氨逃逸監測在我廠脫硝系統的應用和優化

摘 要：文章針對西塞山電廠#3機組脫硝系統氨逃逸裝置的工作原理進行介紹，并針對運行過程中出現的問題對其進行優化，以提高氨逃逸監測裝置的穩定性和準確性。

關鍵詞：氨逃逸；脫硝；準確性；抽取式

湖北華電西塞山發電有限公司#3機組系680MW燃煤機組，該機組選用選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術，原理是在催化劑作用下，向溫度約280～420℃的煙氣中噴入氨，將NOX還原成N2和H2O[1]。自SCR脫硝系統投入運行以來，該機組配套鍋爐A、B側共兩套氨逃逸監測裝置，用來監測脫硝反應層后煙氣中氨氣含量。在脫硝工藝氣體監測中，出口的氨逃逸（殘余氨）濃度檢測非常重要，氨逃逸是反映脫硝效率的重要指標之一；同時過量的逃逸氨生成的銨鹽會嚴重影響后續空預器等設備正常運行。#3機組配備的是西門子LDS6原位氣體分析儀，對于機組煙氣中氨含量起到實時監測，對機組的安全經濟運行具有重大意義。

1 氨逃逸監測裝置介紹

我廠#3機組使用的是西門子LDS6原位氣體分析儀，采用的是原位式氣體分析法來對煙道內煙氣進行氨含量分析，是利用激光的單色性以及對特定氣體的吸收特性進行分析[2]。配備一個激光發射裝置和一激光個接收裝置，通過光纖將分析儀與發射接收裝置連接成一個回路（如圖1）。

我廠#3機組采用對角安裝，發射接收單元分別安裝在煙道一側，測量原理是激光通過發射端窗口進入煙道，被接收端接收后，激光進入分析儀。發射光通過煙氣時對NH3的吸收信息保留在光信號中，即形成吸收光譜，通過對吸收光譜的分析最終得到NH3的濃度信號。這種原位式激光分析法對透光率的要求十分高。透光率也直接影響著氨逃逸測量的準確性。該安裝處煙氣未經過機組除塵系統處理，煙氣中含有大量的粉塵，因此，發射端和接收端同時需要配備一臺反吹掃電機，防止伸入煙道的探頭通道積灰堵塞。

2 氨逃逸監測設備常見問題分析

2.1 激光發射接收裝置易堵灰，影響透光率

SCR脫硝系統是安裝在鍋爐省煤器煙氣出口后，煙氣除塵系統之前，而氨逃逸監測系統是安裝在脫硝系統反應層出口煙道上，該處煙道煙氣中灰塵含量特別高，雖然配備了反吹掃電機，一旦反吹掃電機出現故障或者反吹掃氣帶灰，極易出現發射接收裝置的堵灰，大大降低了激光的透光率，直接影響了氨含量的測量。

2.2 激光發射接收裝置易發生位移，導致對光不準

機組在運行前檢修人員都會對發射接收探頭進行對光，保證兩個探頭是在一條直線上，否則無法進行接收。然而發射接收探頭是直接對角安裝在煙道上，通過法蘭固定，機組運行后氨逃逸安裝所在煙道振動大，特別是啟機后，使得氨逃逸測量裝置移位嚴重。同時鍋爐負荷變化，煙道中溫度也會隨之變化，設備難免引起熱膨脹，很容易導致對光不準。發射接收探頭直接安裝在煙道上，如果對光必須要拆下探頭，對檢修人員人身安全和機組穩定運行造成威脅，因此，機組運行過程中無法進行對光，不能保證監測裝置正常運行。

2.3 氨逃逸監測裝備準確性不高

由于探頭安裝在鍋爐煙道上，我們無法對氨逃逸監測設備進行校準標定，也就無法直觀的判斷氨逃逸的測量準確率。因此，我們只能通過氨逃逸數值與供氨調節閥的開度是否成比例關系來判斷氨逃逸的測量是否準確。這種判斷方法無疑是沒有太大的說服性。

總言之，現行的#3機組所采用激光發射接收裝置的測量方式導致了氨逃逸監測系統的準確率低，維護量大。

3 改造方案及效果

針對日常運行過程中出現的總問題，我們將原有的直接在煙道上對角安裝測量的激光接收發射裝置改造成抽取式測量（如圖2）。

該裝置為武漢華敏測控技術股份有限公司HM-NH1000脫硝氨逃逸單點監測系統，煙氣取樣探頭從煙道預留口插入兩米，直接從煙道內煙氣中心點抽取樣氣，同樣是利用激光的單色性以及對特定氣體的吸收特性進行分析。通過采樣預處理裝置，過濾掉大量粉塵顆粒，經過保溫傳輸裝置將實時抽取的樣氣傳送到煙氣分析單元，整個氣體流路280℃高溫伴熱，避免銨鹽結晶堵塞過濾器和管道、以及污染分析儀，其中煙氣分析單元前設置二次過濾與標氣驗證閥，便于通標氣校驗測量準確性[3]。樣氣室內高溫環境，并對氣體進行壓力補償，利用原位激光法測量氨氣含量。通過改造抽取式測量后進三個月的使用，對比之前直接安裝測量的方式，問題均得到了有效解決。改造前測量準確性無法校驗，改造后可隨時進行校驗。改造前灰分過大易影響透光率，改造后灰分經過過濾裝置對準確性影響極小。改造前發射端與接收端出現偏移時就需要維護，維護量大，改造后由于發射接收端口距離變很短，內部高溫處理與發射接收端口進行了隔離，偏移情況很少，現場基本無維護量，只需定期檢查透光率和過濾器濾芯是否需要更換，但在運行了三個月后，基本沒用進行任何的維護，穩定性和準確性很高。

4 注意事項

雖然經過改造后大大降低了維護率，我們仍然需要定期對氨逃逸測點的透光率進行檢查，以及檢查過濾裝置防止堵灰進行維護，從而保證氨逃逸的測量準確率。（1）每日對西門子LDS6原位氣體分析儀的兩路測量通道進行透光率檢查，保證透光率在200以上。（2）由于壓縮空氣容易帶水的緣故，需要定期對油水分離器和流量計進行手動排水。（3）定期對噴氨流量控制閥、脫硝效率和氨逃逸監測氨含量趨勢進行檢查，如果發現趨勢不相應，應及時進行檢查維護。因改造后效果明顯，準確性提高，維護量減少，后續將在我廠所有機組進行推廣，提高我廠機組的安全穩定運行。

參考文獻

[1]應靖，閆軍.脫硝煙氣排放連續監測系統氨濃度測量[J].

[2]SIEMENS LDS6原位氣體分析儀說明書[Z].2007.

[3]武漢華敏測控技術股份有限公司.HM-NH1000高溫抽取式逃逸氨在線分析儀[Z].

作者簡介：雷川（1988-），男，湖北仙桃人，助理工程師，本科，從事工作：熱工自動化。