脫硝系統氨逃逸離線測量方法

徐成 謝興星(大唐南京環保科技有限責任公司， 江蘇 南京 211111)

脫硝系統氨逃逸離線測量方法

徐成 謝興星(大唐南京環保科技有限責任公司， 江蘇 南京 211111)

為減少污染排放、降低空氣預熱器設備腐蝕和堵塞風險，脫硝系統對氨逃逸有嚴格規定。通過在線測試結果作為相對變化趨勢，結合定期離線測量結果可對實際的氨逃逸濃度進行準確測量。本文對煙氣脫硝系統氨逃逸離線測量方法，包括靛酚藍分光光度法、離子選擇電極法、納氏試劑分光光度法、離子色譜法等進行了簡要論述。

脫硝; 氨逃逸; 離線; 檢測

0 引言

國內通常選用選擇性催化還原法(SCR)和選擇性非催化還原法(SNCR)脫硝工藝控制燃煤電廠NOX的排放[1]。脫硝系統內大部分還原劑氨會與煙氣中NOX進行還原反應，也有一部分氧化成NOX，而一部分氨不發生還原反應或氧化反應而逃逸出去，產生了氨的逃逸[2]。在工況變動時，氣流分層、氨或NOX的分布不當或SCR催化劑長時間使用催化效率降低都會導致氨逃逸上升。逃逸的氨到達煙道尾部，可能會造成以下幾種問題[3]：①排放到大氣環境中的氨會造成環境的二次污染。②注入過量氨時，會造成SCR催化劑的腐蝕，縮短催化劑壽命。③逃逸的氨會發生副反應，生成的NH4HSO4造成下游設備空氣預熱器壓損增加，甚至阻塞管道。④氨富集在飛灰中，影響飛灰品質。脫硝系統中，氨的注入量既要保證提供足夠的還原劑，又要避免氨的逃逸過大，影響運行的安全性和經濟性。因此，控制好氨的注入量和氨逃逸具有重要意義。DL/T260—2012《燃煤電廠煙氣脫硝裝置性能驗收試驗規范中》明確規定氨逃逸濃度為一項重要的性能考核指標，必須對氨逃逸濃度進行嚴格的監測和控制[4]。目前，我國已建、在建和科研設計中的氨逃逸濃度一般要求不超過3ppm。

隨著環保標準的提升以及氣體檢測技術的發展，很多領域對氣體測量儀器的要求越來越高，特別是在痕量氣體檢測方面，需要更高的測量精度。脫硝系統氨逃逸量進行準確、靈敏、快速檢測十分重要。不僅能減少污染排放、降低空氣預熱器設備腐蝕和堵塞風險、減少脫硝還原劑用量等，而且能指導運行人員優化調整噴氨濃度場，對降低SCR裝置出口氨逃逸分布的不均勻性和絕對量具有重要的現實意義。目前，國內外用于煙氣脫硝系統氨逃逸檢測的方法主要可以分離線測量和在線分析法。離線測量主要為化學分析法、電化學分析法和離子色譜分析法等[5]。在線分析法大致又可分為3類：抽取法、激光法和稀釋法。由于受粉塵、振動等現場條件的制約，在線氨逃逸偏差較大，測試結果僅能作為相對變化趨勢的參考，而實際的氨逃逸濃度往往仍依賴于定期進行手工離線測量[6]。

1 氨逃逸離線測量方法

1.1 靛酚藍分光光度法[7-9]

圖1 煙氣中氨逃逸采集裝置

靛酚藍分光光度法的分析原理：煙氣中的氨被稀硫酸吸收液吸收生成硫酸銨，采集裝置如圖1所示。在亞硝基鐵氰化鈉及次氯酸鈉的存在下，與水楊酸生成藍綠色靛酚藍染料，根據著色深淺，比色定量。本方法檢出限為0．01-2mg/m3。靛酚藍分光光度法為DL/T260—2012《燃煤電廠煙氣脫硝裝置性能驗收試驗規范中》附錄B(資料性附錄)中給出的煙氣中氨逃逸濃度的測定方法，而且靛酚藍分光光度法也是測量空氣中NH3的仲裁方法。靛酚藍分光光度法對采樣溫度、測試時間等特性的要求較高，但具有操作便捷、精度高等優點，適合于現場實驗室分析。1.2 納氏試劑分光光度法[10]

納氏分光光度法的分析原理：煙氣中的氨被稀硫酸吸收液吸收后，與納氏試劑作用生成黃色化合物，根據顏色深淺，比色定量。本方法檢出限為0．4～4mg/m3。納氏分光光度法具有操作簡便、測試快速等優點。但是，在納氏試劑中含有易揮發、對人體有害的碘化汞，需配備廢液處理能力。另外，在煙氣中氨逃逸濃度的測定過程中，在水溶液中NH3與NH4+可相互轉化，顯色條件苛刻，受溶液pH的影響誤差較大。因此不常用納氏試劑分光光度法測定脫硝系統中氨逃逸濃度。

1.3 離子選擇電極法[9，11]

離子選擇電極法工作原理：氨氣敏電極為一種復合電極，以pH玻璃電極為指示電極，以銀-氯化銀電極為參比電極，此電極被置于盛有0．1mol/L氯化銨內充液的塑料套管中，管底用一張微孔疏水薄膜與試液隔開，并使透氣膜與pH玻璃電極間有一層很薄的液膜。當測定由稀硫酸吸收液所吸收的煙氣中的氨時，借加入強堿離子調節劑，使銨鹽轉化為氨，由擴散作用通過透氣膜(水和其他離子均不能通過透氣膜)，使氯化銨電解液膜層內NH4+=NH3+H+的反應向左移動，引起氫離子濃度改變，由pH玻璃電極測得其變化。在恒定的離子強度下，測得的電極電位與氨濃度的對數呈線性關系。因此，可從測得的電位值計算吸收液中氨的含量，從而折算出煙氣中氨逃逸濃度。本方法檢出限為0．01-17000ppm。離子選擇電極法具有測量快速、準確、操作容易及所需試劑少等優點。隨著電極的更新換代，測量精度逐步提高。

1.4 離子色譜法[12]

離子色譜法的原理是煙氣中的氨被稀硫酸吸收液吸收后生成的硫酸銨溶液，溶液中的NH4+用離子色譜法定量分析。溶液采用陽離子分析柱進行分離，采樣抑制型電導檢測離子色譜法檢測，以NH4+的保留時間定量，根據峰面積或峰高定量出氨的含量。本方法檢出下限為0．04ppm。離子色譜法測定氨具有快速簡單、靈敏度高、準確度高、重復性好等優點，但是離子色譜儀比較昂貴，不便于攜帶。因此，此方法不便于脫硝系統進行現場檢測，而高校、電力科學研究院等科研機構和專業檢測機構實驗室精確檢測中有較好應用前景。

1.5 其他分析方法[13-14]

通過分析燃煤鍋爐飛灰中的氨含量來也可以用來折算脫硝系統的氨逃逸濃度。分析過程為：

(1)通過采集電除塵器第一電場灰斗內的飛灰，得到待測樣品。

(2)將待測樣品溶于某溶液，得到待測樣品溶液。

(3)通過離子色譜法或離子選擇電極法測定溶液中的氨濃度，從而折算得出脫硝系統的氨逃逸濃度。本方法簡單實用，灰樣氨含量測試方法操作簡單，對分析人員與設備沒有特殊限制。然而該方法的難點在于如何保證收集到的飛灰樣品具有代表性，以及如何確定鍋爐燃煤煤質、飛灰性質、煙溫等影響因素對測試結果的影響，因此還需進一步優化和改進。

2 結語

目前國內外用于煙氣脫硝系統氨逃逸離線測量方法主要包括靛酚藍分光光度法、納氏試劑分光光度法、離子選擇電極法和離子色譜法等。其中，靛酚藍分光光度法和離子選擇電極法具有快速測量、操作便捷等優點，適用于電廠現場分析。而離子色譜法測定氨具有靈敏度高、準確度高、重復性好等優點，適用于檢測和科研機構進行精確測量。

[1]環境保護部,國家質量監督檢驗檢疫總局.火電廠大氣污染物排放標準[S].2015.

[2]西安熱工研究院.火電廠SCR煙氣脫硝技術[M].北京:中國電力出版社,2013.

[3]朱衛東.火電廠煙氣脫硫脫硝監測分析及氨逃逸量檢測[J].分析儀器，2010,1:88-94.

[4]DL/T260—2012燃煤電廠煙氣脫硝裝置性能驗收試驗規范[S].

[5]康璽,吳華成,路璐，等.脫硝氨逃逸濃度監測技術分析[J].華北電力技術，2015,1:54-57.

[6]宋博,李合起,寧旭.火電廠NOX減排與氨逃逸檢測技術淺析[J].環境保護與循環經濟，2015,3:57-62.

[7]GB/T18204.25—2000公共場所空氣中氨測定方法[S].

[8]謝林靈，姚建陽.靛酚藍分光光度法測定室內空氣中氨含量的應用研究[J].工程質量，2008，8(A):52－54.

[9]潘棟,牛國平,丁嘉毅.火電廠SCR脫硝裝置氨逃逸測試方法對比研究[J].中國電力，2014,47(9):149-152.

[10]GBZ/T160．29—2004，氨的納氏試劑分光光度法[S]．

[11]GB/T 14669—1993，空氣質量氨的測定離子選擇電極法[S]．

[12]YC/T 377—2010，卷煙主流煙氣中氨的測定離子色譜法[S]．

[13]應波，李淑敏，岳銀玲.離子色譜法測定空氣中的氨[J].中國衛生檢驗雜志，2006，16(1):64-65．

[14]曹志勇，金東春，吳芳芳，等.一種煙氣脫硝系統氨逃逸的檢測方法:中國，201310085119．9[P]，2013-07-17．

The Off-line Analysis Methods on Ammonia Slip Detection in De-nitration of Power Plant

Xu Cheng, Xie Xing-xing,(Datang Nanjing Environmental Protection Technology Co., Ltd., Nanjing 211111, China)

In order to reduce the emission of pollutants, control the corrosion and the blocking on the cold section of the air preheater caused by NH4HSO4 in the fue gas, the specifcations on ammonia slip are quite strict for the de-nitration equipments.The accurate measurement of ammonia slip was relied by on-line measurement results as a relative change trend and the offline measurement results on a regular basis for the actual concentration.The off-line analysis methods includes indophenol bluespectrophotometry method, ion selective electrode method，Nessler’s reagent spectrophotometric method, and ion chromatographymethod were discussed．

de-nitration; ammonia slip; off-line analysis; measurement

徐成，男，本科，研究方向為脫硝催化劑檢測。