本實(shí)用新型涉及煙氣脫硝裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于煙氣脫硝的噴氨量?jī)?yōu)化控制裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)工業(yè)進(jìn)程的推進(jìn)，環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注，我國(guó)政府在環(huán)境保護(hù)方面不斷推出新的政策和標(biāo)準(zhǔn)。近期，我國(guó)提出了燃煤機(jī)組超凈排放標(biāo)準(zhǔn)。目前，降低排放煙氣中NO_x的含量，主要通過(guò)燃燒前脫硝、燃燒中脫硝和燃燒后脫硝三類(lèi)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)。燃燒前脫硝通過(guò)選擇含氮元素低的煤種燃燒降低排放煙氣中NO_x的含量；燃燒中脫硝通過(guò)改進(jìn)燃燒方式或燃燒工藝降低排放煙氣中NO_x的含量，通常采取低氮燃燒器改造的方式實(shí)現(xiàn)；燃燒后脫硝通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將煙氣中的NO_x轉(zhuǎn)換成N₂降低排放煙氣中NO_x的含量，通常采取在鍋爐尾部煙道設(shè)置脫硝裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了符合燃煤機(jī)組的超凈排放標(biāo)準(zhǔn)，三種技術(shù)手段一般同時(shí)被采用，而燃燒后脫硝是目前我國(guó)電力工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)手段。

選擇性催化還原法SCR是燃燒后脫硝的一種主流技術(shù)，通過(guò)在鍋爐省煤器出口和空氣預(yù)熱器之間安裝一套脫硝系統(tǒng)，將鍋爐省煤器出口煙氣引入裝有催化劑脫硝煙道內(nèi)，采用還原劑NH₃在催化劑的作用下將NO_x有選擇性的還原為N₂和H₂O，通常的反應(yīng)溫度為300～450℃，具有脫硝效率高、工作溫度低、性能穩(wěn)定、投資和運(yùn)行成本低以及布置方式多樣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外電力工業(yè)中。盡管如此，由于煙氣中NO分布的不均勻性和NH₃噴射的不均勻性，導(dǎo)致NO與NH₃不能完全混合均勻，目前，主要通過(guò)過(guò)量噴入NH₃保證出口NO_x的排放量。但NH₃過(guò)量噴入會(huì)產(chǎn)生氨逃逸現(xiàn)象，致使部分NH₃與煙氣中的SO₃在一定的條件下反應(yīng)生成硫酸氫氨。硫酸氫氨具有極強(qiáng)的粘附性和腐蝕性，極易腐蝕設(shè)備的波形板，還易使灰塵粘附在波形板上，進(jìn)而導(dǎo)致空預(yù)器堵塞，鍋爐尾部煙道阻力增大，引風(fēng)機(jī)出力受限，最終致使機(jī)組無(wú)法在額定負(fù)荷下正常運(yùn)行。

為了降低SCR脫硝系統(tǒng)的氨逃逸量，必須使噴入的NH₃量與煙氣中NO濃度場(chǎng)相匹配，以保證煙道內(nèi)不同空間位置NH₃和NO的摩爾比為1：1。目前，主要通過(guò)試驗(yàn)的方法進(jìn)行噴氨系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)整。具體方法是選擇幾個(gè)負(fù)荷工況，通過(guò)試驗(yàn)的手段現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量脫硝出口NO的分布情況，然后進(jìn)行噴氨系統(tǒng)的調(diào)整，多次重復(fù)測(cè)量和調(diào)整的過(guò)程，直到尋找到最佳噴氨工況。但這種方法工作量大，優(yōu)化調(diào)整難度大，且最佳噴氨工況會(huì)隨著機(jī)組一些運(yùn)行參數(shù)的變化而發(fā)生變化，而通過(guò)試驗(yàn)尋找的最佳噴氨工況并不適用于參數(shù)變化后的運(yùn)行工況，局限性較大，通用性很差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)解決的技術(shù)問(wèn)題

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種脫硝噴氨自適應(yīng)優(yōu)化控制裝置，以克服選擇性催化還原法SCR脫硝氨逃逸導(dǎo)致的空預(yù)器波形板腐蝕、臟污，機(jī)組無(wú)法在額定負(fù)荷下正常運(yùn)行的問(wèn)題以及通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行噴氨優(yōu)化調(diào)整工作量大、難度大、局限性大和通用性差的問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種脫硝噴氨自適應(yīng)優(yōu)化控制裝置，包括噴氨管道，所述噴氨管道矩陣狀均布布置，豎直設(shè)于脫硝煙道的頂部，位于催化劑層的上部；每個(gè)噴氨管道頂端均設(shè)一個(gè)噴氨流量自動(dòng)控制器；同一行噴氨管道安裝于一個(gè)噴氨聯(lián)箱上，所述噴氨管道頂部與噴氨聯(lián)箱固定連接并連通，各噴氨聯(lián)箱與噴氨母管連通；

脫硝煙道側(cè)壁布設(shè)激光吸收光譜式測(cè)量裝置，所述激光吸收光譜式測(cè)量裝置的安裝位置處于各噴氨管道與催化劑層之間；

所述激光吸收光譜式測(cè)量裝置以無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)男问脚c計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)連通，所述噴氨流量自動(dòng)控制器通過(guò)光纜與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)連通。

進(jìn)一步的，所述激光吸收光譜式測(cè)量裝置包括多組激光發(fā)生器和激光接收器，所述激光發(fā)生器和激光接收器數(shù)量相等，并一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，各激光發(fā)生器均布設(shè)于脫硝煙道進(jìn)口的前側(cè)壁和左側(cè)壁，各激光接收器均布設(shè)于脫硝煙道進(jìn)口的后側(cè)壁和右側(cè)壁，各激光發(fā)生器發(fā)生的激光由對(duì)應(yīng)的激光接收器接收并生成測(cè)量數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，所述激光接收器集成有無(wú)線(xiàn)發(fā)射器，通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射器以無(wú)線(xiàn)傳輸方式將信號(hào)傳送至無(wú)線(xiàn)信號(hào)中繼器，所述無(wú)線(xiàn)信號(hào)中繼器以無(wú)線(xiàn)傳輸方式將信號(hào)傳送至無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)，所述無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)接入計(jì)算機(jī)，由優(yōu)化軟件完成噴氨優(yōu)化控制與調(diào)節(jié)的計(jì)算，再將優(yōu)化調(diào)整信息傳遞至噴氨流量自動(dòng)控制器，進(jìn)行各噴氨管道噴氨量的控制和調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的，所述激光發(fā)生器包括信號(hào)發(fā)生器和可調(diào)諧激光器，可以發(fā)出兩種不同波長(zhǎng)的光束信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述噴氨管道為管狀結(jié)構(gòu)，其底端焊死，靠近焊死一端端部處沿圓周均布設(shè)四個(gè)噴嘴。

進(jìn)一步的，所述噴嘴為喇叭狀通孔，其孔徑由噴氨管道內(nèi)側(cè)向外側(cè)遞增，所述噴嘴的母線(xiàn)與中心線(xiàn)夾角為45°。

進(jìn)一步的，所述噴氨流量自動(dòng)控制器包括電磁閥門(mén)和噴氨流量計(jì)，所述電磁閥門(mén)和噴氨流量計(jì)均設(shè)于噴氨管道頂部。

進(jìn)一步的，所述噴氨管道的材質(zhì)為不銹鋼，所述噴氨管道和噴嘴的尺寸根據(jù)流體介質(zhì)的推薦流速確定。

進(jìn)一步的，各噴氨管道之間的間距不超過(guò)0.5m。

進(jìn)一步的，所述激光發(fā)生器和激光接收器的數(shù)量根據(jù)脫硝煙道尺寸設(shè)置，相鄰兩激光發(fā)生器之間的間距不超過(guò)1.0m，相鄰兩激光接收器之間的間距不超過(guò)1.0m。同一組激光發(fā)生器和激光接收器在同一水平面的同一直線(xiàn)上。

(三)有益效果

本實(shí)用新型提供了一種脫硝噴氨自適應(yīng)優(yōu)化控制裝置，具有以下有益效果：

1、通過(guò)激光吸收光譜式測(cè)量裝置測(cè)量煙氣中NH₃和NO的空間濃度分布，獲取NH₃和NO的濃度場(chǎng)信息，根據(jù)濃度場(chǎng)信息控制各噴氨管道的噴氨量，保證煙道內(nèi)不同空間位置的NH₃和NO均勻混合，脫硝反應(yīng)不受NO空間分布不均勻性的影響，有效控制氨逃逸；

2、激光吸收光譜式測(cè)量裝置通過(guò)激光技術(shù)測(cè)量煙氣中NH₃和NO的空間濃度分布，屬于非嵌入式測(cè)量方法，對(duì)測(cè)量流場(chǎng)無(wú)干擾，自動(dòng)化程度高；

3、噴氨管道矩陣狀豎直布置在煙道內(nèi)，每一個(gè)噴氨管道對(duì)應(yīng)一個(gè)噴氨流量自動(dòng)控制器，能夠準(zhǔn)確控制煙道空間每一個(gè)位置NH₃的濃度，使NH₃和NO在最優(yōu)摩爾比例1：1的環(huán)境下反應(yīng)，保證反應(yīng)充分，大大提高了脫硝效率；

4、噴氨管道一端均勻設(shè)置四個(gè)噴嘴，能夠均勻噴氨，噴出的氨氣能較好的擴(kuò)散，有利于NH₃和NO的充分反應(yīng)；

5、本實(shí)用新型能夠針對(duì)不同工況的實(shí)際狀況進(jìn)行自動(dòng)尋優(yōu)，能夠隨機(jī)組運(yùn)行參數(shù)變化而自動(dòng)匹配相應(yīng)的優(yōu)化控制方案，局限性小，實(shí)用性好，通用性高。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型噴氨管道的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型噴氨管道的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型噴嘴的主視圖；

圖4為本實(shí)用新型噴氨管道布置方式主視示意圖；

圖5為本實(shí)用新型噴氨管道布置方式俯視示意圖；

圖6為激光吸收光譜法測(cè)量?jī)x器布置方式主視圖；

圖7為激光吸收光譜法測(cè)量?jī)x器布置方式俯視圖。

圖中：

1、噴氨管道；2、噴嘴；3、電磁閥門(mén)；4、噴氨流量計(jì)；5、噴氨聯(lián)箱；6、噴氨母管；7、激光發(fā)生器；8、激光接收器；9、無(wú)線(xiàn)發(fā)射器；10、無(wú)線(xiàn)信號(hào)中繼器；11、天線(xiàn)；12、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)；13、計(jì)算機(jī)。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

如圖1～圖7所示，其結(jié)構(gòu)關(guān)系為：包括噴氨管道，噴氨管道1矩陣狀均布布置，豎直設(shè)于脫硝煙道的頂部，位于催化劑層的上部；每個(gè)噴氨管道頂端均設(shè)一個(gè)噴氨流量自動(dòng)控制器；同一行噴氨管道安裝于一個(gè)噴氨聯(lián)箱5上，噴氨管道1頂部與噴氨聯(lián)箱5固定連接并連通，各噴氨聯(lián)箱5與噴氨母管6連通；

脫硝煙道側(cè)壁布設(shè)激光吸收光譜式測(cè)量裝置，激光吸收光譜式測(cè)量裝置的安裝位置處于各噴氨管道1與催化劑層之間；

激光吸收光譜式測(cè)量裝置以無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)男问脚c計(jì)算機(jī)13數(shù)據(jù)連通，噴氨流量自動(dòng)控制器通過(guò)光纜與計(jì)算機(jī)13數(shù)據(jù)連通。

優(yōu)選的，激光吸收光譜式測(cè)量裝置包括多組激光發(fā)生器7和激光接收器8，激光發(fā)生器7和激光接收器8數(shù)量相等，并一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，各激光發(fā)生器7均布設(shè)于脫硝煙道進(jìn)口的前側(cè)壁和左側(cè)壁，各激光接收器8均布設(shè)于脫硝煙道進(jìn)口的后側(cè)壁和右側(cè)壁，各激光發(fā)生器7發(fā)生的激光由對(duì)應(yīng)的激光接收器8接收并生成測(cè)量數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，激光接收器8集成有無(wú)線(xiàn)發(fā)射器9，通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射器9以無(wú)線(xiàn)傳輸方式將信號(hào)傳送至無(wú)線(xiàn)信號(hào)中繼器10，無(wú)線(xiàn)信號(hào)中繼器10以無(wú)線(xiàn)傳輸方式將信號(hào)傳送至無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)12，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)12通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)接入計(jì)算機(jī)13，由優(yōu)化軟件完成噴氨優(yōu)化控制與調(diào)節(jié)的計(jì)算，再將優(yōu)化調(diào)整信息傳遞至噴氨流量自動(dòng)控制器，進(jìn)行各噴氨管道1噴氨量的控制和調(diào)節(jié)。

優(yōu)選的，激光發(fā)生器7包括信號(hào)發(fā)生器和可調(diào)諧激光器，可以發(fā)出兩種不同波長(zhǎng)的光束信號(hào)。

優(yōu)選的，噴氨管道為管狀結(jié)構(gòu)，其底端焊死，靠近焊死一端端部處沿圓周均布設(shè)四個(gè)噴嘴2。

優(yōu)選的，噴嘴為喇叭狀通孔，其孔徑由噴氨管道內(nèi)側(cè)向外側(cè)遞增，噴嘴的母線(xiàn)與中心線(xiàn)夾角為45°。

優(yōu)選的，噴氨流量自動(dòng)控制器包括電磁閥門(mén)3和噴氨流量計(jì)4，電磁閥門(mén)3和噴氨流量計(jì)均設(shè)于噴氨管道1頂部。

優(yōu)選的，噴氨管道的材質(zhì)為不銹鋼，噴氨管道和噴嘴的尺寸根據(jù)流體介質(zhì)的推薦流速確定。

優(yōu)選的，各噴氨管道之間的間距不超過(guò)0.5m。

優(yōu)選的，激光發(fā)生器7和激光接收器8的數(shù)量根據(jù)脫硝煙道尺寸設(shè)置，相鄰兩激光發(fā)生器7之間的間距不超過(guò)1.0m，相鄰兩激光接收器8之間的間距不超過(guò)1.0m。同一組激光發(fā)生器7和激光接收器8在同一水平面的同一直線(xiàn)上。

具體使用時(shí)，煙氣由脫硝煙道入口進(jìn)入脫硝煙道。信號(hào)發(fā)生器與可調(diào)諧激光器相協(xié)調(diào)同時(shí)產(chǎn)生兩種不同波長(zhǎng)的光束通過(guò)光纖輸出，不同波長(zhǎng)激光束在煙道中分別被不同濃度的NH₃和NO吸收衰減后投射到激光接收器8，獲得煙道測(cè)量截面的有效信息，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由無(wú)線(xiàn)發(fā)射器9發(fā)出，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)12由天線(xiàn)11接收該信號(hào)，并由數(shù)據(jù)線(xiàn)傳送至計(jì)算機(jī)13。計(jì)算機(jī)13根據(jù)不同波長(zhǎng)激光束的衰減信號(hào)進(jìn)行圖像重建，獲得區(qū)域內(nèi)NH₃和NO的濃度場(chǎng)信息，由優(yōu)化軟件計(jì)算出每個(gè)噴氨管道1的最優(yōu)流量。計(jì)算機(jī)向噴氨流量自動(dòng)控制器下達(dá)流量指令，電磁閥門(mén)3調(diào)整開(kāi)度比例，再根據(jù)噴氨流量計(jì)4的流量反饋，進(jìn)行閥門(mén)開(kāi)度積分微分的微調(diào)，確保噴氨管道1流量符合計(jì)算機(jī)下達(dá)的指令，實(shí)現(xiàn)噴氨的自動(dòng)尋優(yōu)控制，保證煙道內(nèi)不同空間位置的NH₃和NO摩爾比例為1：1，避免氨逃逸。

需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。