一种声波测温协同控制水泥窑SNCR脱硝系统及其工作原理

技术领域

本发明涉及一种声波测温协同控制水泥窑SNCR脱硝系统及其工作原理。

背景技术

近年来，国家正大力实施非电行业的的烟气超低排放改造，水泥生产线的超低排放也提上日程，水泥生产过程会产生大量的NOx，目前水泥窑主要通过分级燃烧和SNCR系统脱除NOx，从普遍的应用情况看，SNCR系统脱除效率要远高于分级燃烧脱除NOx技术，SNCR脱硝系统在水泥窑的应用也很广泛。

从水泥窑顶部预热器出口的NOx浓度一般要高于500mg/m3，采用SNCR脱硝技术脱除效率能达到60％，而多个省份已经出台大气污染排放的地方性标准，对NOx的排放浓度要求为不低于150mg/m3或100mg/m3，目前的脱除能力若要达到更高的脱除要求，则必然要加大SNCR系统的还原剂氨水喷射量，由于水泥窑分解炉内温度场分布比较复杂，由于工况变化，不同时间段炉膛不同截面处温度在实时变化，分解炉喷枪所在截面不同位置温度差异也较大，SNCR系统经常不能很好地捕捉到脱硝温度区间，对氨水的利用不会很充分，氨气这种有毒物质极易从氨水中挥发出来，氨逃逸排放标准也开始被个别省份纳入排放要求，SNCR系统在加大喷氨量提高脱除效率的同时，氨逃逸量必然会有所加大。

现有SNCR脱硝系统中的测温装置一般为一根长度有限、插入深度有限的热电偶，不能准确衡量炉膛内不同位置处的温度分布情况，而且由于热电偶与氨水喷枪的距离很长，测温后的烟气在流经到喷枪处时温度已经发生了变化，而且热电偶反馈给计算机的时间以及计算机下达指令给喷枪的时间均较长，且喷枪流量却按照最初的温度来确定喷氨量，这就导致喷氨量无法根据烟气实际温度来确定喷氨量，致使脱硝的控制难度较大，控制灵活性较差，有待于进一步改进。

发明内容

针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能准确测得烟气流经过程中任意位置处的温度数据并根据就近位置处烟气温度准确快速的确定喷氨量，进而降低了脱硝的控制难度，并大幅提升了控制灵活性的声波测温协同控制水泥窑SNCR脱硝系统及其工作原理。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种声波测温协同控制水泥窑SNCR脱硝系统，其特征在于：包括第一风管、第二风管和计算机，所述第一风管和第二风管上均设有多个脱硝装置，所述脱硝装置包括氨水管路、压缩空气管路和测温组合；所述测温组合包括多个沿圆周方向等角度分布的声波测温装置，多个所述声波测温装置的进气口均并联接入到压缩空气管路的一端，所述测温组合的上方还设有一个脱硝组合，所述脱硝组合包括多个沿圆周方向等角度分布的氨水喷枪，多个所述氨水喷枪的进液口均并联接入到氨水管路的一端；所述氨水管路上还设有电磁流量阀，每个脱硝装置中的所述电磁流量阀和多个所述声波测温装置均与计算机相连。

优选地，测温组合中的多个所述声波测温装置均布设在第一风管或第二风管的内壁上。

优选地，脱硝组合中的多个所述氨水喷枪均布设在第一风管或第二风管的内壁上。

优选地，所述脱硝组合与测温组合之间的垂直距离为0.2～0.4米。

一种声波测温协同控制水泥窑SNCR脱硝系统的工作原理，包括以下步骤：

(1)将第一风管和第二风管的一端分别安装在分解炉出口处和最下级旋风筒的出风口；将第一风管和第二风管的另一端均与烟囱相连；将氨水管路的另一端接入氨水罐，再将压缩空气管路的另一端接入到空压机。

(2)每个测温组合中的多个声波测温装置在第一风管或第二风管中形成了具有一定密度的声波路径网络，从而可以获知多个截面处二维面温度场；每个测温组合中的声波测温装置的数量根据炉膛直径大小进行调整以根据工艺控制要求确定声波路径网稠密程度。

(3)当烟气进入到第一风管和第二风管中并慢慢上升时，每个测温组合中的多个声波测温装置能测得流经烟气的温度并将温度数据实时反馈给计算机，计算机分析炉膛截面各个位置处温度，并结合NOx排放量打开电磁流量阀并调节到一定的开度，每个脱硝组合中的多个氨水喷枪均朝着烟气喷出氨水以进行SNCR脱硝反应。

(4)当NOx排放量增加时，位于SNCR脱硝最佳温度区间内的脱硝组合中的电磁流量阀在计算机的控制下，其开度会增大，从而使得与该电磁流量阀相连的多个氨水喷枪的喷氨量会增大；而位于SNCR脱硝最佳温度区间外的脱硝组合中的电磁流量阀在计算机的控制下，其开度会减小或直接关闭，从而使得与该电磁流量阀相连的多个氨水喷枪的喷氨量会减小或直接切断。

(5)由于脱硝组合均位于测温组合上方，因此烟气先流经测温组合中的多个声波测温装置形成二维声波路径网以测得实时温度数据并反馈给以计算机判断是否喷氨，控制更加准确及时。

(6)将计算机与设在窑尾烟囱内的NOx含量监测装置实施联锁控制，如果窑尾烟囱内的NOx含量较高时，可以酌情增加脱硝组合的开启数量；如果窑尾烟囱内的NOx含量较低时，则可以适当关闭若干个脱硝组合。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明沿烟气流动方向设置了多个脱硝装置，多个脱硝装置中的测温组合能准确测得烟气流经过程中任意位置处的温度数据，从而能实时测得烟气的温度数据，此外，每个脱硝装置中的测温组合和脱硝组合相距较近，脱硝组合中的多个氨水喷枪能根据就近位置处烟气的温度准确快速的确定喷氨量，进而降低了脱硝的控制难度，并大幅提升了控制灵活性。

附图说明

图1为本发明的结构原理图；

图2为本发明在A处的局部位置放大图。

具体实施方式

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。

如图1～2所示，一种声波测温协同控制水泥窑SNCR脱硝系统，包括第一风管2、第二风管5和计算机6，第一风管2和第二风管5上均设有多个脱硝装置，脱硝装置包括氨水管路7、压缩空气管路8和测温组合；测温组合包括多个沿圆周方向等角度分布的声波测温装置3，多个声波测温装置3的进气口均并联接入到压缩空气管路8的一端，测温组合的上方还设有一个脱硝组合，脱硝组合包括多个沿圆周方向等角度分布的氨水喷枪1，多个氨水喷枪1的进液口均并联接入到氨水管路7的一端；氨水管路7上还设有电磁流量阀4，每个脱硝装置中的电磁流量阀4和多个声波测温装置3均与计算机6相连。

测温组合中的多个声波测温装置3均布设在第一风管2或第二风管5的内壁上。

脱硝组合中的多个氨水喷枪1均布设在第一风管2或第二风管5的内壁上。

脱硝组合与测温组合之间的垂直距离为0.3米。

一种声波测温协同控制水泥窑SNCR脱硝系统的工作原理，包括以下步骤：

(1)将第一风管2和第二风管5的一端分别安装在分解炉9出口处和最下级旋风筒10的出风口；将第一风管2和第二风管5的另一端均与烟囱相连；将氨水管路7的另一端接入氨水罐，再将压缩空气管路8的另一端接入到空压机。

(2)每个测温组合中的多个声波测温装置3在第一风管2或第二风管5中形成了具有一定密度的声波路径网络，从而可以获知多个截面处二维面温度场；每个测温组合中的声波测温装置3的数量根据炉膛直径大小进行调整以根据工艺控制要求确定声波路径网稠密程度。

(3)当烟气进入到第一风管2和第二风管5中并慢慢上升时，每个测温组合中的多个声波测温装置3能测得流经烟气的温度并将温度数据实时反馈给计算机6，计算机6分析炉膛截面各个位置处温度，并结合NOx排放量打开电磁流量阀4并调节到一定的开度，每个脱硝组合中的多个氨水喷枪1均朝着烟气喷出氨水以进行SNCR脱硝反应。

(4)当NOx排放量增加时，位于SNCR脱硝最佳温度区间内的脱硝组合中的电磁流量阀4在计算机6的控制下，其开度会增大，从而使得与该电磁流量阀4相连的多个氨水喷枪1的喷氨量会增大；而位于SNCR脱硝最佳温度区间外的脱硝组合中的电磁流量阀4在计算机6的控制下，其开度会减小或直接关闭，从而使得与该电磁流量阀4相连的多个氨水喷枪1的喷氨量会减小或直接切断。

(5)由于脱硝组合均位于测温组合上方，因此烟气先流经测温组合中的多个声波测温装置3形成二维声波路径网以测得实时温度数据并反馈给以计算机6判断是否喷氨，控制更加准确及时。

(6)将计算机6与设在窑尾烟囱内的NOx含量监测装置实施联锁控制，如果窑尾烟囱内的NOx含量较高时，可以酌情增加脱硝组合的开启数量；如果窑尾烟囱内的NOx含量较低时，则可以适当关闭若干个脱硝组合。

本发明沿烟气流动方向设置了多个脱硝装置，多个脱硝装置中的测温组合能准确测得烟气流经过程中任意位置处的温度数据，从而能实时测得烟气的温度数据，此外，每个脱硝装置中的测温组合和脱硝组合相距较近，脱硝组合中的多个氨水喷枪1能根据就近位置处烟气的温度准确快速的确定喷氨量，进而降低了脱硝的控制难度，并大幅提升了控制灵活性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，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同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。