶，其作用为测量高温预处理系统4入口处的烟气温度。高温气动阀43需耐温达到390℃，其作用为控制气路的通断。压力传感器44的作用为测量气路的气压，当气路气压超压时，数据采集与分析系统5将给出报警信号。高温采样泵45采用防腐泵膜片，采样流量11L/min，其作用为将反应炉或烟道内的烟气抽入高温预处理系统4。单向阀46的作用为防止烟气的逆向流动。第二过滤器47为不锈钢过滤器，材质为SS316L材质，陶瓷滤芯，过滤等级0.1um，其主要起到二级过滤的作用。高温预处理系统4的作用为将含有杂质的烟气进行过滤处理，其全程高温无冷点，可保证烟气中的SO₃、H₂O、NH₃等物质不反应，吸附性降到最低，减少SO₃、NH₃的丢失率。

吹扫及校准系统3由第一加热丝31、第一电磁阀32、高温电磁阀33、第二加热丝34、第二电磁阀35、手动换向阀36、校准气瓶组37、油水分离器38、第二调压阀39、第一调压阀310、手动球阀311和吹扫气瓶312组成。其中第一加热丝31、第一电磁阀32串联于第二温度传感器42与第一调压阀310之间，第一加热丝31的作用为加热吹扫气N₂，防止冷热气连接处产生冷凝现象，同时保证高温预处理系统4中的烟气温度的稳定性。第一电磁阀32的作用为控制气路的通断，且第一电磁阀32与数据采集与分析系统5中的PLC连接。第一加热丝31及第一电磁阀32构成的气路，作用为吹扫高温预处理系统4中的管路，防止管路吸附造成堵塞。高温电磁阀33串联于高温气动阀43与第一调压阀310之间，其作用为控制吹扫气的通断从而控制高温气动阀43的开关。

第二加热丝34、第二电磁阀35、手动换向阀36串联于单向阀46与第一调压阀310之间，标准气瓶组37连接于手动换向阀36的第三端。第二加热丝34的作用为将该管路的标准气加热，防止产生冷凝，第二电磁阀35的作用为控制气路的开断，手动换向阀36的作用为切换标准气瓶组37内的气瓶及控制标准气的开闭，标准气瓶组37由NO标准气瓶、SO₂标准气瓶、SO₃标准气瓶、NH₃标准气瓶组成，用以校准烟气分析仪25。

油水分离器38、第二调压阀39串联于第一调压阀310及烟气分析仪25的吹扫口之间，油水分离器38用于净化吹扫气N₂，使其更为洁净，以保证烟气分析仪25精确性，第二调压阀39的作用为调节该气路的气体压力及控制该气路的通断。第一调压阀310、手动球阀311、吹扫气瓶312依次串联，第一调压阀310用于调节吹扫气瓶312出口气的压力，手动球阀311用于控制吹扫气瓶312的通断，吹扫气瓶312内为高纯N₂。

高温烟气分析系统2由第一针阀流量计21、第二针阀流量计22、氧传感器23、第三温度传感器24和烟气分析仪25组成。其中：第一针阀流量计21、第二针阀流量计22并联于第二过滤器47的出口端，第一针阀流量计21与氧传感器23串联；第二针阀流量计22通过加热管路26与烟气分析仪25串联，且加热管路26上安装有第三温度传感器24，加热管路26可加热在191-196℃，第三温度传感器24采用k型热电偶。第一针阀流量计21、第二针阀流量计22材质为SS316L，可耐高温，其作用为调节气路烟气流量的大小。氧传感器23采样氧化锆氧分析仪，测量范围0-25%，用于测量烟气中的氧气含量。烟气分析仪25采用MKS傅立叶红外烟气分析仪，其气室可加热至191℃，既保证测量的准确性，又防止产生硫酸氢铵等结晶物，且MKS傅立叶红外烟气分析仪采用液氮冷却方式，使得仪器具有快灵敏及快响应速度。

尾气处理系统6由吸收瓶组组成，吸收瓶组由3个吸收瓶组成，第一个吸收瓶中放置的是碱性溶液，第二个吸收瓶中放置的是双氧水、第三个吸收瓶中放置的是干燥剂。

移动小车1如图1所示，移动小车1共有三层隔层，第一层放置MKS傅立叶红外烟气分析仪，第二层安装吹扫及校准系统3的器件，第三层安装高温预处理系统4，在移动小车1的顶部安装PC机51，以及液氮罐，液氮罐给MKS傅立叶红外烟气分析仪提供液氮。移动小车1为铝合金型材，钢化玻璃柜门，柜体侧面及背部可拆卸，铝合金移动小车柜体底部安装4只直径80-100mm优质减震万向轮，其中2只带刹车功能，小车的整体尺寸为600W×700D×1000Hmm。

数据采集与分析系统5由PLC、A/D转换模块、PC机51、电源组成。其中第一温度传感器49、第二温度传感器42、第三温度传感器24、压力传感器44、第一电磁阀32、高温电磁阀33、第二电磁阀35、氧传感器23、烟气分析仪25分别与PLC相连接，A/D转换模块用于处理将温度等模拟信号转换成数字信号，然后传输到PC机51进行显示、存储。

本实施例中的高温均指≥191℃的温度。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。