淺談稀釋取樣法在水泥廠脫硝氨逃逸測量中的實踐應(yīng)用

李林桃 呂伍桂

（1合肥水泥研究設(shè)計院 安徽合肥 230051 2華潤水泥（漳平）有限公司 福建龍巖 364400）

隨著我國水泥業(yè)的持續(xù)發(fā)展，氮氧化物引起的細(xì)粒子和臭氧層污染問題日益嚴(yán)重，不僅對環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害，還對人類的身心健康帶來威脅，減少氮氧化物的排放成為需要迫切解決的問題，國務(wù)院于2012年頒發(fā)的《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》將水泥業(yè)的脫硝氨控制列入氮氧化物減排的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)。

1 水泥廠脫硝氨逃逸測量存在的問題

當(dāng)前我國擁有近5000家的水泥企業(yè)，水泥產(chǎn)量居世界首位。隨著近幾年國務(wù)院和相關(guān)單位對水泥廠脫硝提出了新的要求，國內(nèi)多數(shù)水泥廠已經(jīng)開始展開了脫硝工作，社會的一些研究機(jī)構(gòu)和政府也在水泥廠脫硝技術(shù)的研發(fā)上采取了多項技術(shù)措施，如低碳燃燒技術(shù)、分級燃燒技術(shù)、煙氣脫硝技術(shù)。但是從目前國內(nèi)的一些水泥廠針對脫硝氨逃逸現(xiàn)狀上看，仍然存在很多問題。

1.1 氨逃逸測量技術(shù)不成熟

雖然目前我國的水泥產(chǎn)脫硝技術(shù)和工藝逐漸國產(chǎn)化，但是在測量氨逃逸使用技術(shù)上還不是很成熟。

1.2 脫硝概率低，氨逃逸嚴(yán)重

受技術(shù)限制，當(dāng)前國內(nèi)水泥廠脫硝效率較低，氮氧化物的排放濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到300mg/Nm3以下的標(biāo)準(zhǔn)，氨逃逸現(xiàn)象特別嚴(yán)重。此外，尿素和氨水等還原劑的噴入量、噴入點(diǎn)的控制量不合理，同樣造成了氨逃逸的結(jié)果。

1.3 脫硝成本高

脫硝成本偏高主要體現(xiàn)在自主脫硝技術(shù)的匱乏，國外引進(jìn)的脫硝技術(shù)雖然對國內(nèi)的一些水泥廠脫硝效果不佳，但是高引進(jìn)價格給水泥廠脫硝成本帶來巨大的壓力。一般而言，脫硝成本一般不能超過3元/t熟料，因此，應(yīng)該不斷改進(jìn)水泥脫硝技術(shù)，才能進(jìn)一步降低水泥脫硝的運(yùn)行成本[1]。

2 稀釋取樣法在水泥廠脫硝氨逃逸測量中的應(yīng)用

目前，為了控制氮氧化物的排放，國內(nèi)的水泥廠脫硝技藝主要是采用了“SNCR”和“SCR”兩種工藝。但是這兩種脫硝氨技術(shù)投入實踐的實踐不長，經(jīng)驗也不足，氨逃逸現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，研究新的水泥廠脫硝氨逃逸測量應(yīng)用成為當(dāng)前最迫切的任務(wù)。

2.1 稀釋取樣法的含義及使用方法

稀釋取樣法是國內(nèi)新型的水泥廠脫硝氨逃逸測量的技術(shù)，來源至自美國的熱電稀釋取樣法，主要通過煙氣分析儀測量煙道前后取樣出的煙氣成分，來實現(xiàn)對氨含量的測量。煙氣分析儀的探頭是獨(dú)特的音速小孔，音速小孔兩端的壓力差＞0.45倍時，氣流將固定，壓力和溫度的變化也不會影響氣流流量，稀釋取樣系統(tǒng)的稀釋比一般控制在1:100～至1:250之間，一般而言，1:100是實際工程的使用比。

煙氣分析法采用的是化學(xué)發(fā)光法，有行之有效的一套線性比例關(guān)系，是發(fā)光強(qiáng)度與NO的濃度形成的關(guān)系。即NO+O3→NO2*+O2，NO2+hv。當(dāng)樣品中的NO和臭氧發(fā)生碰撞混合時，就會生成NO3和氧氣，發(fā)出的紅外光就會與NO形成濃度線性比例關(guān)系[2]。

2.2 稀釋取樣法在水泥廠脫硝氨逃逸中的優(yōu)點(diǎn)

2.2.1 系統(tǒng)安裝簡便，上手快

稀釋取樣系統(tǒng)安裝簡便，技術(shù)工人上手較快。探頭是煙氣分析儀器的主要組成部分，探頭的安裝簡便就有效避免了在線分析儀的安裝問題?？紤]到氨介質(zhì)的活性較高，在探頭兩端的安裝時要盡量縮短距離，正常情況下小于等于5m就符合規(guī)定了，這樣就能保證檢測的精準(zhǔn)度。

2.2.2 采樣流量低、速度快

與直接抽取采樣法相比，稀釋取樣法的采樣流量一般控制在20mL～50mL之間，采用1:100的比例壓縮空氣來稀釋樣氣。這樣就能在采樣流量低的前提條件下，保障了樣品氣的傳送速度。

2.2.3 分析儀過濾系統(tǒng)好、性能強(qiáng)

稀釋取樣分析系統(tǒng)一般要經(jīng)過兩次的過濾步驟，一方面過濾掉了煙氣中的一些煙塵，在大量的壓縮空氣后稀釋氮氧化物的含量，大大稀釋了對分析系統(tǒng)有害的污染氣體，加強(qiáng)了其性能，減少了維修概率[3]。

2.3 稀釋取樣法在測量水泥廠脫硝氨逃逸過程存在的問題

稀釋取樣法在水泥廠的脫硝氨逃逸測量中有很多的優(yōu)勢，但是由于使用的時間較短，技術(shù)還不健全，仍然存在一些缺點(diǎn)，如在稀釋取樣過程中煙氣中氨損害量大的問題。不過隨著技術(shù)的進(jìn)步，這些問題就可以通過系統(tǒng)的修正得到解決。如我院CEMS煙氣監(jiān)測設(shè)備在四川某水泥廠的實際應(yīng)用中采用稀釋取樣法檢測該水泥廠脫硝系統(tǒng)入口NOx、出口NOx和脫硝NH3的逃逸值，取樣稀釋比是1:100，最低檢測限為1.0ppb，結(jié)構(gòu)顯示稀釋取樣法在氨逃逸測量中系統(tǒng)運(yùn)行正常，測量值也較穩(wěn)定。

3 結(jié)語

總之，隨著國內(nèi)水泥業(yè)的日益發(fā)展以及氨氧化物在水泥生產(chǎn)凸顯出的污染問題，水泥廠脫硝氨逃逸問題是不可忽視的問題。稀釋取樣法在處理氨逃逸測量問題上雖然有一點(diǎn)問題，但是仍然是目前國內(nèi)市場最好的技術(shù)之一，值得提倡使用。

[1]寧獻(xiàn)武，劉樹民，劉志杰,等.SCR脫硝系統(tǒng)對鍋爐設(shè)備的影響及對策[J].電力環(huán)境保護(hù)，2012，25（7）：34-36.