用于scr脫硝反應器的煙氣取樣裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于SCR脫硝反應器的煙氣取樣裝置，該煙氣取樣裝置包括取樣管、過濾裝置、銨鹽生成與吸附裝置和真空泵，取樣管、過濾裝置、銨鹽生成與吸附裝置和真空泵依次順序連接，并在過濾裝置上連接有反吹空氣加熱裝置。本實用新型有效解決現場取樣管使用壽命短的問題；解決了脫硝反應器出口的煙氣由于含有NH3導致銨鹽結垢而對后續(xù)裝置造成損害問題。
【專利說明】用于SCR脫硝反應器的煙氣取樣裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于SCR脫硝【技術領域】，具體涉及一種應用于SCR脫硝反應器的、具有清除銨鹽功能的煙氣取樣裝置。
【背景技術】
[0002]十二五期間，燃煤電站脫硝改造作為我國重點NOx氣體減排重要技術措施之一。因此我國進行大規(guī)模燃煤電站脫硝改造。
[0003]在我國，電站脫硝技術主流的工藝選擇選擇性催化還原法(Selective CatalyticReduction, SCR),選擇性催化還原法是指在催化劑的作用下,利用還原劑(如NH3、液氨、尿素)來“有選擇性”地與煙氣中的NOx反應并生成無毒無污染的N2和H20。
[0004]SCR脫硝技術對鍋爐煙氣NOx控制效果十分顯著、技術較為成熟，目前已成為世界上應用最多、最有成效的一種煙氣脫硝技術。在合理的布置及溫度范圍下，可達到80?90%的脫除率。
[0005]針對上述脫硝工藝，燃煤電站作為重要氣體污染源檢測對象，其SCR脫硝反應器出口 NOx被作為國家環(huán)保部門重要污染源氣體檢測項目之一。
[0006]SCR脫硝反應器出口煙道測量環(huán)境有如下特點:
[0007]I)煙氣溫高:工作溫度在380°C至440°C之間，因此要求取樣管必須耐高溫；
[0008]2)氣體含塵濃度高，為高灰塵環(huán)境:氣體含塵量在30g/Nm3至50g/Nm3之間，因此要求取樣裝置整體必須防止灰塵集結堵塞；
[0009]3)煙氣流速高:煙氣流速可達30m/s，因此高速灰塵對一次元件有較強的磨蝕作用；
[0010]4) SCR脫硝反應器煙氣氣體成份含有高濃度S02、NOx及低濃度的NH3,上述氣體在適當的溫度下，與水蒸氣結合，形成腐蝕性液體；因此要求測量元件具備抗腐蝕性。
[0011]現有的煙氣取樣器設計技術均參照采用國家環(huán)境保護總局發(fā)布標準HJ/T47-1999《煙氣采樣器技術條件》，主要作為用于測定固定污染源中煙氣有害成分SO2和NOx的含量；安裝位置是電站、水泥廠、鋼廠的煙囪部位。其關鍵運行參數為:
[0012](I)工作溫度設置在130°C正負10°C ；
[0013](2)導氣管工作溫度150°C正負10°C之間(見HT/T47-1999，4.1.4條款)；
[0014](3)有一定的除塵能力，布置有空氣反吹裝置。
[0015]現有技術標準與設計適用環(huán)境為把電站煙囪作為污染源排放口測量的技術環(huán)境。傳統的煙氣取樣裝置設計工作溫度在150°C以下，而實際工況溫度多在120°C至130°C左右，對元器件的工作溫度要求低；現有的煙氣取樣裝置主要安裝位置在除塵器后面，氣體含塵量低，對采樣桿耐磨性要求低；SCR脫硝反應器出口部位比較特殊的特點是煙氣中含有NH3,在低于220°C的工況下，有銨鹽生成，從而造成銨鹽粘結、結垢。
[0016]銨鹽的主要成分是硫酸氫銨(NH4HSO4)和硫酸銨((NH4)2SO4),其形成原因是由于SCR脫硝反應器出口煙氣含有NH3、濃度較高SO2及濃度較低的SO3及少量的水蒸汽，上述幾種氣體在低于220°C時，發(fā)生化學反應生成硫酸氫銨、硫酸銨。
[0017]NH3+S03+H20=NH4HS04 (I)
[0018]2NH3+S03+H20= (NH4) 2S04 (2)
[0019]其中銨鹽具有很強熱不穩(wěn)定性，在低于220°C工況下，可以與煙氣中的灰塵產生粘結，在取樣系統的部件上結垢，進而造成阻塞。
[0020]過去的兩年，從SCR脫硝反應器出口 NOx氣體檢測系統(CEMS系統)來看，出現了煙氣取樣裝置探頭磨損導致的使用壽命短、銨鹽積聚導致的堵塞現象，甚至于影響整體CEMS分析儀表的安全可靠運行。
實用新型內容
[0021]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種用于SCR脫硝反應器的煙氣取樣裝置，解決了 SCR脫硝反應器出口工作環(huán)境下，使用傳統煙氣連續(xù)取樣裝置壽命短、銨鹽積累結垢等進而影響分析裝置工作不可靠問題。
[0022]本實用新型采用以下技術方案:
[0023]一種用于SCR脫硝反應器的煙氣取樣裝置，包括取樣管、過濾裝置、銨鹽生成與吸附裝置和真空泵，所述取樣管、過濾裝置、銨鹽生成與吸附裝置和真空泵依次順序連接，所述過濾裝置上連接有反吹空氣加熱裝置，所述銨鹽生成與吸附裝置的出入口設有電磁閥。
[0024]進一步地，上述煙氣取樣裝置還包括分析儀表，安裝于銨鹽生成與吸附裝置與真空泵之間。
[0025]進一步地，所述取樣管采用復合材料制作，包括內層、過渡層、外層；所述內層為不銹鋼；過渡層為高溫陶瓷膠層；外層為耐磨陶瓷層。
[0026]進一步地，上述外層為兩片半環(huán)結構，兩者之間預留0.1?20mm膨脹間隙。
[0027]進一步地，所述過濾裝置上連接有反吹空氣加熱裝置，反吹空氣加熱裝置按一定的時間間隔，引入壓縮空氣，對過濾裝置內部及表面進行脈沖吹掃。
[0028]進一步地，所述銨鹽生成與吸附裝置包括進氣室、銨鹽生成區(qū)與吸附區(qū)、位于進氣室與銨鹽生成區(qū)與吸附區(qū)之間的導流板、換料口，所述進氣室一側設有進氣口，所述銨鹽生成區(qū)與吸附區(qū)與換料口之間設有出氣口。
[0029]進一步地，所述銨鹽生成與吸附裝置的材料為水晶玻璃或石英玻璃，所述銨鹽生成區(qū)與吸附區(qū)的材料為水晶玻璃碎石或者石英玻璃碎石，碎石平均直徑在I?20_。
[0030]進一步地，所述換料口處設有磨砂玻璃蓋。
[0031]進一步地，所述導流板為布置有均勻小孔的玻璃底板，所述小孔的直徑在I?20mmo
[0032]進一步地，所述銨鹽生成與吸附裝置的總體積容量Dz與有效吸收體積容量Dyx滿足如下關系:
[0033]Dyx=Dz-Dc= (Bls/60) *15
[0034]Dyx有效吸收體積容量(升)
[0035]Dz為銨鹽生成與吸附裝置總體積容量(升)
[0036]Dc為吸附材料總體積容量(升)
[0037]Bls為真空泵的工作流量(升/分鐘)[0038]本實用新型具有以下有益效果:
[0039]I)取樣管采用防磨、耐高溫材料，保證在現場的取樣管的使用壽命大于4年，有效解決現場使用壽命短(低于I年)的問題；
[0040]2)增設了銨鹽生成與吸附裝置，解決了脫硝反應器出口的煙氣由于含有NH3導致銨鹽結垢而對后續(xù)裝置造成損害問題；
[0041]3)由于增設銨鹽生成與吸附裝置，后期伴熱管線的工作溫度不需要選擇伴熱溫度超過220°C的伴熱管線，選擇工作溫度140°C _160°C伴熱管線即可，因為兩種型號的伴熱管線的價格相差非常大，因此可以極大降低固定污染物連續(xù)在線監(jiān)測系統CEMS產品成本，提高CEMS產品核心競爭能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是本實用新型煙氣取樣裝置示意圖。
[0043]圖2是本實用新型取樣管管壁材料結構圖。
[0044]圖3是本實用新型銨鹽生成與吸附裝置示意圖。
[0045]其中:
[0046]I一取樣管；2—過濾裝置；3—銨鹽生成與吸附裝置；4一反吹空氣加熱裝置；5—真空泵；6，7，8—電磁閥；9，11一球閥；10—空氣疏水器；12—分析儀表；13—流量計；14一針形閥；101—外層；102—過渡層；103 —內層；104—外層膨脹間隙；301—進氣口 ；302—出氣口 ；303—進氣室；304—導流板；305—換料口 ；306—銨鹽生成區(qū)與吸附區(qū)。
【具體實施方式】
[0047]下面通過實施例進一步詳細描述本實用新型，但這并非是對本實用新型的限制，本領域技術人員根據本實用新型的基本思想，可以做出各種修改或改進，只要不脫離本實用新型的基本思想，均在本實用新型的范圍之內。
[0048]實施例1
[0049]本實用新型煙氣取樣裝置如圖1所示，包括取樣管1、過濾裝置2、銨鹽生成與吸附裝置3和真空泵5，其中取樣管1、過濾裝置2、銨鹽生成與吸附裝置3和真空泵5依次順序連接，過濾裝置2上連接有反吹空氣加熱裝置4，銨鹽生成與吸附裝置3的出入口設有電磁閥6和7，銨鹽生成與吸附裝置3與真空泵5之間還安裝有分析儀表12。
[0050]取樣管I采用復合管材制作，其主要特點為耐磨、耐高溫、耐腐蝕結構設計，其管材結構為三層，如圖2所示，包括內層103、過渡層102、外層101，其中內層103為奧氏體鋼316L，厚度為6mm，長期耐溫性能為600?800°C ;過渡層102為214高溫陶瓷膠，長期耐溫性能為1200°C ;外層101為耐磨陶瓷層，厚度4mm，長期耐溫性能大于1200°C。
[0051]為防止內外層膨脹系統不均，如圖2所示，外層采取兩片半環(huán)結構，兩者之間預留
0.5mm的外層膨脹間隙104。
[0052]如上設計，可以保證在現場的取樣管使用壽命大于4年。
[0053]在本實施例中，銨鹽生成與吸附裝置3整體結構上設計采取類似于廣口玻璃瓶設計，簡稱銨瓶，如圖3所不:
[0054]氣體由下至上，底部設置一夾層，形成進氣室303，樣氣由底部進氣口 301進入，進底部進氣室303。經過導流板304，導流板304布置有均勻的小孔，進入銨鹽生成區(qū)與吸附區(qū)306。然后經出氣口 302流出。
[0055]導流板304為布置有均勻小孔(直徑2_左右)的玻璃底板，其作用是有兩個:1)對樣氣有疏導分流作用，形成相對均勻的氣體流場；2)隔離吸附材料，不使吸附材料堵塞進氣口。
[0056]銨鹽生成與吸附裝置3的整體材料為水晶玻璃或者石英玻璃。本裝置上部為換料口 305，其作用裝料和清洗材料用。換料口 305為磨砂玻璃，起到密封空氣作用。
[0057]銨鹽生成與吸附裝置3設置的關鍵因素:既要使樣氣在裝置滯留一段時間，以便生成銨鹽化學反應充分完成，便完成生產銨鹽的化學反應；同時樣氣在吸附區(qū)的流場要相對均勻，方便銨鹽在吸附材料表面形成結晶。反應裝置的體積容量設計公式為:
[0058]Dyx=Dz-Dc= (Bls/60) *15
[0059]Dyx有效吸收體積容量(升)
[0060]Dz為銨鹽生成與吸附裝置總體積容量(升)
[0061 ] Dc為吸附材料總體積容量(升)
[0062]Bls為真空泵的工作流量(升/分鐘)
[0063]在本實施例中，銨瓶總體積容量Dz=L 5升，吸附材料總體積容量Dc=I升，真空泵的工作流量Bls=2升/分鐘。
[0064]選擇吸附材料的要點為:吸附材料有一定的比表面積，且只能是物理吸附，不能和NOx氣體產生化學反應，而引起氣體組份丟失；經過試驗，吸收材料選擇為水晶玻璃碎石或者石英玻璃碎石，碎石平均直徑在4mm至6mm之間。
[0065]銨鹽生成與吸附裝置3長期工作在微負壓環(huán)境(_30KPa)左右。因此，銨鹽生成與吸附裝置3的換料口 305處設有磨砂玻璃蓋。設計磨砂玻璃蓋，即解決微負壓工況下，密閉性問題，同時裝置造價也較低。
[0066]銨鹽生成與吸附裝置3整體結構為全水晶玻璃結構，系統整體化學穩(wěn)定好。除NH3、SO2, SO3H2O化學反應外生成銨鹽外，目標氣體NOx氣體組份不丟失問題，對后面儀表測量不受影響。
[0067]本實施例按照以下步驟對煙氣進行取樣:
[0068]I)由取樣管I抽取被測量煙道內的煙氣，作為樣氣；
[0069]2 )樣氣進入過濾裝置2進行過濾；
[0070]3)過濾后的樣氣進入銨鹽生成與吸附裝置3，裝置內的溫度控制在130°C -150°C,停滯時間為15-30s ；
[0071]4)通過真空泵5將樣氣抽出，完成取樣。
[0072]通過真空泵5抽出的樣氣送至分析儀表12，銨瓶在不同環(huán)境溫度下取樣及分析結果如表I所示:
[0073]表1.銨瓶在不同環(huán)境溫度下取樣及分析結果
【權利要求】
1.一種用于SCR脫硝反應器的煙氣取樣裝置，包括取樣管、過濾裝置、銨鹽生成與吸附裝置和真空泵，所述取樣管、過濾裝置、銨鹽生成與吸附裝置和真空泵依次順序連接，所述過濾裝置上連接有反吹空氣加熱裝置，所述銨鹽生成與吸附裝置的出入口設有電磁閥。
2.如權利要求1所述的用于SCR脫硝反應器的煙氣取樣裝置，其特征在于，還包括分析儀表，安裝于銨鹽生成與吸附裝置與真空泵之間。
3.如權利要求1所述的用于SCR脫硝反應器的煙氣取樣裝置，其特征在于，所述取樣管采用復合材料制作，包括內層、過渡層、外層；所述內層為不銹鋼；過渡層為高溫陶瓷膠層；外層為耐磨陶瓷層。
4.如權利要求3所述的用于SCR脫硝反應器的煙氣取樣裝置，其特征在于，所述外層為兩片半環(huán)結構，兩者之間預留0.1~20mm膨脹間隙。
5.如權利要求1所述的用于SCR脫硝反應器的煙氣取樣裝置，其特征在于，所述過濾裝置上連接有反吹空氣加熱裝置，反吹空氣加熱裝置按一定的時間間隔，引入壓縮空氣，對過濾裝置內部及表面進行脈沖吹掃。
6.如權利要求1所述的用于SCR脫硝反應器的煙氣取樣裝置，其特征在于，所述銨鹽生成與吸附裝置包括進氣室、銨鹽生成區(qū)與吸附區(qū)、位于進氣室與銨鹽生成區(qū)與吸附區(qū)之間的導流板、換料口，所述進氣室一側設有進氣口，所述銨鹽生成區(qū)與吸附區(qū)與換料口之間設有出氣口。
7.如權利要求1所述的用于SCR脫硝反應器的煙氣取樣裝置，其特征在于，所述銨鹽生成與吸附裝置的材料為水晶玻璃或石英玻璃，所述銨鹽生成區(qū)與吸附區(qū)的材料為水晶玻璃碎石或者石英玻璃碎石，碎石平均直徑在I~20_。
8.如權利要求6所述的用于SCR脫硝反應器的煙氣取樣裝置，其特征在于，所述換料口處設有磨砂玻璃蓋。
9.如權利要求6所述的用于SCR脫硝反應器的煙氣取樣裝置，其特征在于，所述導流板為布置有均勻小孔的玻璃底板，所述小孔的直徑在I~20_。
10.如權利要求1所述的用于SCR脫硝反應器的煙氣取樣裝置，其特征在于，所述銨鹽生成與吸附裝置的總體積容量Dz與有效吸收體積容量Dyx滿足如下關系:
Dyx=Dz-Dc= (Bls/60) *15 Dyx有效吸收體積容量 Dz為銨鹽生成與吸附裝置總體積容量 Dc為吸附材料總體積容量 Bls為真空泵的工作流量。
【文檔編號】G01N1/24GK203432824SQ201320484067
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月8日 優(yōu)先權日:2013年8月8日
【發(fā)明者】賈金柱, 杜煜 申請人:中國大唐集團環(huán)境技術有限公司