燃煤電廠脫硝氨逃逸檢測應(yīng)用現(xiàn)狀與分析

陳京

（國網(wǎng)能源和豐煤電有限公司，新疆 塔城地區(qū) 834411）

氨逃逸是燃煤電廠SCR煙氣脫硝運(yùn)行的關(guān)鍵控制參數(shù)，其控制不當(dāng)將會導(dǎo)致空預(yù)器堵塞腐蝕、煙氣阻力損失增大、氨氣吸附在飛灰中造成環(huán)境污染以及還原劑損耗影響企業(yè)效益等問題。然而在實(shí)際運(yùn)行中受脫硝催化劑性能、煙氣條件波動、流場偏差、氮氧化物控制滯后性以及噴氨系統(tǒng)調(diào)節(jié)靈敏度等因素的影響，往往造成氨逃逸運(yùn)行超標(biāo)。因此，實(shí)現(xiàn)實(shí)時、在線、精確測量氨逃逸率，是進(jìn)行脫硝裝置安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行的重要保障。

一、氨逃逸在線監(jiān)測技術(shù)分析

（一）TDLAS

基于TDLAS（TunableDiodeLaserAbsorp-tionSpectroscopy）技術(shù)是當(dāng)前氨逃逸在線測量的主流方法，基本原理是按照被測氣體的波長調(diào)整激光束的波長與其相對應(yīng)，待測氣體遇到激光束時，會吸收激光束中相對應(yīng)波長的部分能量，使其激光束衰減。被衰減的光能通過接收器進(jìn)行測量，其大小與被測氣體含量成比例關(guān)系。經(jīng)過信號處理及標(biāo)定，從而得出待測氣體的含量。此方法具有測量范圍廣、非接觸式測量、響應(yīng)速度快、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。根據(jù)測量方式又可分為以下三類：

1.原位測量方式：發(fā)射單元與接收單元直接安裝于煙道的兩側(cè)。2.直接抽取式：與CEMS監(jiān)測相似，利用采樣探頭將煙氣抽取到煙道外部進(jìn)行測量。3.滲透管式：將陶瓷滲透管作為腔體插入煙道中，煙氣通過壓差進(jìn)入腔體再進(jìn)行測量。

（二）催化轉(zhuǎn)換法

煙氣抽取出來經(jīng)預(yù)處理系統(tǒng)后分成兩路樣氣，一路樣氣進(jìn)入煙氣分析儀用于測量NOx，一路樣氣經(jīng)過催化劑，把NH3和NOx在高溫（350℃）下催化還原成H2O和N2，轉(zhuǎn)換后的樣氣進(jìn)入NOx分析儀中進(jìn)行測量，與轉(zhuǎn)換前的NOx濃度比較，差值即為氨逃逸量產(chǎn)生的變化。

（三）化學(xué)發(fā)光法

化學(xué)發(fā)光法是利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的光能發(fā)射，氮氧化物等化合物吸收化學(xué)能后，被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，再由激發(fā)態(tài)返回至基態(tài)時，以光量子的形式釋放能量，化學(xué)發(fā)光法即是通過測量化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度對物質(zhì)進(jìn)行分析測定。樣品氣經(jīng)壓縮空氣按比例稀釋后送入煙氣分析儀分析后分兩部分進(jìn)行分析：一部分樣氣中的NH3在750℃的不銹鋼轉(zhuǎn)化爐內(nèi)全部被氧化成了NOx，然后進(jìn)入煙氣分析儀測得總氮濃度；第二部分樣氣先經(jīng)除氨預(yù)處理器得到不含氨的樣氣，然后進(jìn)入煙氣分析儀測得總氮濃度。通過計(jì)算兩部分的差值即為氨逃逸量。

（四）傅里葉變換光譜法

紅外吸收光譜分析方法主要是依據(jù)分子內(nèi)部原子間的相互振動，不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)，其振動能級從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)所需要的能量不同，物理吸收不同的紅外光，將在不同波長上出現(xiàn)吸收峰。利用不同氣體組份對紅外光的吸收光譜特性，紅外光源發(fā)出的光被分光器分為兩束，一束經(jīng)反射到達(dá)動鏡，另一束經(jīng)透射到達(dá)定鏡。兩束光分別經(jīng)定鏡和動鏡反射再回到分光器，動鏡以一恒定速度作直線運(yùn)動，因而經(jīng)分光器分光后的兩束光形成光程差，產(chǎn)生干涉。干涉光在分光器會合后通過樣品池，通過樣品后含有樣品信息的干涉光到達(dá)檢測器，然后通過傅里葉變換對信號進(jìn)行處理，最終得到透過率或吸光度隨波數(shù)或波長的紅外吸收光譜圖。

（五）化學(xué)比色法

抽取的樣氣送至測量模塊的吸收池，吸收池中的稀硫酸吸收液將煙氣中的逃逸氨完全溶解吸收，在亞硝基鐵氰化鈉及次氯酸鈉存在下，與水楊酸生成藍(lán)綠色的靛酚藍(lán)染料，根據(jù)著色深淺于700nm處比色定量測得吸收液中氨濃度，通過計(jì)算氨與樣氣體積比得到煙氣中逃逸氨濃度。

二、離線分析方法介紹

（一）靛酚藍(lán)分光光度法

靛酚藍(lán)分光光度法因其簡單快速準(zhǔn)確而成為火電廠脫硝氨逃逸離線檢測最常用的方法。該方法的原理是利用稀硫酸吸收液（c（H2SO4）=0.05mol/L）將煙氣中的氨氣吸附反應(yīng)生成硫酸銨，在亞硝基鐵氰化鈉和次氯酸鈉作用下，與水楊酸反應(yīng)生成藍(lán)綠色靛酚藍(lán)染料，通過分光光度計(jì)比色定量吸收液中氨濃度大小。分析過程中一般加入檸檬酸鈉消除溶液中其它常規(guī)金屬離子干擾。該方法一般作為測量空氣中氨濃度的仲裁方法。在火電廠脫硝性能考核試驗(yàn)時，一般采用該方法手工離線分析氨逃逸濃度。該方法具有操作簡便，精確度高的優(yōu)點(diǎn)，其測試重點(diǎn)難點(diǎn)在取樣過程。

（二）其他分析方法

其他分析方法有容量法、離子選擇電極法、離子色譜法，每個分析方法都有各自特點(diǎn)。容量法檢測下限一般為0.005mg/m3，火電廠氨逃逸標(biāo)準(zhǔn)為2.28mg/m3（3μL/L），相差較大，所以一般不作為火電廠脫硝氨逃逸檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法，離子選擇電極法具有極高準(zhǔn)確性，同時操作方法簡單快速，但是存在檢測范圍非常窄的缺陷，火電廠氨逃逸濃度可以從微量波動到10mg/m3以上，所以同樣不適用于脫硝氨逃逸檢測與分析，而離子色譜法同樣由于檢測儀器的復(fù)雜貴重，很少用于火電廠氨逃逸檢測分析。

三、在線與離線分析方法對比

目前大型火電機(jī)組脫硝氨逃逸在線監(jiān)測大多采用原位式激光分析方法，單一測點(diǎn)布置方式。該儀器因其較高靈敏度和快速響應(yīng)能力，便于電廠實(shí)時進(jìn)行SCR反應(yīng)器噴氨運(yùn)行調(diào)整。通過現(xiàn)場照片可以看出，該方法將發(fā)射器與接收器機(jī)械固定在SCR反應(yīng)器出口煙道，該布置方式便于安裝與檢修。但是儀器現(xiàn)場工作環(huán)境惡劣，煙氣飛灰量大，而且下游緊靠空預(yù)器，機(jī)械振動大，極易造成發(fā)射器與接收器信號對接失準(zhǔn)，而且該儀器一般安裝在靠近煙道拐角的相鄰兩個煙道壁上，該位置很容易成為煙氣流場的死角，不宜作為代表整個煙道測點(diǎn)位置，因此亦會嚴(yán)重影響檢測儀器的準(zhǔn)確性。

四、結(jié)論

1.在線分析方法與離線分析方法各有特點(diǎn)，在線分析方法快速靈敏但準(zhǔn)確度很低；離線分析方法準(zhǔn)確度較高，但時效性較差。2.在線分析方法使用的檢測儀器受工作環(huán)境影響大，以及單測點(diǎn)布置方式極不利于噴氨運(yùn)行調(diào)整，易導(dǎo)致機(jī)組長期處于高噴氨量運(yùn)行，造成下游設(shè)備堵塞腐蝕。3.應(yīng)建立更完善氨逃逸分析采樣方法，開發(fā)更先進(jìn)氨逃逸檢測儀器儀表，如高敏度氨逃逸傳感器以及多點(diǎn)監(jiān)測智能控制在線分析系統(tǒng)，使氨逃逸問題得到有效控制，在保證NOx達(dá)標(biāo)排放前提下，減少氨耗量，保護(hù)下游設(shè)備，實(shí)現(xiàn)機(jī)組經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。