淺談脫硝過程中氨逃逸檢測的方法及影響測量精度的因素

王飛

【摘 要】選擇性催化還原法（SCR）消除煙氣中的氮氧化物是目前國內應用范圍最廣泛、脫硝效率最高的燃煤脫硝技術。SCR脫硝催化劑在整個脫硝過程中扮演著至關重要的作用。一方面，合理地設計、運行SCR脫硝裝置，可以在比較經濟的前提下得到較好的脫硝效率，達到保護環境的目的；另一方面，SCR催化劑隨著脫硝裝置運行時間增長，催化劑催化性能減少，去除氮氧化物的能力逐漸變差，研究催化劑的失活原因并對失活催化劑再生處理，可以為企業的運行節省大量資金，對環境保護也有重大的意義。

【Abstract】Selective catalytic reduction （SCR） elimination of nitrogen oxide in flue gas is the most widely used and most efficient coal denitration technology in China. SCR denitration catalyst plays an important role in the whole denitration process. On the one hand， reasonable design and operation of SCR denitration device can get good denitrification efficiency and achieve the purpose of protect the environment under the premise of low cost； on the other hand， with the growth of running time of SCR catalyst removal denitration device， the catalytic performance of the catalyst decreased， and the ability to remove nitrogen oxides gradually deteriorated. So， research on the causes of the inactivation of catalysts and the regeneration treatment of the inactive catalyst can save a lot of money for the operation of the enterprise， and also have great significance for environmental protection.

【關鍵詞】火力發電廠；煙氣脫銷；氨逃逸檢測

【Keywords】 thermal power plant； flue gas out of stock； ammonia escape test

【中圖分類號】X773 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）09-0159-02

1 脫硝SCR中監測并控制氨逃逸意義

1.1 控制脫硝系統的經濟效益

過多的氨逃逸將會增加電廠運行成本，一般要求氨逃逸小于3ppm。

1.2 防止氨逃逸對后續系統造成影響

氨介質比較容易和煙氣中的其它物質反應生成NH4HSO4等黏性物質，會粘附到脫硝系統后續的換熱面上，影響換熱效果和縮短空氣預熱器檢修周期。

1.3 監視脫硝催化劑的失效點

脫硝催化劑隨著運行時間的增加，會出現中毒、燒結、集灰等情況，導致脫銷效率逐漸下降，通過對氨逃逸的監測可以使電廠及時了解催化劑的失效點，采取相應措施[1]。

2 國內外氨逃逸監測技術分類

2.1 在線式

①對光激光法，典型產品：挪威NEO、加拿大Unisearch、德國西門子、英國仕富梅、日本橫河。

②直插激光法，典型產品：德國西克麥哈克。

③直插紫外差分法，典型產品：丹麥格林。

2.2 抽取式

①稀釋催化化學發光法，典型產品：日本賽默飛世爾。

②直接催化化學發光法，典型產品：日本Horiba。

3 國內氨逃逸監測技術的使用現狀

3.1 工況條件介紹

SCR出口的煙氣高溫（250～400℃）、高粉塵（通常為20～50g/Nm3）、高腐蝕、高黏結（硫酸氫銨）以及溫差引起的煙道變形大、工況振源多，使痕量氨監測難度很大。

3.2 監測方法簡介

3.2.1 在線式

采用監測系統的發射和接收設備都安裝在煙道上，直接對煙道內的煙氣進行光學分析。無需采樣直接測量氨濃度，分析數據連續及時，同時沒有樣氣取樣及傳輸帶來的影響，也不存在NH3轉換器的轉換效率問題。在線校準難度大[2]。

3.2.2抽取式

采用將煙道內煙氣抽取出來，經催化反應將NH3先轉化為NO，通過化學熒光分析法檢測微量NO，再轉換成氨的測量值，消除了工況因素的干擾。存在NH3轉換器的轉換效率問題。

各方法的技術各有所長，在實驗室條件下也都可以滿足精度要求。但由于SCR工況的惡劣性，使得各方法在工況下使用過程中的信噪比卻各不相同，實際測量精度產生差異。

3.3 工程現場實例

在線式測量運行曲線

（氨逃逸（0～20ppm）與噴氨量（0～100%））

從曲線可以看出：在線式在脫硝率和氨投入量減小或增大時，氨逃逸值數值變化不明顯，檢測的氨逃逸值與各種參數沒有良好的趨勢匹配。

4 干擾來源的探討endprint

4.1 在線式干擾探討

4.1.1 高粉塵的干擾

SCR煙氣中含有巨量的灰塵，通常在20g/m3～50g/m3，發射光經煙道內粉塵反射或散射進入激光器的諧振腔引起的光反饋噪聲，并且高粉塵阻擋了發射光的穿透，使得進入接收端的信號過于微弱，在衡量NH3濃度分析條件下，造成過低的信噪比[3]。

4.1.2 溫度不穩定干擾

煙道的直徑很大，一般為 6～12m左右。高溫運行下，溫差巨大使得煙道變形大，導致對穿焊接的發射和接收端的光路發生移角錯位（實踐應用中低溫和高溫情況下法蘭錯位達到2～3cm），影響最終接收端信號的接收，甚至無法接收到光源信號。

4.1.3 機械振動

氨逃逸監測設備一般安裝在稀釋風機附近，并且催化劑的定期吹灰，現場過多的振動源將振動傳遞到煙道壁面，最終引起氨逃逸設備的振動，影響對光以及光學設備的穩定，導致氨逃逸監測設備的準確性下降甚至失真。

4.2 抽取式干擾探討

4.2.1 化學反應干擾

存在催化轉換器轉換效率問題，從而造成NH3實測值小于真實值。

4.2.2 樣氣吸附干擾

對于微量分析，取樣過程中樣氣被吸附或解吸造成干擾誤差。另外這種吸附可能使系統的反應速度出人意料地慢，從而造成工程應用的雙重失敗。

4.2.3 時效性干擾

抽取法中在某些時刻，NOX通道和NOX-NH3通道不取自絕對的同一時刻。通過計算可能會導致出現一個負數。

4.2.4 分離檢測干擾

抽取法中分離的檢測室檢測造成系統雙重誤差，通過計算可能會導致出現一個負數。

以上就是目前火力發電廠脫硝工藝中氨逃逸測量的主要方法和原理，其各有優缺點，若在脫硝工藝中氨逃逸測量的數據能夠真正應用于脫硝控制工藝中，還需在實際操作和控制中不斷完善其測量方法和原理。

【參考文獻】

【1】王杭州. SCR對脫硝效率及SO2轉化影響分析[J]. 電力科學與工程，2008（05）：71-76.

【2】楊衛娟，周俊虎，劉建忠，等.選擇催化還原SCR脫硝技術在電站鍋爐的應用[J]. 熱力發電，2005（09）：10-14+75.

【3】沈迪新，胡成南.我國火電廠排放氮氧化物控制技術[J].中國環保產業，2005（08）：25-27.endprint