一种脱硝氮氧化物快速测量装置的制作方法

1.本发明涉及火力发电厂脱硝技术领域，尤其涉及一种脱硝氮氧化物快速测量装置。


背景技术：

2.目前选择性催化还原(scr)烟气脱硝技术作为一种主要的高效氮氧化物(nox)控制技术在燃煤发电机组中得到广泛应用。在超低排放背景下，要求进一步提高scr脱硝效率。为了获得理想的氮氧化物(nox)去除率和低nh3逃逸量，需要对烟气中的nox进行精准、快速的在线监测，并基于监测对喷氨进行优化控制。
3.然而，目前常规的nox测量技术需要将脱硝烟道中的烟气抽取一部分样气到分析仪中进行分析，一方面抽取过程需要一定的时间，导致分析仪得到的nox浓度数值与实际烟气的nox浓度存在时间差，也就是测量存在滞后性；另一方面，抽取样气的流量存在一定的波动，降低了测量的准确度。测量的准确度降低，测量的滞后性都会对脱硝系统的运行造成困难。
4.为此，有必要提供一种脱硝氮氧化物快速测量装置，能够减少测量的nox浓度滞后性，同时提高测量数据的准确性。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的上述缺点，而提出的一种脱硝氮氧化物快速测量装置。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种脱硝氮氧化物快速测量装置，包括：测量盒、连接管、安装板、光学检测结构、反射板、冷却气喷嘴；所述测量盒为长方体形盒体，所述测量盒一端为光线出入端、另一端设置为光线反光端，所述测量盒的光线出入端对应的侧壁开设用于入射或反射光线通过的光线出入孔，所述光线出入孔通过透光玻璃封闭密封，所述测量盒顶部设置为迎烟端、底部设置为排烟端，所述测量盒的顶面设置矩形的进烟口用于向测量盒内腔通入烟气，所述测量盒底面设置多个排烟口；
7.上述技术方案中，所述连接管为圆柱形直管道，所述连接管水平设置在所述测量盒的光线出入端一侧，所述连接管一端与所述测量盒侧壁密封连接固定，所述连接管的管道内腔通过所述光线出入孔与所述测量盒的内腔水平连通，所述连接管的另一端向外侧延伸并悬置，所述连接管底部侧壁设置排气口；
8.上述技术方案中，所述安装板竖向设置在所述连接管的外端用于封闭密封所述连接管的外端口；
9.上述技术方案中，所述光学检测结构包括激光发射器、激光接收器、处理模块；
10.上述技术方案中，所述激光发射器用于发射激光；
11.上述技术方案中，所述激光接收器用于接收所述激光发射器发射的激光，并将接收到的激光进行光电转换，将转换后的电信号发送至处理模块；
12.上述技术方案中，所述处理模块用于根据接收到的电信号判断所述激光接收器接收的激光强度与基准强度相比的下降幅度是否大于预设幅值，如果是，则根据所述接收到的电信号基准强度计算脱硝nox浓度；
13.上述技术方案中，所述激光发射器、激光接收器呈上下结构依次安装在所述连接管内的所述安装板上；
14.上述技术方案中，所述反射板竖向固定在所述测量盒反光端的内侧壁上，所述反射板外侧面设置横向水平的v形槽，所述v形槽具有两个上、下相对称设置的反射斜面，所述v形槽的上反射斜面用于承接激光发射器发射端发射的水平入射光线，并将所述入射光线竖置向下反射到所述v形槽的下反射斜面上，所述v形槽的下反射斜面将反射光水平反射给激光接收器的接收端；
15.上述技术方案中，所述冷却气喷嘴设置在所述激光发射器与所述激光接收器之间用于向所述连接管内提供低温冷气。
16.上述技术方案中，所述测量盒水平设置在脱硝烟道内，所述光学检测结构位于所述脱硝烟道外部，所述脱硝烟道竖向设置，所述脱硝烟道内具有由上至下流通的烟气，所述脱硝烟道侧壁开设测量孔，所述连接管水平穿插在所述测量孔内，所述连接管与所述测量孔密封连接固定，所述测量盒的光线出入端侧壁紧贴所述脱硝烟道内侧壁固定。
17.上述技术方案中，所述测量盒内的每个所述排烟口对应连接一竖置的排烟管，所述排烟管上端为喇叭口形，所述排烟管上方设置水平的压缩气体母管，所述压缩气体母管一端封闭，另一端穿过所述测量盒侧壁、脱硝烟道侧壁延伸到外部，每个所述排烟管上端正对的所述压缩气体母管底部侧壁均对应开设喷气口，每个所述喷气口均连接一竖直朝下的喷气管，所述喷气管上端通过喷气口与所述压缩气体母管密封连接连通，所述喷气管下端为直径渐小的锥形喷气口，每个所述喷气管的下端锥形喷气口均部分插入对应的所述排烟管上端的喇叭口内，所述喷气管的下端锥形喷气口与所述排烟管上端的喇叭口之间形成过烟间隙。
18.上述技术方案中，所述激光发射器发射的激光线束与所述激光接收器接收的激光线束构成一对反向的平行光束。
19.上述技术方案中，所述进烟口设置过滤网用于过滤进入测量盒内的烟气。
20.上述技术方案中，所述v形槽的上反射斜面与下反射斜面之间的夹角为90度。
21.上述技术方案中，所述冷却气喷嘴通过冷却气输送管道连接气泵供气端；压缩气体母管外端与空气压缩机供气端连接。
22.上述技术方案中，所述脱硝烟道外的所述压缩气体母管上设置调压阀。
23.上述技术方案中，所述脱硝烟道内的烟气流速与测量盒内的烟气流速相同。
24.上述技术方案中，所述过烟间隙通过喷气管向下喷出的高速气体形成向下的负压区，使得测量盒内腔的烟气被带动进入过烟间隙，然后汇入喷气管内的气流喷射到脱硝烟道的下游。
25.本发明具有如下有益效果：
26.本发明通过将脱硝烟道内的脱硝烟气导入测量盒内，通过激光发射器发射激光、反射板反射激光、激光接收器接收反射板反射的激光，通过处理模块快速测量计算发射光线与反射光线的强度差，可以快速精确检测出nox浓度是否超过基准值，同时采用冷却气喷
仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，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。
48.请参见图1-3，本发明提供的一种脱硝氮氧化物快速测量装置，包括测量盒2、连接管3、安装板4、光学检测结构、反射板8、冷却气喷嘴9；所述测量盒2为长方体形盒体，所述测量盒2一端为光线出入端、另一端设置为光线反光端，所述测量盒2的光线出入端对应的侧壁开设用于入射或反射光线通过的光线出入孔，所述光线出入孔21通过透光玻璃12封闭密封，所述测量盒2顶部设置为迎烟端、底部设置为排烟端，所述测量盒2的顶面设置矩形的进烟口22用于向测量盒2内腔通入烟气，所述测量盒2底面设置四个排烟口23；
49.具体地，所述连接管3为圆柱形直管道，所述连接管3水平设置在所述测量盒2的光线出入端一侧，所述连接管3一端与所述测量盒2侧壁密封连接固定，所述连接管3的管道内腔通过所述光线出入孔21与所述测量盒2的内腔水平连通，所述连接管3的另一端向外侧延伸并悬置，所述连接管3底部侧壁设置排气口31；
50.具体地，所述安装板4竖向设置在所述连接管3的外端用于封闭密封所述连接管3的外端口；
51.具体地，所述光学检测结构包括激光发射器5、激光接收器6、处理模块；
52.具体地，所述激光发射器5用于发射激光；
53.具体地，所述激光接收器6用于接收所述激光发射器5发射的激光，并将接收到的激光进行光电转换，将转换后的电信号发送至处理模块；
54.具体地，所述处理模块用于根据接收到的电信号判断所述激光接收器6接收的激光强度与基准强度相比的下降幅度是否大于预设幅值，如果是，则根据所述接收到的电信号基准强度计算脱硝nox浓度；
55.具体地，所述激光发射器5、激光接收器6呈上下结构依次安装在所述连接管3内的所述安装板4上；
56.具体地，所述反射板8竖向固定在所述测量盒2反光端的内侧壁上，所述反射板8外侧面设置横向水平的v形槽81，所述v形槽81具有两个上、下相对称设置的反射斜面，所述v形槽81的上反射斜面用于承接激光发射器5发射端发射的水平入射光线，并将所述入射光线竖置向下反射到所述v形槽81的下反射斜面上，所述v形槽81的下反射斜面将反射光水平反射给激光接收器6的接收端；
57.具体地，所述冷却气喷嘴9设置在所述激光发射器5与所述激光接收器6之间用于向所述连接管3内提供低温冷气。
58.具体地，所述测量盒2水平设置在脱硝烟道1内，所述光学检测结构位于所述脱硝烟道1外部，所述脱硝烟道1竖向设置，所述脱硝烟道1内具有由上至下流通的烟气，所述脱硝烟道1侧壁开设测量孔11，所述连接管3水平穿插在所述测量孔11内，所述连接管3与所述测量孔11密封连接固定，所述测量盒2的光线出入端侧壁紧贴所述脱硝烟道1内侧壁固定。
59.具体地，所述测量盒2内的每个所述排烟口23对应连接一竖置的排烟管24，所述排烟管24上端为喇叭口形，所述排烟管24上方设置水平的压缩气体母管10，所述压缩气体母
管10一端封闭，另一端穿过所述测量盒2侧壁、脱硝烟道1侧壁延伸到外部，每个所述排烟管24上端正对的所述压缩气体母管10底部侧壁均对应开设喷气口101，每个所述喷气口101均连接一竖直朝下的喷气管102，所述喷气管102上端通过喷气口101与所述压缩气体母管10密封连接连通，所述喷气管102下端为直径渐小的锥形喷气口101，每个所述喷气管102的下端锥形喷气口101均部分插入对应的所述排烟管24上端的喇叭口内，所述喷气管102的下端锥形喷气口101与所述排烟管24上端的喇叭口之间形成过烟间隙，该过烟间隙通过喷气管102向下喷出的高速气体形成向下的负压气流，使得测量盒2内腔的烟气被带动进入过烟间隙，然后汇入喷气管102内的气流喷射到脱硝烟道1的下游。
60.可以理解地，所述激光发射器5发射的激光线束与所述激光接收器6接收的激光线束构成一对反向的平行光束。
61.优选地，所述进烟口22设置过滤网25用于过滤进入测量盒2内的烟气。
62.优选地，所述v形槽81的上反射斜面与下反射斜面之间的夹角为90度。
63.具体地，所述冷却气喷嘴9通过冷却气输送管道连接气泵供气端供气；压缩气体母管10外端与空气压缩机供气端连接供气。
64.优选地，所述脱硝烟道1外的所述压缩气体母管10上设置调压阀103。
65.可以理解地，所述脱硝烟道1内的烟气流速与测量盒2内的烟气流速相同。
66.光学控制单元集成了激光发射器、激光接收器、冷却喷嘴等。激光发射器发出的激光光束，通过透明玻璃进入测量盒2的测量腔内，并在反射组件反射后，被激光接收器接受到。光学控制单元通过检测激光发射器和激光接收器的激光信号强度差，即可定量确定测量腔内的nox浓度。
67.可以理解地，冷却喷嘴持续喷出经过干燥和除尘处理的干燥洁净气体，冷却气体冲击玻璃窗后，通过排气口进入大气环境中。该干燥洁净气体起到以下作用：
68.(1)清洁玻璃窗，避免玻璃窗被空气中的粉尘污染，从而影响激光穿透性；(2)降低光学控制单元的温度。烟道中烟气温度300℃以上，光学控制单元虽然在烟道外，但也会受到烟道内的高温辐射传热。降低光学控制单元的温度中有部分电子元件不能承受较高的温度，干燥洁净气体为常温，起到降低光学控制单元的温度的作用，维持降低光学控制单元的长期稳定运行。
69.可以理解地，压缩空气母管中的高压气体，通过喷嘴组件的喷嘴时，形成负压，卷席测量盒2的测量腔中的烟气从过烟间隙进入排烟管，从排烟口喷出，从而带动上游烟气从过滤窗进入测量腔。调压阀可以将压缩空气母管中的压力稳定在固定数值(如0.4mpa)，卷席的测量盒2的测量腔内部烟气的速度是恒定的，通过过滤窗进入测量盒2的测量腔的烟气流量也是恒定的。所以测量盒2的测量腔内形成一个稳定的烟气流动速度场，避免了烟气流量的波动，确保了分析数据的准确度。并且通过这种方式，测量盒2的测量腔中的烟气能够实时进行更新，和脱硝烟道1中的烟气成分保持一致，所以测量得到的nox数据没有时间上的滞后性。
70.实施例一：
71.通过采用本发明提供的检测装置检测脱硝烟道内的nox浓度后可得如附图4所示的曲线图，其中，横坐标表示时间，纵坐标表示仪表对烟气中nox的测量值曲线，a为本发明仪表测量曲线，b为传统仪表测量曲线。脱硝烟道实际nox浓度在20～50mg/m3之间波动，传
统的仪表因为取样和分析时间存在延迟，在4分钟后才显示出测量结果。本发明测量仪表因为没有取样和分析延迟，比传统测量仪表的测量曲线提前4分钟。
72.综上所述，本发明检测精度高，检测速度快，相较于传统的检测仪器具有非常突出的优势，在实际工作中具有很好的推广价值。
73.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。