郁萬彬

（神華寧煤集團(tuán)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(cè)量與煙氣中NOX、SO2等污染性氣體濃度監(jiān)測(cè)技術(shù)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(yīng)。目前市場(chǎng)上氨逃逸監(jiān)測(cè)儀表測(cè)量原理大多是基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)（TDLAS）[1]。但測(cè)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(yīng)等特性），不同測(cè)量方式的儀表在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果差別極大。

1 傳統(tǒng)取樣分析方法

通過對(duì)各種氨逃逸監(jiān)測(cè)儀表的測(cè)量原理、測(cè)量方法及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，按照測(cè)量方式，目前氨逃逸監(jiān)測(cè)儀表可分為以下3類：傳統(tǒng)抽取式、原位對(duì)穿式和原位滲透式。此外，在傳統(tǒng)抽取式測(cè)量基礎(chǔ)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(cè)量。由于NH3的特殊性質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)高溫、高粉塵、高震動(dòng)的惡劣工況對(duì)測(cè)量的影響，這4種測(cè)量方式的氨逃逸監(jiān)測(cè)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(cè)量難點(diǎn)

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(fù)雜，氨逃逸測(cè)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(yīng)，將改變樣氣中NO濃度，并對(duì)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(duì)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(yīng)用

3.1 解決方案

采用獨(dú)特的原位取樣式測(cè)量，將測(cè)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(cè)量腔體、高精度反射鏡和取樣過濾系統(tǒng)。在動(dòng)力抽吸作用下，煙氣通過過濾器過濾后直接進(jìn)入測(cè)量腔。激光發(fā)射和接收單元安裝在測(cè)量腔上，發(fā)射單元產(chǎn)生的激光入射到測(cè)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(cè)器接收并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，測(cè)量系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

優(yōu)點(diǎn)：該儀表結(jié)合了原位對(duì)穿式（溫度、氣體組分不變）和傳統(tǒng)抽取式（光強(qiáng)信噪比高、穩(wěn)定）的優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：①測(cè)量腔安裝在煙道內(nèi)部，煙氣溫度和煙氣組分濃度不變，測(cè)量結(jié)果具有代表性；②采用濾芯對(duì)煙氣中粉塵進(jìn)行過濾，激光透過率高而且光路很穩(wěn)定，測(cè)量信號(hào)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(cè)量腔體，可實(shí)時(shí)在線進(jìn)行零點(diǎn)和NH3濃度標(biāo)定；⑥測(cè)量腔體特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定性很高，煙道震動(dòng)、沖刷對(duì)測(cè)量基本沒有影響，可長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)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(hù)周期長(zhǎng)，半年左右維護(hù)一次。

3.2 應(yīng)用效果

某電廠5號(hào)爐為360MW燃煤機(jī)組，脫硝裝置使用選擇性催化還原（SCR）技術(shù)。該機(jī)組于2013年在5號(hào)機(jī)組A、B兩側(cè)煙道各安裝了一臺(tái)某進(jìn)口原位對(duì)穿式氨逃逸分析儀，儀表投運(yùn)后測(cè)量數(shù)據(jù)大部分時(shí)間顯示為零。

基于上述原因，2015年10月通過技改項(xiàng)目在進(jìn)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(cè)儀表。儀表運(yùn)行一段時(shí)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(cè)量值隨著噴氨量與噴氨量曲線相關(guān)性比較明顯。當(dāng)NH3過噴時(shí)，測(cè)量曲線才會(huì)有增大的趨勢(shì)，該儀表靈敏度低，穩(wěn)定性差。

新型氨逃逸測(cè)量數(shù)值與負(fù)荷、噴氨量、氮氧化物濃度相關(guān)性強(qiáng)，氨逃逸濃度與脫硝噴氨量變化趨勢(shì)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(dá)到10ppm的情況。與此同時(shí)，進(jìn)口儀表測(cè)量數(shù)據(jù)大部分時(shí)間顯示為零，只有在氨逃逸率很大的時(shí)候才有一定的趨勢(shì)，但其測(cè)量數(shù)據(jù)也不超過3ppm。

4 結(jié)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(cè)難度增大。傳統(tǒng)檢測(cè)方式在取樣及傳輸過程中存在水分對(duì)微量氨的吸收等影響，使得傳統(tǒng)測(cè)量方式比較困難[2]。采用獨(dú)特的原位取樣式測(cè)量，將測(cè)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(cè)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(zhǔn)確測(cè)量的難題。