電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)工作及其氨逃逸量檢測(cè)研究

吳磊，蔣莉

（江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211100）

電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)工作及其氨逃逸量檢測(cè)研究

吳磊，蔣莉

（江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211100）

探討了電廠煙氣脫硫脫硝檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，研究分析了電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)分析和氨逃逸量檢測(cè)。

電廠；煙氣；脫硫脫硝檢測(cè)

引言

隨著生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，各個(gè)國(guó)家分別提出了建設(shè)綠色家園的口號(hào)，而火力發(fā)電因?yàn)樗鶐?lái)的污染比較大，因此成為了國(guó)家節(jié)能減排的重點(diǎn)。國(guó)家的相關(guān)文件中對(duì)二氧化硫和氮氧化合物的減排量確定了具體的目標(biāo)，這無(wú)疑推動(dòng)了我國(guó)火電廠煙氣脫硫脫硝工程的快速發(fā)展，與此同時(shí)也促進(jìn)了火電廠脫硫脫硝檢測(cè)行業(yè)的發(fā)展。我國(guó)火電廠的脫硫脫硝監(jiān)測(cè)工作也早已經(jīng)啟動(dòng)，并且成為了社會(huì)上關(guān)注的熱點(diǎn)。

1 電廠煙氣脫硫脫硝檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 電廠煙氣脫硫技術(shù)

脫硫的方法需要根據(jù)脫硫產(chǎn)物形態(tài)進(jìn)行劃分，分為干法、濕法和半干法等[1]。選擇石灰石/石膏脫硫工藝的為濕法脫硫，也是當(dāng)前世界各國(guó)使用最多的脫硫技術(shù)，在我國(guó)有85%左右的電廠選擇此種脫硫技術(shù)。

1.2 電廠煙氣脫硝技術(shù)

爐內(nèi)脫硝和煙氣脫硝是當(dāng)前很多的電廠所采用的脫硝技術(shù)，而煙氣脫硝的技術(shù)主要是指SCR，即選擇性催化還原技術(shù)[2]。20世紀(jì)70年代，SCR已經(jīng)在國(guó)外進(jìn)入到了商業(yè)化應(yīng)用的范圍之內(nèi)。而我國(guó)是從2003年之后才對(duì)火電廠的氮氧化物排放進(jìn)行有效控制。SCR脫硝技術(shù)主要是將氨氣等相關(guān)的還原劑噴在催化劑的上游，然后在催化劑的作用下把煙氣中的氮氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)夂退?/p>

SCR技術(shù)的裝備一般是選擇放在燃煤鍋爐的空氣預(yù)熱器和省煤器之間。剛進(jìn)入反應(yīng)器的煙氣溫度一般都是在320～420℃之間。脫硝過(guò)程中主要檢測(cè)的物質(zhì)為氧、氮氧化物等參數(shù)，SCR的脫硝效率通常情況下可以達(dá)到70%～90%。另外為了對(duì)鍋爐設(shè)備進(jìn)行保護(hù)以及控制脫硝過(guò)程中氨氣的使用，需要對(duì)氨逃逸量進(jìn)行檢測(cè)。

1.3 國(guó)內(nèi)外電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前CEMS和微量氨檢測(cè)技術(shù)在國(guó)外應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛和成熟。國(guó)內(nèi)雖然在煙氣脫硫CEMS在線分析方面的技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用比較成熟，但是由于脫硝CEMS的檢測(cè)主要是應(yīng)用在高溫和高塵的階段，所以應(yīng)用難度比較大。在對(duì)SCR反應(yīng)器出口的氨逃逸量進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候難度比較大，現(xiàn)在國(guó)外常用的檢測(cè)方式為可調(diào)諧激光，國(guó)內(nèi)也有相應(yīng)的產(chǎn)品應(yīng)用。

2 電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)分析和氨逃逸量檢測(cè)分析

2.1 電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)分析

脫硫技術(shù)所使用的煙氣排放檢測(cè)系統(tǒng)主要是對(duì)煙氣排放的SO2以及氧、煙塵和氮氧化物等進(jìn)行檢測(cè)。監(jiān)測(cè)煙氣脫硫裝置及FGD對(duì)進(jìn)口和出口的二氧化硫含量進(jìn)行檢測(cè)，以此為基礎(chǔ)可以計(jì)算出脫硫的效率。經(jīng)過(guò)FGD脫硫的凈煙氣二氧化硫質(zhì)量濃度已經(jīng)達(dá)到了50～200mg/m3，二氧化硫的濃度比較低，但是含水量卻比較高，監(jiān)測(cè)的難度比較大，對(duì)于含水煙氣比較高的可以采用多級(jí)除濕技術(shù)，比如選擇兩級(jí)的壓縮機(jī)制冷或者是電子制冷除濕。采用濕法的煙氣脫硫裝置最高的脫硫率甚至可以達(dá)到99%，一般情況在為90%～95%。

而脫硝技術(shù)運(yùn)用的是SCR監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，SCR反應(yīng)器是處于鍋爐尾部，這個(gè)位置本身屬于高塵和高危階段，當(dāng)前SCR脫硝系統(tǒng)的有效率一般都達(dá)到了70%以上，而且在反應(yīng)器出口的位置，氮氧化合物的質(zhì)量濃度需要控制在100mg/m3。在對(duì)煙氣進(jìn)行脫硝過(guò)程中的氮氧化合物進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，一般會(huì)選擇直接抽取法CEMS,這種檢測(cè)方法最大的問(wèn)題就是需要應(yīng)對(duì)高溫和高濕度腐蝕等，會(huì)對(duì)取樣的探頭產(chǎn)生不利影響，使探頭出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，最主要方法是使用多級(jí)除濕或者是氣溶膠來(lái)進(jìn)行有效過(guò)濾和除霧。另外檢測(cè)中遇到的問(wèn)題就在反應(yīng)器的出口位置，NOx表現(xiàn)不均勻，導(dǎo)致所檢測(cè)出來(lái)的結(jié)果并不準(zhǔn)確，造成這種現(xiàn)象的原因有：煙氣流暢呈現(xiàn)出不均勻的特點(diǎn)或者是系統(tǒng)的入口處氨不均勻等。解決方法如下：在SCR系統(tǒng)的入口處要增加導(dǎo)流板，使流場(chǎng)變得更加均勻，還可以對(duì)均勻性進(jìn)行專門測(cè)試實(shí)驗(yàn)，也可以進(jìn)行多點(diǎn)采樣，然后把這些采集到的樣本放進(jìn)混合器混合均勻之后再進(jìn)行分析。

2.2 電廠煙氣氨逃逸量檢測(cè)分析

在脫硝的過(guò)程中會(huì)使用到氨，因此需要對(duì)氨的注入量進(jìn)行嚴(yán)格控制，這必然會(huì)影響到最終氨逃逸量的檢測(cè)效果。氨注入量一般是遵循一定的原則，比如它不但能夠充分和氮氧化物、氧進(jìn)行相應(yīng)的反應(yīng)之外，而且還需要降低氮氧化物的排放量。氨的注入量也不能夠過(guò)量，因?yàn)樵诿撓踹^(guò)程中注入的氨不但會(huì)使催化劑的壽命縮短，而且會(huì)增加腐蝕的力度，對(duì)煙塵造成一定污染，使得氨鹽在空氣預(yù)熱器中不斷沉積，增加了大氣中氨的排放量，尤其是形成氨鹽。如果溫度降低的話，ABS會(huì)將煙氣中的水分吸收，進(jìn)而產(chǎn)生一種具有腐蝕性的溶液，使催化劑被堵塞，降低其活性，甚至?xí)セ钚?。煙氣在空氣預(yù)熱器的熱交換表面會(huì)形成ABS，也會(huì)形成一定的沉積，使空氣預(yù)熱器的效率不斷降低。根據(jù)相關(guān)資料顯示，SCR出口的氨逃逸量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）需要控制在2×10-6至3×10-6之間，在這個(gè)范圍內(nèi)的話，催化劑的更換周期和空氣預(yù)熱器的檢修周期都會(huì)延長(zhǎng)。

采用抽取法檢測(cè)的話，需要把NH3轉(zhuǎn)化為NO，然后再采用化學(xué)熒光分析法來(lái)檢測(cè)。采用抽取法分析，需要考慮到轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率問(wèn)題，而且在取樣的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)水分吸收部分微量氨現(xiàn)象，對(duì)取樣的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。如果是激光原位測(cè)量?jī)x測(cè)量氨逃逸量的話，可以直接測(cè)量氨的濃度不用進(jìn)行取樣，而且也不用考慮到轉(zhuǎn)換器的效率相關(guān)問(wèn)題，因此后者的應(yīng)用可行性更大。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前人們對(duì)于電力需求依然很大，而火力發(fā)電仍然是我國(guó)現(xiàn)如今最常見的發(fā)電形式。但火力發(fā)電給環(huán)境帶來(lái)的污染不可忽視。國(guó)家制定專門的節(jié)能減排目標(biāo)，不但使我國(guó)的脫硝工程得到了快速發(fā)展，而且也使在線監(jiān)測(cè)技術(shù)得到了發(fā)展。

[1]朱衛(wèi)東.火電廠煙氣脫硫脫硝監(jiān)測(cè)分析及氨逃逸量檢測(cè)[J].分析儀器,2010(1):88-94.

[2]張文杰.火電廠煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)監(jiān)測(cè)分析及氨逃逸量探索構(gòu)架[J].中國(guó)科技信息,2014(24):54-55.

（編輯：王璐）

M onitoring Study of Flue Gas Desulfurization and Denitrification Detection of Slip Quantity of Ammonia in Power Plant

W u Lei,Jiang Li
(Jiangsu Fangtian Electric Technology Co.,Ltd.,Nanjing Jiangsu 211100)

This paper discusses the development status of flue gas desulfurization and denitrification detection technology,researches and analyzes flue gas desulfurization and denitrificationmonitoring analysis in power plantand slip quantity of ammonia detection.

power plant;flue gas;desulfurization and denitrification detection

X773

A

2095-0748(2016)23-0030-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.23.14

2016-11-29

吳磊（1988—），男，江蘇徐州人，大專，畢業(yè)于南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助理工程師，研究方向：電子信息工程。