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發生反應。目前市場上氨逃逸監測儀表測量原理大多是基于可調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場應用效果差別極大。

1 傳統取樣分析方法

通過對各種氨逃逸監測儀表的測量原理、測量方法及其優缺點進行分析，按照測量方式，目前氨逃逸監測儀表可分為以下3類：傳統抽取式、原位對穿式和原位滲透式。此外，在傳統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的特殊性質和現場高溫、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，易造成系統堵塞，并改變組分濃度；NH3遇水溶解，造成對系統的腐蝕，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，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。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。激光發射和接收單元安裝在測量腔上，發射單元產生的激光入射到測量腔中，入射光束經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據處理，測量系統示意圖如圖1所示。

優點：該儀表結合了原位對穿式（溫度、氣體組分不變）和傳統抽取式（光強信噪比高、穩定）的優點，主要表現在：①測量腔安裝在煙道內部，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內襯以消除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，機械系統穩定性很高，煙道震動、沖刷對測量基本沒有影響，可長期穩定運行；⑦前端反射鏡采用特殊加工工藝，耐高溫、耐腐蝕，系統穩定性高；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，儀表投運后測量數據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品旁邊安裝了由某公司生產的新型氨逃逸監測儀表。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，穩定性差。

新型氨逃逸測量數值與負荷、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，但也經常出現氨逃逸率達到10ppm的情況。與此同時，進口儀表測量數據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，但其測量數據也不超過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，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。從而徹底解決氨法脫硝工藝氨逃逸準確測量的難題。