原位式氨逃逸在氨法脱硝中的应用

郁万彬

（神华宁煤集团烯烃一分公司 仪表车间，银川 750411）

0 引言

脱硝出口氨逃逸率的测量与烟气中NOX、SO2等污染性气体浓度监测技术相比，要困难得多，主要原因是逃逸氨浓度极低、极易吸附、低温易与SO3发生反应。目前市场上氨逃逸监测仪表测量原理大多是基于可调谐二极管激光吸收光谱技术（TDLAS）[1]。但测量方式存在很大的差异，由于电厂环境恶劣以及氨逃逸的特殊性（浓度低、易吸附和反应等特性），不同测量方式的仪表在现场应用效果差别极大。

1 传统取样分析方法

通过对各种氨逃逸监测仪表的测量原理、测量方法及其优缺点进行分析，按照测量方式，目前氨逃逸监测仪表可分为以下3类：传统抽取式、原位对穿式和原位渗透式。此外，在传统抽取式测量基础上取消了伴热管线来尽量减少NH3的吸附，并命名为伪原位式测量。由于NH3的特殊性质和现场高温、高粉尘、高震动的恶劣工况对测量的影响，这4种测量方式的氨逃逸监测仪表都存在弊端。

图1 新型氨逃逸仪表Fig.1 New ammonia escape meter

图2 历史曲线Fig.2 Historical curve

2 氨逃逸在氨法脱硝中的测量难点

电厂SCR装置位于锅炉之后除尘器之前，因而在此装置烟气成分复杂，氨逃逸测量难度较大，烟气中烟尘浓度高，探头宜堵塞。且烟气中含有NH3，在高温下NH3的接触反应，将改变样气中NO浓度，并对探头造成腐蚀；铵盐的形成，易造成系统堵塞，并改变组分浓度；NH3遇水溶解，造成对系统的腐蚀，并改变样气组分浓度。

3 氨逃逸在氨法脱硝中的应用

3.1 解决方案

采用独特的原位取样式测量，将测量腔体安装在烟道内，利用烟气加热腔体，腔体温度与烟道中烟气温度一致，并具有可基本忽略NH3吸附的测量腔体、高精度反射镜和取样过滤系统。在动力抽吸作用下，烟气通过过滤器过滤后直接进入测量腔。激光发射和接收单元安装在测量腔上，发射单元产生的激光入射到测量腔中，入射光束经过前端反射镜后沿原方向返回，反射光束通过光电探测器接收并转化为电信号进行数据处理，测量系统示意图如图1所示。

优点：该仪表结合了原位对穿式（温度、气体组分不变）和传统抽取式（光强信噪比高、稳定）的优点，主要表现在：①测量腔安装在烟道内部，烟气温度和烟气组分浓度不变，测量结果具有代表性；②采用滤芯对烟气中粉尘进行过滤，激光透过率高而且光路很稳定，测量信号信噪比高；③滤芯表面积小，NH3基本不吸附，样气组分不失真；④通过滤芯在烟道截面方向均匀取样，取样路径仅为2cm，而且与烟气接触表面均采用低吸附材质内衬以消除NH3吸附作用；⑤由于采用了可密闭测量腔体，可实时在线进行零点和NH3浓度标定；⑥测量腔体特殊的结构设计，机械系统稳定性很高，烟道震动、冲刷对测量基本没有影响，可长期稳定运行；⑦前端反射镜采用特殊加工工艺，耐高温、耐腐蚀，系统稳定性高；⑧维护周期长，半年左右维护一次。

3.2 应用效果

某电厂5号炉为360MW燃煤机组，脱硝装置使用选择性催化还原（SCR）技术。该机组于2013年在5号机组A、B两侧烟道各安装了一台某进口原位对穿式氨逃逸分析仪，仪表投运后测量数据大部分时间显示为零。

基于上述原因，2015年10月通过技改项目在进口产品旁边安装了由某公司生产的新型氨逃逸监测仪表。仪表运行一段时间后，截取了30h的历史曲线，如图2所示。由图2可知，新型氨逃逸率测量值随着喷氨量与喷氨量曲线相关性比较明显。当NH3过喷时，测量曲线才会有增大的趋势，该仪表灵敏度低，稳定性差。

新型氨逃逸测量数值与负荷、喷氨量、氮氧化物浓度相关性强，氨逃逸浓度与脱硝喷氨量变化趋势吻合地很好，一般情况下氨逃逸浓度在1ppm～3ppm范围内，但也经常出现氨逃逸率达到10ppm的情况。与此同时，进口仪表测量数据大部分时间显示为零，只有在氨逃逸率很大的时候才有一定的趋势，但其测量数据也不超过3ppm。

4 结语

SCR出口的烟气高温、高湿、高粉尘及高腐蚀，使氨逃逸量检测难度增大。传统检测方式在取样及传输过程中存在水分对微量氨的吸收等影响，使得传统测量方式比较困难[2]。采用独特的原位取样式测量，将测量腔体安装在烟道内，利用烟气加热腔体，腔体温度与烟道中烟气温度一致，并具有可基本忽略NH3吸附的测量腔体、高精度反射镜和取样过滤系统。从而彻底解决氨法脱硝工艺氨逃逸准确测量的难题。