燃煤電廠脫硝氨逃逸檢測應用現狀與分析

陳京

（國網能源和豐煤電有限公司，新疆 塔城地區 834411）

氨逃逸是燃煤電廠SCR煙氣脫硝運行的關鍵控制參數，其控制不當將會導致空預器堵塞腐蝕、煙氣阻力損失增大、氨氣吸附在飛灰中造成環境污染以及還原劑損耗影響企業效益等問題。然而在實際運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調節靈敏度等因素的影響，往往造成氨逃逸運行超標。因此，實現實時、在線、精確測量氨逃逸率，是進行脫硝裝置安全、穩定、高效運行的重要保障。

一、氨逃逸在線監測技術分析

（一）TDLAS

基于TDLAS（TunableDiodeLaserAbsorp-tionSpectroscopy）技術是當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整激光束的波長與其相對應，待測氣體遇到激光束時，會吸收激光束中相對應波長的部分能量，使其激光束衰減。被衰減的光能通過接收器進行測量，其大小與被測氣體含量成比例關系。經過信號處理及標定，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、響應速度快、靈敏度高、抗干擾能力強等特點。根據測量方式又可分為以下三類：

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

（二）催化轉換法

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

（三）化學發光法

化學發光法是利用化學反應產生的光能發射，氮氧化物等化合物吸收化學能后，被激發到激發態，再由激發態返回至基態時，以光量子的形式釋放能量，化學發光法即是通過測量化學發光強度對物質進行分析測定。樣品氣經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行分析：一部分樣氣中的NH3在750℃的不銹鋼轉化爐內全部被氧化成了NOx，然后進入煙氣分析儀測得總氮濃度；第二部分樣氣先經除氨預處理器得到不含氨的樣氣，然后進入煙氣分析儀測得總氮濃度。通過計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分子內部原子間的相互振動，不同的化學鍵或官能團，其振動能級從基態躍遷到激發態所需要的能量不同，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，紅外光源發出的光被分光器分為兩束，一束經反射到達動鏡，另一束經透射到達定鏡。兩束光分別經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動，因而經分光器分光后的兩束光形成光程差，產生干涉。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檢測器，然后通過傅里葉變換對信號進行處理，最終得到透過率或吸光度隨波數或波長的紅外吸收光譜圖。

（五）化學比色法

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，與水楊酸生成藍綠色的靛酚藍染料，根據著色深淺于700nm處比色定量測得吸收液中氨濃度，通過計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）靛酚藍分光光度法

靛酚藍分光光度法因其簡單快速準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，與水楊酸反應生成藍綠色靛酚藍染料，通過分光光度計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，精確度高的優點，其測試重點難點在取樣過程。

（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。容量法檢測下限一般為0.005mg/m3，火電廠氨逃逸標準為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準方法，離子選擇電極法具有極高準確性，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

目前大型火電機組脫硝氨逃逸在線監測大多采用原位式激光分析方法，單一測點布置方式。該儀器因其較高靈敏度和快速響應能力，便于電廠實時進行SCR反應器噴氨運行調整。通過現場照片可以看出，該方法將發射器與接收器機械固定在SCR反應器出口煙道，該布置方式便于安裝與檢修。但是儀器現場工作環境惡劣，煙氣飛灰量大，而且下游緊靠空預器，機械振動大，極易造成發射器與接收器信號對接失準，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位置，因此亦會嚴重影響檢測儀器的準確性。

四、結論

1.在線分析方法與離線分析方法各有特點，在線分析方法快速靈敏但準確度很低；離線分析方法準確度較高，但時效性較差。2.在線分析方法使用的檢測儀器受工作環境影響大，以及單測點布置方式極不利于噴氨運行調整，易導致機組長期處于高噴氨量運行，造成下游設備堵塞腐蝕。3.應建立更完善氨逃逸分析采樣方法，開發更先進氨逃逸檢測儀器儀表，如高敏度氨逃逸傳感器以及多點監測智能控制在線分析系統，使氨逃逸問題得到有效控制，在保證NOx達標排放前提下，減少氨耗量，保護下游設備，實現機組經濟、穩定、安全運行。