淺談脫硝過程中氨逃逸檢測的方法及影響測量精度的因素

王飛

【摘 要】選擇性催化還原法（SCR）消除煙氣中的氮氧化物是目前國內(nèi)應(yīng)用范圍最廣泛、脫硝效率最高的燃煤脫硝技術(shù)。SCR脫硝催化劑在整個(gè)脫硝過程中扮演著至關(guān)重要的作用。一方面，合理地設(shè)計(jì)、運(yùn)行SCR脫硝裝置，可以在比較經(jīng)濟(jì)的前提下得到較好的脫硝效率，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的；另一方面，SCR催化劑隨著脫硝裝置運(yùn)行時(shí)間增長，催化劑催化性能減少，去除氮氧化物的能力逐漸變差，研究催化劑的失活原因并對失活催化劑再生處理，可以為企業(yè)的運(yùn)行節(jié)省大量資金，對環(huán)境保護(hù)也有重大的意義。

【Abstract】Selective catalytic reduction （SCR） elimination of nitrogen oxide in flue gas is the most widely used and most efficient coal denitration technology in China. SCR denitration catalyst plays an important role in the whole denitration process. On the one hand， reasonable design and operation of SCR denitration device can get good denitrification efficiency and achieve the purpose of protect the environment under the premise of low cost； on the other hand， with the growth of running time of SCR catalyst removal denitration device， the catalytic performance of the catalyst decreased， and the ability to remove nitrogen oxides gradually deteriorated. So， research on the causes of the inactivation of catalysts and the regeneration treatment of the inactive catalyst can save a lot of money for the operation of the enterprise， and also have great significance for environmental protection.

【關(guān)鍵詞】火力發(fā)電廠；煙氣脫銷；氨逃逸檢測

【Keywords】 thermal power plant； flue gas out of stock； ammonia escape test

【中圖分類號】X773 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）09-0159-02

1 脫硝SCR中監(jiān)測并控制氨逃逸意義

1.1 控制脫硝系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益

過多的氨逃逸將會(huì)增加電廠運(yùn)行成本，一般要求氨逃逸小于3ppm。

1.2 防止氨逃逸對后續(xù)系統(tǒng)造成影響

氨介質(zhì)比較容易和煙氣中的其它物質(zhì)反應(yīng)生成NH4HSO4等黏性物質(zhì)，會(huì)粘附到脫硝系統(tǒng)后續(xù)的換熱面上，影響換熱效果和縮短空氣預(yù)熱器檢修周期。

1.3 監(jiān)視脫硝催化劑的失效點(diǎn)

脫硝催化劑隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，會(huì)出現(xiàn)中毒、燒結(jié)、集灰等情況，導(dǎo)致脫銷效率逐漸下降，通過對氨逃逸的監(jiān)測可以使電廠及時(shí)了解催化劑的失效點(diǎn)，采取相應(yīng)措施[1]。

2 國內(nèi)外氨逃逸監(jiān)測技術(shù)分類

2.1 在線式

①對光激光法，典型產(chǎn)品：挪威NEO、加拿大Unisearch、德國西門子、英國仕富梅、日本橫河。

②直插激光法，典型產(chǎn)品：德國西克麥哈克。

③直插紫外差分法，典型產(chǎn)品：丹麥格林。

2.2 抽取式

①稀釋催化化學(xué)發(fā)光法，典型產(chǎn)品：日本賽默飛世爾。

②直接催化化學(xué)發(fā)光法，典型產(chǎn)品：日本Horiba。

3 國內(nèi)氨逃逸監(jiān)測技術(shù)的使用現(xiàn)狀

3.1 工況條件介紹

SCR出口的煙氣高溫（250～400℃）、高粉塵（通常為20～50g/Nm3）、高腐蝕、高黏結(jié)（硫酸氫銨）以及溫差引起的煙道變形大、工況振源多，使痕量氨監(jiān)測難度很大。

3.2 監(jiān)測方法簡介

3.2.1 在線式

采用監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)射和接收設(shè)備都安裝在煙道上，直接對煙道內(nèi)的煙氣進(jìn)行光學(xué)分析。無需采樣直接測量氨濃度，分析數(shù)據(jù)連續(xù)及時(shí)，同時(shí)沒有樣氣取樣及傳輸帶來的影響，也不存在NH3轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率問題。在線校準(zhǔn)難度大[2]。

3.2.2抽取式

采用將煙道內(nèi)煙氣抽取出來，經(jīng)催化反應(yīng)將NH3先轉(zhuǎn)化為NO，通過化學(xué)熒光分析法檢測微量NO，再轉(zhuǎn)換成氨的測量值，消除了工況因素的干擾。存在NH3轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率問題。

各方法的技術(shù)各有所長，在實(shí)驗(yàn)室條件下也都可以滿足精度要求。但由于SCR工況的惡劣性，使得各方法在工況下使用過程中的信噪比卻各不相同，實(shí)際測量精度產(chǎn)生差異。

3.3 工程現(xiàn)場實(shí)例

在線式測量運(yùn)行曲線

（氨逃逸（0～20ppm）與噴氨量（0～100%））

從曲線可以看出：在線式在脫硝率和氨投入量減小或增大時(shí)，氨逃逸值數(shù)值變化不明顯，檢測的氨逃逸值與各種參數(shù)沒有良好的趨勢匹配。

4 干擾來源的探討endprint

4.1 在線式干擾探討

4.1.1 高粉塵的干擾

SCR煙氣中含有巨量的灰塵，通常在20g/m3～50g/m3，發(fā)射光經(jīng)煙道內(nèi)粉塵反射或散射進(jìn)入激光器的諧振腔引起的光反饋噪聲，并且高粉塵阻擋了發(fā)射光的穿透，使得進(jìn)入接收端的信號過于微弱，在衡量NH3濃度分析條件下，造成過低的信噪比[3]。

4.1.2 溫度不穩(wěn)定干擾

煙道的直徑很大，一般為 6～12m左右。高溫運(yùn)行下，溫差巨大使得煙道變形大，導(dǎo)致對穿焊接的發(fā)射和接收端的光路發(fā)生移角錯(cuò)位（實(shí)踐應(yīng)用中低溫和高溫情況下法蘭錯(cuò)位達(dá)到2～3cm），影響最終接收端信號的接收，甚至無法接收到光源信號。

4.1.3 機(jī)械振動(dòng)

氨逃逸監(jiān)測設(shè)備一般安裝在稀釋風(fēng)機(jī)附近，并且催化劑的定期吹灰，現(xiàn)場過多的振動(dòng)源將振動(dòng)傳遞到煙道壁面，最終引起氨逃逸設(shè)備的振動(dòng)，影響對光以及光學(xué)設(shè)備的穩(wěn)定，導(dǎo)致氨逃逸監(jiān)測設(shè)備的準(zhǔn)確性下降甚至失真。

4.2 抽取式干擾探討

4.2.1 化學(xué)反應(yīng)干擾

存在催化轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換效率問題，從而造成NH3實(shí)測值小于真實(shí)值。

4.2.2 樣氣吸附干擾

對于微量分析，取樣過程中樣氣被吸附或解吸造成干擾誤差。另外這種吸附可能使系統(tǒng)的反應(yīng)速度出人意料地慢，從而造成工程應(yīng)用的雙重失敗。

4.2.3 時(shí)效性干擾

抽取法中在某些時(shí)刻，NOX通道和NOX-NH3通道不取自絕對的同一時(shí)刻。通過計(jì)算可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)一個(gè)負(fù)數(shù)。

4.2.4 分離檢測干擾

抽取法中分離的檢測室檢測造成系統(tǒng)雙重誤差，通過計(jì)算可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)一個(gè)負(fù)數(shù)。

以上就是目前火力發(fā)電廠脫硝工藝中氨逃逸測量的主要方法和原理，其各有優(yōu)缺點(diǎn)，若在脫硝工藝中氨逃逸測量的數(shù)據(jù)能夠真正應(yīng)用于脫硝控制工藝中，還需在實(shí)際操作和控制中不斷完善其測量方法和原理。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王杭州. SCR對脫硝效率及SO2轉(zhuǎn)化影響分析[J]. 電力科學(xué)與工程，2008（05）：71-76.

【2】楊衛(wèi)娟，周俊虎，劉建忠，等.選擇催化還原SCR脫硝技術(shù)在電站鍋爐的應(yīng)用[J]. 熱力發(fā)電，2005（09）：10-14+75.

【3】沈迪新，胡成南.我國火電廠排放氮氧化物控制技術(shù)[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2005（08）：25-27.endprint