烟气取样装置、SCR反应器的烟气监测系统

本发明涉及烟气采样技术领域，尤其是涉及一种烟气取样装置、scr反应器的烟气监测系统。

背景技术：

国家发改委、环保部和国家能源局联合发布了《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》，要求到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放，其中nox排放浓度不高于50mg/nm³。为实现燃煤电厂nox超低排放要求，须进行scr脱硝系统的喷氨优化调整，因此获取scr反应器入口烟气中的nox浓度值是十分必要的。

在对scr反应器中的烟气进行采样时，由于烟气中含有so2、nox、so3、nh3及水蒸汽，当烟气温度较低时会导致水蒸气结露，进而影响计算烟气中nox浓度值的准确性。因此，如何避免采样烟气杂质对nox浓度值测量的影响成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种烟气取样装置、scr反应器的烟气监测系统，能够避免采样管内的烟气结露，降低了采样烟气杂质对nox浓度值测量的干扰。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种烟气取样装置，包括：电伴热式取样枪、反吹电磁阀和温度控制器；所述电伴热式取样枪包括可加热套管，所述可加热套管的第一端口用于采集烟气，所述可加热套管的第二端口内设置有滤芯，所述第二端口还连接有分管装置，所述分管装置包括烟气输出端和压缩空气输入端，所述烟气输出端用于输出所述电伴热式取样枪采样的烟气；所述温度控制器与所述可加热套管连接，所述温度控制器用于控制所述可加热套管内的温度处于预设温度范围内；所述反吹电磁阀的输入端通过管道与压缩空气储气罐连接，所述反吹电磁阀的输出端通过管道与所述压缩空气输入端连接。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述烟气取样装置包括：固态继电器；所述固态继电器分别与所述温度控制器和所述可加热套管连接。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，包括壳体，所述壳体上设置有管道通孔；所述反吹电磁阀和所述温度控制器设置于所述壳体内；所述可加热套管的第二端口位于所述壳体内部，所述可加热套管的第一端口穿出所述管道通孔。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述壳体上嵌有排线端口，所述排线端口与所述反吹电磁阀通信连接。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述壳体上设置有第一通孔和第二通孔。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述电伴热式取样枪、所述反吹电磁阀和所述温度控制器的数量均为多个。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，各所述电伴热式取样枪的可加热套管的长度均不相同。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述可加热套管的外部套有保护套管。

第二方面，本发明实施例还提供了一种scr反应器的烟气监测系统，其特征在于，包括压缩空气储气罐、可编程控制器、烟气分析仪及如第一方面任一项所述烟气取样装置；所述烟气取样装置设置于scr反应器的烟气入口处；所述可编程控制器与所述烟气取样装置中的反吹电磁阀通信连接；所述压缩空气储气罐通过管道与所述烟气取样装置的压缩空气输入端连接；所述烟气分析仪通过管道与所述烟气取样装置的烟气输出端连接。

进一步，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述烟气取样装置和所述烟气分析仪的数量相同且均为多个。

本发明实施例提供了一种烟气取样装置、scr反应器的烟气监测系统，该烟气取样装置包括：电伴热式取样枪、反吹电磁阀和温度控制器；电伴热式取样枪包括可加热套管，可加热套管的第一端口用于采集烟气，可加热套管的第二端口内设置有滤芯，第二端口还连接有分管装置，分管装置包括烟气输出端和压缩空气输入端，烟气输出端用于输出电伴热式取样枪采样的烟气；温度控制器与可加热套管连接，温度控制器用于控制可加热套管内的温度处于预设温度范围内；反吹电磁阀的输入端通过管道与压缩空气储气罐连接，反吹电磁阀的输出端通过管道与压缩空气输入端连接。通过采用温度控制器控制可加热套管中的温度，使可加热套管内的温度保持在设定的预设温度范围内，通过采用反吹电磁阀将吸附在滤芯上的浮尘反吹入烟道，可以避免粉尘堵塞可加热套管，实现了对烟气的预处理，当采用电伴热式取样枪的可加热套管采集烟气时，通过控制可加热套管内的温度，可以避免采样管内的烟气结露，降低了采样烟气杂质对nox浓度值测量的干扰。

本发明实施例的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明实施例的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1示出了本发明实施例所提供的一种烟气取样装置结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的另一种烟气取样装置结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的一种烟气取样装置侧视图；

图4示出了本发明实施例所提供的一种烟气取样装置壳体结构示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的一种scr反应器入口烟气取样系统示意图。

图标：

10-可加热套管；20-温度控制器；30-反吹电磁阀；11-烟气输出端；12-压缩空气输入端；31-输入端；32-输出端；40-固态继电器；50-壳体；51-管道通孔；52-壳体第一通孔；53-壳体第二通孔；60-排线端口；100-烟气取样装置；200-烟气分析仪；300-压缩空气储气罐。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

现有的烟气采样装置一般包括取样管和过滤装置，为了避免过滤装置堵塞，将过滤装置上的尘土反吹进烟道，由于烟气中含有so2、nox、so3、nh3及水蒸汽，常温压缩空气作为反吹气源，进入过滤装置中，会迅速将水蒸汽冷凝并与so2、so3、nh3反应，因此会生成铵盐，粘结在不锈钢滤网表面，为了避免烟气结露对计算烟气中nox浓度值的影响，现有技术中在过滤装置上连接有反吹空气加热装置，通过反吹空气加热装置对反吹的压缩空气进行加热，从而间接地对取样管进行加热以避免取样管内的烟气结露。然而，当取样管较长时，反吹空气加热装置开始反吹压缩空气后，最开始反吹进取样管的压缩空气随着传输距离的增加温度可能会降低，还是存在可能会结露的问题，进而对nox浓度值测量产生影响。为改善此问题，本发明实施例提供的一种烟气取样装置、scr反应器的烟气监测系统，该技术可应用于避免采样管内的烟气结露，降低采样烟气杂质对nox浓度值测量的干扰。以下对本发明实施例进行详细介绍。

本实施例提供了一种烟气取样装置，参见图1所示的烟气取样装置结构示意图，该装置包括：电伴热式取样枪、温度控制器20和反吹电磁阀30；

上述电伴热式取样枪包括可加热套管10，可加热套管的第一端口用于采集烟气，可加热套管的第二端口内设置有滤芯(图中未示出，该滤芯用于过滤金属粉末和尘土)，第二端口还连接有分管装置，分管装置包括烟气输出端11和压缩空气输入端12，烟气输出端与抽气泵连接，抽气泵工作时将烟气吸入可加热套管实现烟气采样，通过烟气输出端输出电伴热式取样枪采样的烟气。将可加热套管10作为烟气取样管，当电伴热式取样枪采集烟气时，可加热套管10采集的烟气样本经过滤芯后通过烟气输出端11输出。

上述温度控制器20与可加热套管10连接(图中未示出连接线)，温度控制器20用于控制可加热套管内的温度处于预设温度范围内。温度控制器20向可加热套管发送电信号，还可以实时采集可加热套管内的当前温度值，以控制可加热套管内的温度处于预设温度范围内，该预设温度范围可以根据实际情况进行设定，诸如，为了避免烟气中的水蒸气结露，该温度范围可以是120℃～150℃之间的任意值，或者，为了避免烟气中的nh3在低于220℃时发生化学反应结垢，上述预设温度范围可以是大于220℃的任意温度值，在避免烟气中的nh3与水蒸气发生化学反应阻塞取样管的同时，还可以避免水蒸气结露，使采样的烟气更接近于实际情况。

上述反吹电磁阀30的输入端31通过管道与压缩空气储气罐连接，反吹电磁阀的输出端32通过管道与压缩空气输入端12连接。通过定期控制反吹电磁阀，将压缩空气罐内的压缩空气依次经过压缩空气输入端12、滤芯和可加热套管10的管道反吹进烟道，吹扫附在过滤器外表面及可加热套管内表面的浮尘，将浮尘吹扫回烟道内，防止粉尘堵塞烟气取样管，实现烟气的预处理。

本实施例提供的上述烟气取样装置，通过采用可以进行直接加热的可加热套管进行烟气采样，并通过温度控制器控制管内温度始终保持在预设温度范围内，可以避免采样管内的烟气结露，相比较于现有技术中加装反吹空气加热装置对反吹的压缩空气进行加热的方式，本申请中的可加热套管不仅可以避免反吹压缩空气的结露，还可以避免采样烟气的结露，提升了烟气温度控制的稳定性，降低了采样烟气杂质对nox浓度值测量的干扰。

在一种实施方式中，参见如图2所示的另一种烟气取样装置结构示意图，上述烟气取样装置还包括固态继电器40，其中，固态继电器40分别与温度控制器20和可加热套管10连接(图中未示出连接线)。由于固态继电器具有短路保护，过载保护和过热保护功能，通过将固态继电器40设置在温度控制器20和可加热套管10之间，可以对可加热套管10起到保护作用，延长可加热套管10的使用寿命。固态继电器的数量与可加热套管10的数量相同，图2中的烟气采样装置包括三个电伴热式取样枪，相对应地还包括三个温度控制器、三个反吹电磁阀和三个固态继电器，每个温度控制器与每个可加热套管之间连接一个固态继电器。

如图2所示，烟气取样装置的壳体嵌入排线端口60，排线端口60用于为scr反应器的烟气取样装置供电，排线端口60与反吹电磁阀通信连接，将接收到的吹气信号发送至反吹电磁阀。排线端口60可以插入通信排线，可编程控制器通过通信排线为烟气取样装置内的各个器件供电，并通过通信排线将吹气信号发送至反吹电磁阀，通过控制反吹电磁阀将压缩空气反吹进烟道，从而吹扫吸附在采样管道内部及滤芯上的尘土。

参见如图3所示的烟气取样装置侧视图，本实施例提供的烟气取样装置还包括壳体50，壳体50上设置有管道通孔51。如图3所示，反吹电磁阀和温度控制器设置于壳体内。可加热套管的第二端口位于壳体内部，可加热套管10的第一端口穿出管道通孔，管道通孔51的数量与可加热套管10的数量相同。

参见如图4所示的烟气取样装置壳体结构示意图，上述烟气取样装置的壳体50上还设置有壳体第一通孔52和壳体第二通孔53。其中，壳体第一通孔52和壳体第二通孔53均为管道通孔，壳体第一通孔52可以使各个电伴热式取样枪的烟气输出端连接的管道通过，从而将烟气取样装置采样的烟气输送至烟气分析仪中；壳体第二通孔53可以使传输压缩空气的传输管道通过，从而将压缩空气罐中的压缩空气通过管道传输至反吹电磁阀的输入端31。

为了可以均匀采集到烟道内的烟气样本，上述烟气采样装置中的电伴热式取样枪、反吹电磁阀和温度控制器的数量相同且均为多个，该数量大小可以根据壳体50的体积大小确定。如图3或图4所示，上述烟气取样装置可以包括3个电伴热式取样枪，各电伴热式取样枪的可加热套管的长度均不相同，为了取样不同位置处的烟气样本，用于采样烟气的可加热套管10可以尽可能地长，在抽气泵的作用下，通过长度不同的可加热管可以对scr反应器入口烟道内不同空间位置的烟气进行取样，避免了现有取样管长度不足或取样点单一，导致的nox浓度测量不准确或代表性不足的问题。

为了防止由于高速粉尘的冲涮和磨损，提升烟气采样装置的耐用性，对用于采样的可加热套管采用喷砂防磨处理和保护套管措施，上述电伴热式采样枪的可加热套管可以采用316l材质，可加热套管的外部套有保护套管，该保护套管可以采用g20保护套管(管径为20mm的厚壁钢管)。

本实施例提供的上述烟气取样装置，通过控制可加热套管内的温度，使烟气中的水含量以蒸汽状态存在，防止水结露与so2生成酸，减少对nox浓度测量的干扰。

对应于上述实施例所提供的烟气取样装置，本发明实施例提供了一种scr反应器的烟气监测系统，该系统包括：压缩空气储气罐、可编程控制器、烟气分析仪及上述烟气取样装置，其中，烟气取样装置设置于scr反应器的烟气入口处，压缩空气储气罐通过管道与烟气取样装置的压缩空气输入端连接，烟气分析仪通过管道与烟气取样装置的烟气输出端连接。

可编程控制器与烟气取样装置中的反吹电磁阀通信连接。可编程控制器用于控制烟气采样周期，当烟气采样时间每达到预设时间时，向反吹电磁阀发送电信号，控制压缩空气储气罐内的压缩空气反吹进烟道内，压缩空气的反吹时间可以设置。

为了获得准确的scr反应器入口nox浓度，上述烟气取样装置和烟气分析仪的数量相同且均为多个，参见如图5所示的scr反应器入口烟气取样系统示意图，在scr反应器入口烟道插入多个烟气取样装置100，每个烟气取样装置包括多个深度不同的可加热套管进行烟气取样，每个烟气取样装置还对应配置一个烟气分析仪200，压缩空气储气罐300与烟气取样装置中反吹电磁阀输入端连接，吹扫附在滤芯外表面的浮尘，将其吹扫回烟道内，防止粉尘堵塞可加热管道，实现了对scr反应器入口nox浓度的全网格检测。将测定采样截面的位置尽量选在烟气气流均匀而稳定的烟道段，避开弯头、阀门和变径管等容易产生涡流的阻力构件。

同时开启多个烟气取样装置同时抽取烟道截面中各点烟气并分别引入各组的烟气分析仪中，通过射流泵保持scr反应器入口管内烟气一直处于流动状态，保证分析时烟气为最新时刻所抽取烟气；同一取样横向分区的3个取样点的待测管路烟气按照切换系统设定的巡回顺序，分别进入分析模块进行分析测量，实现多通道截面巡回监测，以获得某一时刻该取样分区截面nox和o2的浓度分布值。

scr反应器的多路喷氨支管与喷氨总管连通，流场分布控制器根据气体成分数据来控制喷氨总管的阀门开度和每个喷氨支管的阀门开度。精确控制scr反应器的氨气喷入总量以及每个喷氨支管的氨气喷入量，使烟道内喷入的氨气量按照烟气分析仪所测量的有害气体成分在烟道不同区域的浓度值重新合理分布。

本实施例提供的上述scr反应器的烟气监测系统，通过建立scr反应器入口nox浓度分布全截面网格化监测系统，实现scr出口nox和o2的平面浓度分布的在线监测，给scr反应器的喷氨控制系统提供准确的前馈数据，进而根据脱硝效率曲线设定nh3/nox摩尔比，保证喷氨总量不过喷。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。