【摘 要】本文介紹了靖海電廠1000MW機組氨逃逸監(jiān)測裝置的原理與結構，對其運行中的常見問題進行分析，提出對設備運行環(huán)境、電源、反吹氣源的改造措施，并提出優(yōu)化DCS邏輯和強化設備管理維護的建議。

【關鍵詞】脫硝；氨逃逸監(jiān)測裝置；問題分析；優(yōu)化措施

為了減少煙囪出口氮氧化物的排放量，我廠#3、4百萬機組均設計安裝了脫硝裝置，采用向鍋爐尾部煙道噴入氨氣的選擇性催化還原脫硝工藝（SCR）。為防止脫硝噴氨過量帶來的氨氣浪費、空預器堵塞等一系列問題，我廠在脫硝出口安裝了氨逃逸監(jiān)測裝置，根據(jù)實時監(jiān)測的逃逸氨量來調整噴氨量，防止噴氨過多。然而，該裝置投運兩年多來產(chǎn)生了不少問題，本文對這些問題進行分析總結，并提出了相應的改進和優(yōu)化措施。

1 測量原理

我廠氨逃逸監(jiān)測裝置采用抽取式催化反應化學發(fā)光法。

1.1 抽取式催化反應法

將監(jiān)測裝置的取樣探頭分成NOx-NH3通道和NOx通道。NOx-NH3通道內NH3和NOx在催化劑的作用下發(fā)生反應，反應方程式為：

由上式可知，反應中NH3和NOx等量被消耗，反應后煙氣中減少的NOx的濃度和NH3的濃度相等。而NOx通道沒有催化劑，NOx不會被消耗。因此，兩個通道的NOx濃度差值正好與NH3的濃度相等。

1.2 化學發(fā)光法

該方法的原理是：讓NO與臭氧發(fā)生化學反應，對產(chǎn)生的光強度進行測量，從而間接測量出樣氣中NO的濃度。反應方程式為：

反應首先生成高能級的NO2，高能級的NO2向基態(tài)NO2跳變的過程中釋放出光子hv（紫外光）。光強度和NO2的濃度成正比。化學發(fā)光法準確度很高，可以檢測到分子的個數(shù)級別。

2 裝置結構

本裝置由取樣探頭單元、反吹裝置及伴熱管路、預處理單元、分析儀單元等部分組成（圖1）。取樣探頭抽取的樣氣，首先進入預處理單元進行處理，然后進入分析儀進行測量。反吹裝置對探頭及取樣管路進行定期反吹。

2.1 取樣探頭單元

取樣探頭由探針、過濾器、NOx通道、NOx-NH3通道、催化劑、加熱裝置等組成。探針抽取的樣氣由過濾器過濾后分為兩路：一路進入NOx-NH3通道；另一路進入NOx通道。加熱裝置將探頭加熱到最利于催化反應的350℃。

2.2 反吹裝置及伴熱管路

探頭和預處理單元之間的管路采用伴熱管線，通過電阻絲將管路加熱至150℃，防止管路內的水蒸氣冷凝引起堵塞。為防止探頭過濾器及管路積灰堵塞，設置反吹裝置進行反吹清洗。氣源采用電廠儀用壓縮空氣，由PLC控制反吹管路電磁閥實現(xiàn)定期反吹。

2.3 預處理單元

預處理單元對樣氣進行除水、SO3等處理并穩(wěn)定樣氣流量。NOx通道和NOx-NH3通道的兩路樣氣分別經(jīng)過一級冷凝器、驅霧器、轉化器、過濾器、流量計、針型閥、采樣泵和二級冷凝器進行預處理。驅霧器吸收樣氣中SO3產(chǎn)生的酸霧，轉化器將樣氣中的NO2全部轉化為NO。樣氣流量控制在1.5±0.25L/min的范圍內。

2.4 分析儀單元

該單元由臭氧發(fā)生器、O2分析儀、標準氣瓶、NO分析儀等組成。臭氧發(fā)生器產(chǎn)生并提供用于化學發(fā)光反應的臭氧。O2分析儀測量樣氣中的O2含量。標準氣瓶用于分析儀的量程校準和零點校準。NO分析儀采用交替流動方式，讓NOx通道樣氣、NOx-NH3通道樣氣、參比氣（N2）交替進入同一個檢測池，被同一個光源檢測器檢測。與采用兩個檢測池分別檢測樣氣和參比氣的方式相比，本方式從理論上消除了儀器的零點漂移和系統(tǒng)誤差。

3 運行中存在的問題

3.1 設備運行環(huán)境差

鍋爐上用于安裝分析儀的分析小間，周邊環(huán)境溫度和濕度比較高，分析儀本身發(fā)熱量也非常大。該房間內只配置一臺壁掛式空調，沒有設置除濕機，不能滿足儀器的溫濕度要求。

3.2 電源單一不可靠

氨逃逸監(jiān)測裝置是后來增加的系統(tǒng)，機組規(guī)劃設計之初沒有預留專門的供電回路。裝置安裝時從附近的檢修電源箱引一路電源為其供電。檢修電源箱沒有設置雙路電源，導致氨逃逸監(jiān)測裝置存在隨時斷電的風險。此外，當380V檢修段上突然有大功率負載啟動時，會造成該段母線電壓瞬時大幅下降，影響氨逃逸監(jiān)測裝置正常工作。

3.3 反吹用氣源不合要求

反吹的目的是清除探頭上積聚的粉塵，要求壓縮空氣干燥無水無雜質，而且壓力盡量高（不超過0.97MPa）。而空壓機干燥器的處理能力有限，壓縮空氣含有一定的水分。反吹裝置上的壓縮空氣過濾器只能人工排水，經(jīng)常由于排水不及時造成探頭過濾器和樣氣管路粘灰堵塞。此外，空壓機至反吹裝置的管路很長，壓縮空氣存在較大的壓降，導致反吹效果不好。

3.4 噴氨過量時NH3測不準

如果脫硝系統(tǒng)運行中噴氨過量，脫硝率太高，造成出口煙氣中NOx的濃度小于逃逸的NH3濃度。此時沒有足夠的NOx與NH3發(fā)生反應，NOx-NH3通道內減少的NOx量小于實際的NH3量，測得的NH3值小于實際值。然而，在實際生產(chǎn)過程中，當發(fā)生噴氨系統(tǒng)流量計不準、噴氨門調節(jié)不好或機組大幅降負荷等情況，噴氨量常常會大于實際需要量。

3.5 探頭及樣氣管路極易堵塞

運行中經(jīng)常出現(xiàn)樣氣流量過小甚至為零的現(xiàn)象，這些往往是由探頭濾芯嚴重堵塞或者取樣管路堵塞造成的。進一步分析發(fā)現(xiàn)，引起探頭及樣氣管路堵塞的原因主要有：壓縮空氣反吹效果不好；管路加熱裝置偶爾不工作導致管路中水蒸氣凝結；探頭及管路定期清理維護不及時。

4 優(yōu)化措施

4.1 改善設備運行環(huán)境

分析儀屬于精密電子元件，對溫度、濕度等環(huán)境條件要求高（一般溫度為15～28℃，濕度為40%～70%）。因此，在分析小間配置2臺空調、1臺工業(yè)用除濕機，在分析儀機柜內安裝溫度、濕度儀，并將溫濕度信號送至DCS畫面，實現(xiàn)溫濕度在線遠程實時監(jiān)視。

4.2 優(yōu)化電源回路配置

為提高電源供電可靠性，改用雙路電源冗余布置，并配置自動切換開關，當一路停電時自動切換至另一路供電。兩路電源分別取自380V鍋爐A段和B段。此外，在供電系統(tǒng)中增加一臺UPS裝置，連接外置蓄電池，提高電源品質，同時在外部交流電全部失去后仍能對裝置進行2小時供電。

4.3 改造壓縮空氣反吹裝置

針對壓縮空氣不干燥且存在壓降的問題，我們在反吹管路上加裝儲氣罐并設置自動排水電磁閥（圖2）。儲氣罐起到穩(wěn)定壓縮空氣壓力的作用。排水電磁閥由PLC控制，在每次探頭及管路反吹前首先打開儲氣罐排水電磁閥排水3分鐘。排水電磁閥關閉后，再進行吹掃，從而確保壓縮空氣干燥，防止探頭過濾器或者取樣管路積灰堵塞。

4.4 增加噴氨過量報警信號

根據(jù)裝置的測量原理，對出口煙氣中NOx濃度、實際NH3濃度和測量NH3濃度之間的關系進行分析，得出如下結論：①當實際NH3濃度

4.5 對重要參數(shù)進行遠程監(jiān)視

將取樣探頭加熱溫度、伴熱管加熱溫度、冷凝器溫度等重要參數(shù)分別以4～20mA信號送至DCS系統(tǒng)，進行遠程監(jiān)視和分析。根據(jù)這些溫度信號判斷探頭加熱裝置、管路加熱裝置和冷凝器是否工作正常，一旦發(fā)現(xiàn)異常立即采取措施，防止水蒸氣凝結造成堵塞。

4.6 強化設備管理維護

通過設備的精細化管理，及時掌握設備運行健康狀況，盡早發(fā)現(xiàn)并解決設備存在的隱患，減少設備故障率，從而確保設備長期健康穩(wěn)定運行。具體措施如下：

（1）完善設備臺賬，加強易耗件的備品備件管理，做好更換備件記錄；

（2）每天組織維護人員對設備進行全方位的巡檢，發(fā)現(xiàn)問題盡快處理；

（3）每月定期對取樣探頭過濾器進行清理，每月對分析儀進行一次人工零點校驗和量程校驗，并做好相關記錄；

（4）每周對設備健康狀況進行分析，對設備出現(xiàn)過的異常及故障情況進行分析、總結并記錄。

5 結語

逃逸氨量是鍋爐運行的重要參數(shù)之一，它測量的準確性及精度直接影響鍋爐脫硝系統(tǒng)和空預器運行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。針對氨逃逸監(jiān)測裝置運行過程中出現(xiàn)的問題進行改造和優(yōu)化后，其故障情況大幅減少。我們需要對氨逃逸監(jiān)測裝置出現(xiàn)的問題繼續(xù)分析總結，不斷改進和優(yōu)化，保證其長期穩(wěn)定工作。

【參考文獻】

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[責任編輯：薛俊歌]