原位式氨逃逸在氨法脫硝中的應用

郁萬彬

（神華寧煤集團烯烴一分公司 儀表車間，銀川 750411）

0 引言

脫硝出口氨逃逸率的測量與煙氣中NOX、SO2等污染性氣體濃度監(jiān)測技術相比，要困難得多，主要原因是逃逸氨濃度極低、極易吸附、低溫易與SO3發(fā)生反應。目前市場上氨逃逸監(jiān)測儀表測量原理大多是基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術（TDLAS）[1]。但測量方式存在很大的差異，由于電廠環(huán)境惡劣以及氨逃逸的特殊性（濃度低、易吸附和反應等特性），不同測量方式的儀表在現(xiàn)場應用效果差別極大。

1 傳統(tǒng)取樣分析方法

通過對各種氨逃逸監(jiān)測儀表的測量原理、測量方法及其優(yōu)缺點進行分析，按照測量方式，目前氨逃逸監(jiān)測儀表可分為以下3類：傳統(tǒng)抽取式、原位對穿式和原位滲透式。此外，在傳統(tǒng)抽取式測量基礎上取消了伴熱管線來盡量減少NH3的吸附，并命名為偽原位式測量。由于NH3的特殊性質(zhì)和現(xiàn)場高溫、高粉塵、高震動的惡劣工況對測量的影響，這4種測量方式的氨逃逸監(jiān)測儀表都存在弊端。

圖1 新型氨逃逸儀表Fig.1 New ammonia escape meter

圖2 歷史曲線Fig.2 Historical curve

2 氨逃逸在氨法脫硝中的測量難點

電廠SCR裝置位于鍋爐之后除塵器之前，因而在此裝置煙氣成分復雜，氨逃逸測量難度較大，煙氣中煙塵濃度高，探頭宜堵塞。且煙氣中含有NH3，在高溫下NH3的接觸反應，將改變樣氣中NO濃度，并對探頭造成腐蝕；銨鹽的形成，易造成系統(tǒng)堵塞，并改變組分濃度；NH3遇水溶解，造成對系統(tǒng)的腐蝕，并改變樣氣組分濃度。

3 氨逃逸在氨法脫硝中的應用

3.1 解決方案

采用獨特的原位取樣式測量，將測量腔體安裝在煙道內(nèi)，利用煙氣加熱腔體，腔體溫度與煙道中煙氣溫度一致，并具有可基本忽略NH3吸附的測量腔體、高精度反射鏡和取樣過濾系統(tǒng)。在動力抽吸作用下，煙氣通過過濾器過濾后直接進入測量腔。激光發(fā)射和接收單元安裝在測量腔上，發(fā)射單元產(chǎn)生的激光入射到測量腔中，入射光束經(jīng)過前端反射鏡后沿原方向返回，反射光束通過光電探測器接收并轉化為電信號進行數(shù)據(jù)處理，測量系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

優(yōu)點：該儀表結合了原位對穿式（溫度、氣體組分不變）和傳統(tǒng)抽取式（光強信噪比高、穩(wěn)定）的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在：①測量腔安裝在煙道內(nèi)部，煙氣溫度和煙氣組分濃度不變，測量結果具有代表性；②采用濾芯對煙氣中粉塵進行過濾，激光透過率高而且光路很穩(wěn)定，測量信號信噪比高；③濾芯表面積小，NH3基本不吸附，樣氣組分不失真；④通過濾芯在煙道截面方向均勻取樣，取樣路徑僅為2cm，而且與煙氣接觸表面均采用低吸附材質(zhì)內(nèi)襯以消除NH3吸附作用；⑤由于采用了可密閉測量腔體，可實時在線進行零點和NH3濃度標定；⑥測量腔體特殊的結構設計，機械系統(tǒng)穩(wěn)定性很高，煙道震動、沖刷對測量基本沒有影響，可長期穩(wěn)定運行；⑦前端反射鏡采用特殊加工工藝，耐高溫、耐腐蝕，系統(tǒng)穩(wěn)定性高；⑧維護周期長，半年左右維護一次。

3.2 應用效果

某電廠5號爐為360MW燃煤機組，脫硝裝置使用選擇性催化還原（SCR）技術。該機組于2013年在5號機組A、B兩側煙道各安裝了一臺某進口原位對穿式氨逃逸分析儀，儀表投運后測量數(shù)據(jù)大部分時間顯示為零。

基于上述原因，2015年10月通過技改項目在進口產(chǎn)品旁邊安裝了由某公司生產(chǎn)的新型氨逃逸監(jiān)測儀表。儀表運行一段時間后，截取了30h的歷史曲線，如圖2所示。由圖2可知，新型氨逃逸率測量值隨著噴氨量與噴氨量曲線相關性比較明顯。當NH3過噴時，測量曲線才會有增大的趨勢，該儀表靈敏度低，穩(wěn)定性差。

新型氨逃逸測量數(shù)值與負荷、噴氨量、氮氧化物濃度相關性強，氨逃逸濃度與脫硝噴氨量變化趨勢吻合地很好，一般情況下氨逃逸濃度在1ppm～3ppm范圍內(nèi)，但也經(jīng)常出現(xiàn)氨逃逸率達到10ppm的情況。與此同時，進口儀表測量數(shù)據(jù)大部分時間顯示為零，只有在氨逃逸率很大的時候才有一定的趨勢，但其測量數(shù)據(jù)也不超過3ppm。

4 結語

SCR出口的煙氣高溫、高濕、高粉塵及高腐蝕，使氨逃逸量檢測難度增大。傳統(tǒng)檢測方式在取樣及傳輸過程中存在水分對微量氨的吸收等影響，使得傳統(tǒng)測量方式比較困難[2]。采用獨特的原位取樣式測量，將測量腔體安裝在煙道內(nèi)，利用煙氣加熱腔體，腔體溫度與煙道中煙氣溫度一致，并具有可基本忽略NH3吸附的測量腔體、高精度反射鏡和取樣過濾系統(tǒng)。從而徹底解決氨法脫硝工藝氨逃逸準確測量的難題。