本實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優(yōu)化控制裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國工業(yè)進(jìn)程的推進(jìn)，環(huán)境污染問題越來越引起人們的關(guān)注，我國政府在環(huán)境保護方面不斷推出新的政策和標(biāo)準(zhǔn)。近期，我國提出了燃煤機組超凈排放標(biāo)準(zhǔn)。目前，降低排放煙氣中NO_x的含量，主要通過燃燒前脫硝、燃燒中脫硝和燃燒后脫硝三類技術(shù)手段實現(xiàn)。燃燒前脫硝通過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現(xiàn)；燃燒后脫硝通過化學(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)置脫硝裝置來實現(xiàn)。為了符合燃煤機組的超凈排放標(biāo)準(zhǔn)，三種技術(shù)手段一般同時被采用，而燃燒后脫硝是目前我國電力工業(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、投資和運行成本低以及布置方式多樣等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在國內(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，主要通過過量噴入NH₃保證出口NO_x的排放量。但NH₃過量噴入會產(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)機出力受限，最終致使機組無法在額定負(fù)荷下正常運行。

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，主要通過試驗的方法進(jìn)行噴氨系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)整。具體方法是選擇幾個負(fù)荷工況，通過試驗的手段現(xiàn)場測量脫硝出口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)測量和調(diào)整的過程，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，且最佳噴氨工況會隨著機組一些運行參數(shù)的變化而發(fā)生變化，而通過試驗尋找的最佳噴氨工況并不適用于參數(shù)變化后的運行工況，局限性較大，通用性很差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)解決的技術(shù)問題

本實用新型所要解決的技術(shù)問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，機組無法在額定負(fù)荷下正常運行的問題以及通過試驗進(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題。

(二)技術(shù)方案

為實現(xiàn)以上目的，本實用新型通過以下技術(shù)方案予以實現(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；每個噴氨管道頂端均設(shè)一個噴氨流量自動控制器；同一行噴氨管道安裝于一個噴氨聯(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)激光吸收光譜式測量裝置，所述激光吸收光譜式測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量裝置以無線傳輸?shù)男问脚c計算機數(shù)據(jù)連通，所述噴氨流量自動控制器通過光纜與計算機數(shù)據(jù)連通。

進(jìn)一步的，所述激光吸收光譜式測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)生的激光由對應(yīng)的激光接收器接收并生成測量數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，所述激光接收器集成有無線發(fā)射器，通過無線發(fā)射器以無線傳輸方式將信號傳送至無線信號中繼器，所述無線信號中繼器以無線傳輸方式將信號傳送至無線網(wǎng)關(guān)，所述無線網(wǎng)關(guān)通過網(wǎng)線接入計算機，由優(yōu)化軟件完成噴氨優(yōu)化控制與調(diào)節(jié)的計算，再將優(yōu)化調(diào)整信息傳遞至噴氨流量自動控制器，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)生器包括信號發(fā)生器和可調(diào)諧激光器，可以發(fā)出兩種不同波長的光束信號。

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，所述噴嘴的母線與中心線夾角為45°。

進(jìn)一步的，所述噴氨流量自動控制器包括電磁閥門和噴氨流量計，所述電磁閥門和噴氨流量計均設(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1.0m，相鄰兩激光接收器之間的間距不超過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上。

(三)有益效果

本實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、通過激光吸收光譜式測量裝置測量煙氣中NH₃和NO的空間濃度分布，獲取NH₃和NO的濃度場信息，根據(jù)濃度場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、激光吸收光譜式測量裝置通過激光技術(shù)測量煙氣中NH₃和NO的空間濃度分布，屬于非嵌入式測量方法，對測量流場無干擾，自動化程度高；

3、噴氨管道矩陣狀豎直布置在煙道內(nèi)，每一個噴氨管道對應(yīng)一個噴氨流量自動控制器，能夠準(zhǔn)確控制煙道空間每一個位置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)置四個噴嘴，能夠均勻噴氨，噴出的氨氣能較好的擴散，有利于NH₃和NO的充分反應(yīng)；

5、本實用新型能夠針對不同工況的實際狀況進(jìn)行自動尋優(yōu)，能夠隨機組運行參數(shù)變化而自動匹配相應(yīng)的優(yōu)化控制方案，局限性小，實用性好，通用性高。

附圖說明

圖1為本實用新型噴氨管道的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型噴氨管道的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型噴嘴的主視圖；

圖4為本實用新型噴氨管道布置方式主視示意圖；

圖5為本實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量儀器布置方式主視圖；

圖7為激光吸收光譜法測量儀器布置方式俯視圖。

圖中：

1、噴氨管道；2、噴嘴；3、電磁閥門；4、噴氨流量計；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、無線發(fā)射器；10、無線信號中繼器；11、天線；12、無線網(wǎng)關(guān)；13、計算機。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

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；每個噴氨管道頂端均設(shè)一個噴氨流量自動控制器；同一行噴氨管道安裝于一個噴氨聯(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)激光吸收光譜式測量裝置，激光吸收光譜式測量裝置的安裝位置處于各噴氨管道1與催化劑層之間；

激光吸收光譜式測量裝置以無線傳輸?shù)男问脚c計算機13數(shù)據(jù)連通，噴氨流量自動控制器通過光纜與計算機13數(shù)據(jù)連通。

優(yōu)選的，激光吸收光譜式測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)生的激光由對應(yīng)的激光接收器8接收并生成測量數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，激光接收器8集成有無線發(fā)射器9，通過無線發(fā)射器9以無線傳輸方式將信號傳送至無線信號中繼器10，無線信號中繼器10以無線傳輸方式將信號傳送至無線網(wǎng)關(guān)12，無線網(wǎng)關(guān)12通過網(wǎng)線接入計算機13，由優(yōu)化軟件完成噴氨優(yōu)化控制與調(diào)節(jié)的計算，再將優(yōu)化調(diào)整信息傳遞至噴氨流量自動控制器，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包括信號發(fā)生器和可調(diào)諧激光器，可以發(fā)出兩種不同波長的光束信號。

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，噴嘴的母線與中心線夾角為45°。

優(yōu)選的，噴氨流量自動控制器包括電磁閥門3和噴氨流量計4，電磁閥門3和噴氨流量計均設(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1.0m，相鄰兩激光接收器8之間的間距不超過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上。

具體使用時，煙氣由脫硝煙道入口進(jìn)入脫硝煙道。信號發(fā)生器與可調(diào)諧激光器相協(xié)調(diào)同時產(chǎn)生兩種不同波長的光束通過光纖輸出，不同波長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，獲得煙道測量截面的有效信息，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換成電信號，由無線發(fā)射器9發(fā)出，無線網(wǎng)關(guān)12由天線11接收該信號，并由數(shù)據(jù)線傳送至計算機13。計算機13根據(jù)不同波長激光束的衰減信號進(jìn)行圖像重建，獲得區(qū)域內(nèi)NH₃和NO的濃度場信息，由優(yōu)化軟件計算出每個噴氨管道1的最優(yōu)流量。計算機向噴氨流量自動控制器下達(dá)流量指令，電磁閥門3調(diào)整開度比例，再根據(jù)噴氨流量計4的流量反饋，進(jìn)行閥門開度積分微分的微調(diào)，確保噴氨管道1流量符合計算機下達(dá)的指令，實現(xiàn)噴氨的自動尋優(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。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“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程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(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)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。