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申请/专利权人：国电环境保护研究院有限公司;国家能源集团科学技术研究院有限公司

摘要：本发明公开了一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备，包括耦合催化反应装置，SCR入口烟道取样组件和SCR出口烟道取样组件；SCR入口烟道取样组件与耦合催化反应组件连通；SCR出口烟道取样组件与耦合催化反应组件连通；其中，耦合催化反应组件用于混合SCR入口烟道取样组件提取的样气和SCR出口烟道取样组件提取的样气，并使混合样气经两路通道分别通入NOx分析仪；第一路通道内配置有选择性还原催化剂，第二路通道为直通道。该设备能精确测量SCR反应器出口的NH3浓度，便于用户全面了解SCR反应器内部情况。本发明还公开一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法，能测量SCR反应器出口的NH3浓度。

主权项：1.一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备，其特征在于，包括：耦合催化反应组件；SCR入口烟道取样组件，与所述耦合催化反应组件连通；SCR出口烟道取样组件，与所述耦合催化反应组件连通；其中，所述耦合催化反应组件用于混合所述SCR入口烟道取样组件和所述SCR出口烟道取样组件提取的样气，并使混合样气经两路通道分别通入NOx分析仪；第一路通道内配置有选择性还原催化剂，第二路通道为直通道；所述第一路通道和所述第二路通道分别通过切换三通阀与所述NOx分析仪连通；所述耦合催化反应组件包括：外壳，所述两路通道分别安装在所述外壳内；所述SCR入口烟道取样组件和所述SCR出口烟道取样组件分别与所述外壳连通；催化剂加热器，所述催化剂加热器安装于所述第一路通道或所述外壳；所述SCR入口烟道取样组件包括：伸入SCR入口烟道内的取样探头，所述取样探头的入口端安装有过滤器；通过伴热管线与所述取样探头连通的除水干燥器；与所述除水干燥器连通的取样泵；与所述取样泵连通的流量计，所述流量计的出口端与所述耦合催化反应组件连通。

全文数据：SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备及方法技术领域本发明涉及烟气检测技术领域，更具体地说，涉及一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备，还涉及一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法。背景技术随着社会的发展，环境保护越来越受人们关注，燃煤电厂对烟气NOx排放浓度要求越来越高。目前，燃煤电厂脱硝装置主要采用SCRSelectiveCatalyticReduction，选择性催化还原法反应器，在超低排放改造后的实际运行过程中，由于SCR反应器结构设计问题、负荷波动、设备运行工况等因素的变化，烟道内流场和NOx浓度场分布不匀，造成部分区域氨氮摩尔比过大，氨不能全部参与反应，SCR反应器出口氨逃逸超出限值，同时又缺乏有效的连续在线监测手段，无法全面了解SCR反应器内部情况，不能为喷氨精细化控制提供可靠依据，使得SCR反应器运行管理水平低，空预器堵塞严重，增加引风机能耗和氨消耗量，造成电除尘器极板集灰严重，降低除尘效率，严重运行机组安全可靠经济运行。综上，如何对SCR反应器出口的NH3浓度在线取样检测，以便用户全面了解SCR反应器内部情况，是本领域技术人员亟待解决的问题。发明内容有鉴于此，本发明提供一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备，能够测量SCR反应器出口的NH3浓度，便于用户全面了解SCR反应器内部情况。本发明还提供一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法，能测量SCR反应器出口的NH3浓度。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备，包括：耦合催化反应组件；SCR入口烟道取样组件，与所述耦合催化反应组件连通；SCR出口烟道取样组件，与所述耦合催化反应组件连通；其中，所述耦合催化反应组件用于混合所述SCR入口烟道取样组件和所述SCR出口烟道取样组件提取的样气，并使混合样气经两路通道分别通入NOx分析仪；第一路通道内配置有选择性还原催化剂，第二路通道为直通道。优选的，上述SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备中，所述第一路通道和所述第二路通道分别通过切换三通阀与所述NOx分析仪连通。优选的，上述SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备中，所述耦合催化反应组件包括：外壳，所述两路通道分别安装在所述外壳内；所述SCR入口烟道取样组件和所述SCR出口烟道取样组件分别与所述外壳连通；催化剂加热器，所述催化剂加热器安装于所述第一路通道或所述外壳。优选的，上述SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备中，所述SCR入口烟道取样组件包括：伸入SCR入口烟道内的取样探头，所述取样探头的入口端安装有过滤器；通过伴热管线与所述取样探头连通的除水干燥器；与所述除水干燥器连通的取样泵；与所述取样泵连通的流量计，所述流量计的出口端与所述耦合催化反应组件连通。优选的，上述SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备中，所述SCR出口烟道取样组件包括：伸入SCR出口烟道内的取样探头，所述取样探头的入口端安装有过滤器；通过伴热管线与所述取样探头连通的除水干燥器；与所述除水干燥器连通的取样泵，所述取样泵的出口端与所述耦合催化反应组件连通。一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法，包括：对SCR入口烟道和SCR出口烟道分别取样，使两种样气混合后分为两路分别通入NOx分析仪进行检测，并根据两路样气检测结果计算烟气中NH3的浓度；其中，第一路混合样气在选择性还原催化剂的作用和在氧气存在条件下充分反应后通入所述NOx分析仪；第二路混合样气直接通入所述NOx分析仪。优选的，上述SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法中，第一路混合样气的反应温度为300℃-400℃。优选的，上述SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法中，由所述SCR入口烟道和所述SCR出口烟道提取的样气需分别经过滤、干燥后进行混合。优选的，上述SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法中，所述“根据两路样气检测结果计算烟气中NH3的浓度”具体为：比较两路混合样气中NOx的浓度值，获得催化反应后第一路混合样气中净减少的NOx的浓度值，根据NH3和NOx的反应摩尔比例为1:1计算出混合样气中的NH3的浓度值。优选的，上述SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法中，对SCR入口烟道提取的样气由流量计控制流量。本发明提供一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备，包括耦合催化反应装置，SCR入口烟道取样组件和SCR出口烟道取样组件；SCR入口烟道取样组件与耦合催化反应组件连通；SCR出口烟道取样组件与耦合催化反应组件连通；其中，耦合催化反应组件用于混合SCR入口烟道取样组件提取的样气和SCR出口烟道取样组件提取的样气，并使混合样气经两路通道分别通入NOx分析仪；第一路通道内配置有选择性还原催化剂，第二路通道为直通道。应用时，对SCR入、出口烟道分别取样后，进入耦合催化反应组件内混合，混合后样气通过两路通道分别进入NOx分析仪，第一路通道的混合样气中NH3与NOx以1：1的摩尔比例发生反应，第二路通道中混合样气直接进入NOx分析仪，通过比较两路样气中NOx浓度即可获得烟气中NH3浓度，从而使用户全面了解SCR反应器内部情况，为喷氨精细化控制提供可靠依据，提高SCR反应器运行管理水平，防止空预器堵塞，降低引风机能耗和氨消耗量，避免电除尘器极板集灰严重，提高除尘效率，确保电厂机组安全可靠经济运行。本发明还提供一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备，能够测量SCR反应器出口的NH3浓度。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备的结构示意图；图2为图1所示设备的详细结构示意图；其中，图1-图2中：SCR入口烟道取样组件101；SCR出口烟道取样组件102；耦合催化反应组件103；过滤器1011、1021；取样探头1012、1022；伴热管线1013、1023；除水干燥器1014、1024；取样泵1015、1025；流量计1016；选择性还原催化剂1031；催化剂加热器1032；第一路通道1033；第二路通道1034；切换三通阀1035。具体实施方式本发明实施例公开了一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备，能精确测量SCR反应器出口的NH3浓度，便于用户全面了解SCR反应器内部情况。本发明还提供一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法，能测量SCR反应器出口的NH3浓度。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参阅图1-图2，本发明实施例提供一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备，包括耦合催化反应装置103，SCR入口烟道取样组件101和SCR出口烟道取样组件102；SCR入口烟道取样组件101与耦合催化反应组件103连通；SCR出口烟道取样组件102与耦合催化反应组件103连通；其中，耦合催化反应组件103用于混合SCR入口烟道取样组件101提取的样气和SCR出口烟道取样组件102提取的样气，并使混合样气经两路通道分别通入NOx分析仪；第一路通道1033内配置有选择性还原催化剂1031，第二路通道1034为直通道。应用时，对SCR入、出口烟道分别取样后，进入耦合催化反应组件103内混合，混合后样气通过两路通道分别进入NOx分析仪，第一路通道1033的混合样气中NH3与NOx以1：1的摩尔比例发生反应，第二路通道1034中混合样气直接进入NOx分析仪，通过比较两路样气中NOx浓度即可获得烟气中NH3浓度，从而使用户全面了解SCR反应器内部情况，为喷氨精细化控制提供可靠依据，提高SCR反应器运行管理水平，防止空预器堵塞，降低引风机能耗和氨消耗量，避免电除尘器极板集灰严重，提高除尘效率，确保电厂机组安全可靠经济运行。上述方案是基于NH3和NOx的摩尔反应比例为1:1，通过监测烟气经两路通道后的NOx浓度值，得出催化反应后烟气中净减少的NOx的浓度值，从而计算出烟气中NH3的浓度。为保证该测量原理的可靠性，第一路烟气中的NH3与NOx必须要充分反应，否则因SCR出口NOx浓度低，使烟气中部分NH3未参与反应，则采用上述原理计算出的NH3浓度就会严重失真，因此必须使NOx浓度存在适度的过量，而上述技术方案中引入SCR入口烟气并使之与SCR出口烟气混合，提高混合样气中NOx浓度，保证第一路通道1033中烟气的NH3被充分反应。显然，该设备提高了NH3浓度测量的可靠性和精度。如上SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备中，第一路通道1033和第二路通道1034分别通过切换三通阀1035与NOx分析仪连通。应用时可控制切换三通阀1035的使用状态使两路通道先后与NOx分析仪连通，NOx分析仪先后检测两路通道的烟气中NOx的浓度。当然，第一路通道1033和第二路通道1034还可设置为分别与两台不同的NOx分析仪连通，使两台NOx分析仪分别检测两路通道的烟气中NOx的浓度，本实施例不做限定。如上技术方案中，除上述两路通道和切换三通阀1035外，耦合催化反应组件103还包括外壳和催化剂加热器1032；两路通道分别安装在外壳内；SCR入口烟道取样组件101和SCR出口烟道取样组件102分别与外壳连通；催化剂加热器1032安装于第一路通道1033或外壳，用于将第一通道内的温度加热至300℃-400℃，以便第一通道中烟气的NH3与NOx发生还原脱除反应。具体的，上述SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备中，SCR入口烟道取样组件101包括取样探头1012、除水干燥器1014、取样泵1015和流量计1016；取样探头1012安装在SCR入口烟道上并伸入SCR入口烟道内；取样探头1012的入口端安装有过滤器1011，过滤器1011位于SCR入口烟道内；除水干燥器1014通过伴热管线1013与取样探头1012连通；取样泵1015与除水干燥器1014连通；流量计1016的入口端与取样泵1015连通，出口端与耦合催化反应组件103连通。SCR入口烟道取样组件101取得的样气为高浓度NOx样气，其流量计1016可以控制所需样气的流量大小，满足所需高浓度NOx样气量。SCR出口烟道取样组件102包括取样探头1022、除水干燥器1024和取样泵1025；取样探头1022安装在SCR出口烟道上并伸入SCR出口烟道内；取样探头1022的入口端安装有过滤器1021，过滤器1021位于SCR出口烟道内；除水干燥器1024通过伴热管线1023与取样探头1022连通；取样泵1025与除水干燥器1024连通，取样泵1025的出口端与耦合催化反应组件103连通。SCR出口烟道取样组件102提取一定流量的低浓度NOx和NH3样气。第一路通道中，在催化剂的作用和氧气存在条件下，NH3优先和NOx发生还原脱除反应，生成氮气和水，而不和烟气中的氧进行氧化反应，其主要反应式为：4NO+4NH3+O2＝4N2+6H2O12NO2+4NH3+O2＝3N2+6H2O2由于烟气中95％以上的氮氧化物以NO形式存在，因此NH3和NOx的反应摩尔比例可按1:1考虑。下面提供具体示例对上述SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备进行说明：电厂进行超低排放改造后，把NOx排放浓度控制在50mgNm3以下，运行时通常控制在40mgNm3左右，则SCR反应器出口样气NOx的摩尔数为0.87左右。SCR反应器要求出口NH3浓度控制在2.28mgNm3以下，但由于SCR反应器入口烟气流场和NOx浓度场不匀，导致NOx与NH3混合不匀，造成反应不完全，NH3逃逸常常都高于2.28mgNm3，有的高达15.96mgNm3，摩尔数约为0.94。按照NH3和NOx的反应摩尔比为1:1，则有约0.07摩尔NH3未参与反应。同时一些地区或燃煤电厂进一步提高要求，把NOx排放浓度控制在10mgNm3以下，这对NH3浓度的测量提出更高要求。如NOx排放浓度控制在10mgNm3以下，则SCR出口样气NOx的摩尔数约为0.22。按照NH3和NOx的反应摩尔比为1:1，则有0.72摩尔NH3未参与反应。而如不引入SCR入口烟气与SCR出口烟气混合，提高样气NOx浓度，保证烟气中的NH3被充分反应，则会得出NH3浓度为0.22摩尔，即3.74mgNm3的结论。因此，基于该测量原理的取样测量装置要保证测量可靠，提高测量精度，就必须提高样气NOx浓度，通过引入SCR入口高浓度NOx样气，调整流量计1016输送一定量样气与SCR出口样气混合，保证混合样气中NH3充分反应。本发明实施例还提供一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法，包括：对SCR入口烟道和SCR出口烟道分别取样，使两种样气混合后分为两路分别通入NOx分析仪进行检测，并根据两路混合样气检测结果计算烟气中NH3的浓度；其中，第一路混合样气在选择性还原催化剂1031的作用和氧气存在条件下充分反应后通入NOx分析仪；第二路混合样气直接通入NOx分析仪。上述技术方案中，第一路混合样气的反应温度为300℃-400℃。由SCR入口烟道和SCR出口烟道提取的样气需分别经过滤、干燥后才进行混合。对SCR入口烟道提取的样气由流量计1016控制流量。上述“根据两路混合样气检测结果计算烟气中NH3的浓度”具体为：比较两路混合样气中NOx的浓度值，获得催化反应后第一路混合样气中净减少的NOx的浓度值，根据NH3和NOx的反应摩尔比例为1:1计算出混合样气中的NH3的浓度值。SCR入口烟道烟气取样流量L1，SCR出口烟道烟气取样流量L2，CNH3为SCR出口烟道烟气NH3浓度，C"NH3为SCR出口烟道烟气NH3浓度分析仪测量值，修正公式为：本发明实施例提供的SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法，能够测量SCR反应器出口的NH3浓度。当然，该NH3浓度在线取样测量方法还具有上述实施例提供的有关NH3浓度在线取样测量设备的其它效果，在此不在赘述。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

权利要求：1.一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备，其特征在于，包括：耦合催化反应组件；SCR入口烟道取样组件，与所述耦合催化反应组件连通；SCR出口烟道取样组件，与所述耦合催化反应组件连通；其中，所述耦合催化反应组件用于混合所述SCR入口烟道取样组件和所述SCR出口烟道取样组件提取的样气，并使混合样气经两路通道分别通入NOx分析仪；第一路通道内配置有选择性还原催化剂，第二路通道为直通道。2.根据权利要求1所述的SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备，其特征在于，所述第一路通道和所述第二路通道分别通过切换三通阀与所述NOx分析仪连通。3.根据权利要求1所述的SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备，其特征在于，所述耦合催化反应组件包括：外壳，所述两路通道分别安装在所述外壳内；所述SCR入口烟道取样组件和所述SCR出口烟道取样组件分别与所述外壳连通；催化剂加热器，所述催化剂加热器安装于所述第一路通道或所述外壳。4.根据权利要求1所述的SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备，其特征在于，所述SCR入口烟道取样组件包括：伸入SCR入口烟道内的取样探头，所述取样探头的入口端安装有过滤器；通过伴热管线与所述取样探头连通的除水干燥器；与所述除水干燥器连通的取样泵；与所述取样泵连通的流量计，所述流量计的出口端与所述耦合催化反应组件连通。5.根据权利要求1所述的SCR反应器的NH3浓度在线取样测量设备，其特征在于，所述SCR出口烟道取样组件包括：伸入SCR出口烟道内的取样探头，所述取样探头的入口端安装有过滤器；通过伴热管线与所述取样探头连通的除水干燥器；与所述除水干燥器连通的取样泵，所述取样泵的出口端与所述耦合催化反应组件连通。6.一种SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法，其特征在于，包括：对SCR入口烟道和SCR出口烟道分别取样，使两种样气混合后分为两路分别通入NOx分析仪进行检测，并根据两路样气检测结果计算烟气中NH3的浓度；其中，第一路混合样气在选择性还原催化剂的作用和在氧气存在条件下充分反应后通入所述NOx分析仪；第二路混合样气直接通入所述NOx分析仪。7.根据权利要求6所述的SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法，其特征在于，第一路混合样气的反应温度为300℃-400℃。8.根据权利要求6所述的SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法，其特征在于，由所述SCR入口烟道和所述SCR出口烟道提取的样气需分别经过滤、干燥后进行混合。9.根据权利要求6所述的SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法，其特征在于，所述“根据两路样气检测结果计算烟气中NH3的浓度”具体为：比较两路混合样气中NOx的浓度值，获得催化反应后第一路混合样气中净减少的NOx的浓度值，根据NH3和NOx的反应摩尔比例为1:1计算出混合样气中的NH3的浓度值。10.根据权利要求6所述的SCR反应器的NH3浓度在线取样测量方法，其特征在于，对SCR入口烟道提取的样气由流量计控制流量。

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