煙氣脫硝在線連續監測系統應用探索

阿不都可力木·阿不都拉，黃立華

（克拉瑪依石化分公司，新疆 克拉瑪依 834003）

煙氣脫硝在線連續監測系統應用探索

阿不都可力木·阿不都拉，黃立華

（克拉瑪依石化分公司，新疆 克拉瑪依 834003）

脫硝在線連續監測系統與脫硫在線監測系統相比，脫硝裝置在電除塵（或袋除塵）裝置之前，而脫硫裝置在除塵裝置之后。由于安裝位置的前移，脫硝CEMS系統運行環境將比脫硫CEMS系統更為惡劣，脫硝裝置將面臨著高溫、高粉塵、高負壓等一系列問題。本文結合脫硝裝置工況及有關環保標準，提出了脫硝CEMS系統對設備的要求以及設備維護中的問題。

煙氣脫硝;CEMS;設備選型;運營維護

1 前言

國家“十二五”期間將煙氣脫硝項目作為火電廠的一個強制性項目，并將其納入環保監測項目。煙塵煙氣在線監測系統反映了煙塵煙氣處理裝置運行的效果，也是環保部門對排放企業監督管理的一個必要手段。無論是采用選擇性催化還原法還是選擇性非催化還原法脫硝，都是利用還原劑（尿素或液氨）與煙氣中的氮氧化物（NOx）發生化學反應，生成氮氣和水，達到煙氣脫硝的目的。

煙塵煙氣連續在線監控系統（CEMS）采集排放煙氣的溫度、壓力、濕度、含氧量后，將煙氣污染物的濃度換算成標準干煙氣狀態和過剩空氣系數下氣態污染物濃度。系統將采集的數據進行處理，按相關標準要求的數據格式將顆粒物濃度、氣態污染物濃度以及相關參數上傳環保部門。CEMS系統由顆粒物監測子系統、氣態污染物監測子系統、煙氣參數監測子系統以及數據處理子系統組成，各部分功能如圖1所示。

圖1 CEMS系統組成及各子系統的功能

2 脫硝裝置與脫硫裝置的CEMS系統運行工況對比

以選擇性催化還原法脫硝（SCR）為例，鍋爐燃燒后產生的煙氣經過省煤器后進入SCR反應器，含塵煙氣經過與還原劑充分反應后，進入空氣預熱器進行熱交換后。進入除塵裝置，除塵后的煙氣進入脫硫裝置進行濕法脫硫，完成了脫硝、除塵和脫硫后的潔凈煙氣最終排放到大氣中。脫硝系統流程如圖2所示。

圖2 脫硝系統流程圖

脫硝裝置較原有的脫硫裝置安裝位置前移了，由于安裝位置的不同，脫硝裝置的工況將與脫硫裝置大為不同。工況的變化也給煙氣脫硝裝置的CEMS系統帶來很多問題。脫硝與脫硫CEMS系統運行工況對比分析如下表所示。

脫硝與脫硫CEMS系統運行工況對比表

3 脫硝裝置CEMS對設備的要求

煙氣進入分析儀進行分析前必須經過采樣處理，無論采取抽取法采樣還是稀釋法采樣，脫硝的CEMS系統都將要面臨脫硫CEMS系統不曾出現的難題。

3.1 高煙塵帶來的堵塞問題

在抽取法采樣過程中，為了將樣氣采集到分析儀進行分析。在取樣時首先要對樣氣進行過濾，防止顆粒物進入采樣管造成采樣管堵塞，一旦堵塞，處理起來的難度就會很高。由于脫硝在煙氣除塵之前進行，樣氣中的顆粒物濃度高達10～20g/m3，因而解決好過濾器的堵塞和清理將成為一個大問題。同樣，在測量煙氣流速時，也要考慮皮托管的堵塞問題。但通過選擇過濾器和皮托管反吹系統的反吹壓力和反吹頻率能否有效地解決上述問題，尚值得研究。

3.2 高負壓對采樣泵的要求

樣氣是通過采樣泵抽真空將其送入分析儀進行處理的，脫硝裝置CEMS系統需要在脫硝前后分別進行采樣，由于省煤器和空預器出口都是負壓，壓力約為-3000Pa，考慮到樣氣要經過采樣管進行遠距離傳輸，以及到分析柜后的一系列預處理，采樣泵的抽氣能力要遠高于這個值，才能將樣氣抽到分析儀中進行分析。這就對采樣泵的功率和系統密封性提出了要求。

3.3 高溫對采樣設備以及傳感器的要求

脫硫裝置脫硫前的煙氣溫度約為150℃，脫硫后的煙氣溫度約在80℃。但是在脫硝裝置前后煙氣的溫度在500℃左右。如果采取與脫硫CEMS相同的測量方法，就要考慮采樣探頭、采樣管線、皮托管、氧化鋯、溫度傳感器耐高溫的能力，保證其在高溫環境下的工作能力。

3.4 腐蝕變形

脫硝過程中的煙氣含有大量水蒸氣、NO、NO2、NH3和粉塵等。煙氣在反應過程中可能生成酸或者堿以及強酸弱堿鹽。皮托管、氧化鋯、熱電阻、采樣探頭都置于煙道內，同時煙道內的氣體具有一定的速度和壓力，這些都將會導致傳感器的變形和腐蝕，特別是皮托管。皮托管作為精密設備測量煙氣流速，對安裝精度要求很高，一旦變形將導致系統測量失敗。

3.5 分析傳感器的量程以及檢出限的要求

對于燃煤鍋爐，脫硝前氮氧化物的濃度在600～1200mg/m3，而《火電廠煙氣脫硝工程技術規范要求》（HJ 562-2010）在催化劑最大裝入量時脫硝效率不低于80%，即脫硝處理后的氮氧化物濃度應該在120～240mg/m3，同時為防止脫硝過程中還原劑NH3的逃逸造成二次污染，以及生成銨鹽腐蝕下游設備，新增加了對逃逸氨的檢測，逃逸氨的濃度應低于2.5mg/m3，這就意味著對于脫硝前后氮氧化物的檢測要求傳感器具有較大的量程，以及較低的檢出限，才能保證脫硝前高濃度氮氧化物檢測的準確性，以及脫硝后低濃度的氮氧化物檢測的準確性。逃逸氨的檢測對檢測限要求則更高，否則無法滿足《火電廠煙氣脫硝工程技術規范》（HJ 562-2010）對逃逸氨的檢測要求。

4 結語

煙氣脫硝在線監測系統是個比較新的系統，整個行業還處于發展階段。煙氣脫硝在線監測系統結構復雜，運行環境惡劣，維護工作量大。CEMS系統的運營維護一方面對設備提出了很高的要求，另一方面由于脫硝在線監測系統涉及多個學科的專業知識，需要大量專業技術人員作好定期維護。

[1]HJ562-2010，火電廠煙氣脫硝工程技術規范：選擇性催化還原法[S].

[2]HJ563-2010，火電廠煙氣脫硝工程技術規范：選擇性催化還原法[S].

[3]張潔，張楊.燃煤電站SCR煙氣脫硝工程技術關鍵問題研究[J].電力科技與環保，2010，26（2）：38-41.

[4]王瑞軍，白云輝，等.煙氣脫硝對鍋爐運行的影響[J].云南電力技術，2011，39（2）：70，75.

[5]滕恩江.煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理[M].北京：化學工業出版社，2008，80-98.

[6]李紹明，張鐵峰.石化加熱爐煙氣脫硝技術應用探索[J].煉油技術與工程，2011，41（7）:1-4.

Exploration on Continuous Emission Monitoring System On-line of Flue Gas Denitration

Abudukelimu-ABUDULA, HUANG Li-hua
(CNPC Karamay Petrochemical Company, Karamay Xinjiang 834003, China)

The maintenance of continuous emission monitoring system of denitration is much more difficult to the system of desulphurization. The CEMS of denitration will suffer from the problems, such as high temperature, high dust, high negative pressure and so on. This paper proposes the requirements for equipment. of the CEMS of denitration, according. to the condition of denitration system and the environmental standards.

denitration; CEMS; equipment selection; operation and maintenance

X84

A

1006-5377（2012）02-0023-03