大型热电联产机组烟气脱硝氨逃逸控制技术发展措施.docx

大型热电联产机组烟气脱硝氨逃逸控制技术发展措施烟气脱硝是燃煤电厂继烟气脱硫之后中国控制工业锅炉污染 物排放的又一重点领域我们通过对多家电厂的调查发现：在 SCR 脱硝运行过程中，虽然运行人员对氨逃逸的限制做了很多工 作，但由于目前绝大多数燃煤电厂 SCR 脱硝系统氨逃逸分析仪表 测量普遍不准确，或者根本不跟随喷氨流量或喷氨阀门的开度大 小产生变化，而是以0.Oppm的直线一直画到底…等等，脱硝机 组的氨逃逸监测系统基本上无法正常投入所以有效的控制氨逃 逸，提高氨逃逸分析仪表的测量精度乃当务之急否则，就不可 能真正实现对氨逃逸量的有效控制1 氨逃逸监测的重要性无论何种形式的 SCR 脱硝装置，准确的氨逃逸率数值监测， 最大程度提高脱硝效率、检测氨在反应区内的空间分布及催化剂 的堵塞及老化等方面都起着重要的作用由于氨逃逸率数值是影 响 SCR 系统运行的重要参数在实际生产中，被喷射进入系统的 氨通常多余理论氨，反应后烟气下游多余的氨被成为氨逃逸°NOx 脱除效率随着氨逃逸量的增加而提高，在某一个氨逃逸量后达到 一个渐进值氨逃逸率的增大虽然会提高脱硝效率，但也会造成 还原剂的浪费，逃逸的 NH3 不仅容易引起催化剂中毒和污染环 境，而且会与烟气中的水蒸汽、SO3发生反应生成硫酸氢铵，在 反应器下游的设备和管道上沉积，引起堵塞、腐蚀和压降等问题， 同时还会对催化床层金属支撑架造成腐蚀危害。

有研究测试结果 表明：氨逃逸量达 2ppm 左右，空预器运行半年后其阻力增加约 30%；氨逃逸达到3ppm，空预器运行半年后其阻力增加约50%, 既费电有折寿，严重增加生产运行、维护成本对于应用SCR脱 硝技术的电厂来说，如何用最小氨逃逸量来满足降低NOx的合格 排放，这一课题十分重要；对SCR机组的可靠运行来说，对氨逃 逸率数值限制的重要性不亚于比NOx转化率的限制，所以需要对 氨逃逸率的数值进行严格监视及控制虽然许多燃煤电厂在脱硝运行效率比较低的情况下，氨气的 逃逸率接近为零，但是在实际运行过程中氨逃逸是一直存在的； 特别是随着催化剂活性的下降及尾部烟道中 NOx 浓度分部的不 均匀等一系列问题的出现，都会造成氨逃逸量的逐渐增大；另外 随着国家新的 NOx 排放新标准的出台及环保核查的越来越严格， NOx 的排放浓度降低到 100mg/Nm3 以下，这样脱硝效率的升高必 然导致氨逃逸量增大，所以氨逃逸分析仪的长期稳定运行及监测 数值的准确显得尤为重要2 氨逃逸测量仪表的选型2.1 现场直插式监测（可调谐二极管激光光谱法监测仪） 可调谐二极管激光光谱法监测仪是激光二极管的光通过测 量气体被光二极管检测。

激光二极管的波长可调谐成被测气体的 吸收波长此光被调谐波长扫描，并由光二极管把透过光信号记 录下来，由计算单元计算吸收光的大小并得到气体的浓度使用 过程中存在的问题：可调谐二极管激光光谱法监测仪直接插入烟 道进行测量，采用的是单点取样监测的方法.激光反射部分长期 在近400°C的高温高粉尘下工作，造成测量探头前部的反射棱镜 使用周期仅 3-6 月，更换此部件的价格也非常昂贵；同时主要 T/R 单元的故障率较高，维修成本高、维修周期长，根本满足不 了氨逃逸分析仪表的长期稳定运行和环保核查的需要另外烟气 中的 SO2 和水蒸汽的含量也直接影响分析仪表测量数值准确性， 使得此仪表测量误差较大；当脱硝率和喷氨流量减小或增大时， 此仪表测量数值几乎无变化，检测的氨逃逸值与各种参数没有良 好的趋势匹配某电厂使用可调谐二极管激光光谱法监测仪测量 氨逃逸运行曲线（图1）：氨逃逸（0-20ppm）与喷氨量（0T00%） 的关系2.2 高温抽取式监测激光光谱氨逃逸分析仪监测到的是激光所贯穿标准测量气 室过程中整条线上的平均浓度，而标准测量气室（标准测量气室 必须是“直”型的）内的样气是经高温（250C ）预处理后，通 过高温取样泵抽取到标准气室里的，这样就使标准气室内部样气 中 NH3 浓度更能代表烟道中 NH3 气体的真实浓度。

红外激光光谱 NH3分析仪实行的是现场监测光学发射端与光学接收端对射安装 在标准气室的两侧我们通过现场光学端的发射部份发射出来的 激光，光束穿过标准气室到对面的光学接收端，在接收端将监测 到的原始信号进行数据分析，分析后经光电转换器，将接收的光 信号转换成电信号，通过预制电缆线回到发射端的PDA，得出气 体的监测浓度变4-20mA电流信号送到机柜内部PLC,最后到达 DCS 进行监测激光光谱氨逃逸分析仪基本上无需进行现场校验,测量误差 较小，测量脱硝出口氨逃逸值与出口 NOx值成反比，与脱硝率和 喷氨流量成正比,并且反应及时没有时间滞后检测的氨逃逸值 之所以与各种参数有良好的趋势匹配，是由于此抽取式氨逃逸分 析仪表采用的是全程高温伴热，使烟气在进入高温标准测量气室 之前，烟气本身的品质没有发生任何变化，进一步保证了分析仪 表测量的及时准确，具有很好的代表性，可以考虑做为喷氨控制 调节的参考某电厂使用高温抽取式氨逃逸分析仪测量氨逃逸运 行曲线（图2）：氨逃逸（0-20ppm）与喷氨量（0T00%）的关系2.3 氨逃逸测量仪表的选型建议 比较激光光谱法原位测量和激光高温抽取法测量，虽然在前 一段时间内电力市场的主流是激光光谱法原位测量，但是抽取式 测量方法在同行业的使用经验已经更是比较成熟的。

采用抽取式 方法测量氨逃逸数值，关键环节就是样气通过预处理时，必须保 证样气始终在高温洁净状态；如果这一关键条件满足，同时仪表 本身测量数值准确、运行稳定，采用一拖一全独立配置的高温抽 取式氨逃逸测量系统完全可以满足长期测量的稳定性和准确性3 氨逃逸设备改造3.1 现场安全管理设备到达现场后，首先厂家代表要办好工程开工报告的审 批；其次安全监察部、设备部、专业班组对厂家设备安装调试人 员要进行厂、部、班的三级安全教育培训；同时要求厂家就现场 设备安装调试方面的安全做出承诺，一切工作均要按照厂、部、 专业安全管理的要求，并签署安全保证书其次就现场设备安装 其他方面的安全工作，专业负责人、班组相关工作负责人及厂家 全体安装调试人员进行了相互的讨论，进行设备安装调试工作安 全技术交底，并在安全技术交底书上签字最后在完成办理外包 单位热机工作票、动火票后，安装工作正式开工3.2 现场设备安装3.2.1 盘柜运输由于激光光谱氨逃逸分析仪采用的是高温抽取式测量方式， 高温取样泵抽取烟道内部的烟气经过高温预处理后进入标准测 量气室进行测量分析所以出厂前高温预处理就已经安装在了分 析盘柜内部，包括PLC等其他精密仪表，这样就造成盘柜比较大， 又很重，锅炉4 层炉后现场的平台过道很窄，同时弯道有较多， 给盘柜的运输造成了很大的难度，最后结合以往的施工安装工作 经验，把电动葫芦、倒链及液压运盘车等联合运用，仅用了一个 半小时就将盘柜毫发无损的运送到位。

3.2.2 就地取样装置安装由于原来氨逃逸仪表遗留的安装口比较大、不配套，最主要 的是原设备安装法兰露出烟道外部保温的距离过大，不能满足高 温预处理的要求；专业果断做出在原仪表安装口上部重新开孔的 决定，但在开孔过程中必须使用角磨开孔，不能使用火焊，防止 铁渣进入烟道和空预器内；同时要保证安装时，取样探头的安装 法兰距离烟道外部保温控制在100mm,探头的前部要向下倾斜15 度角，以减小烟道内部的粉尘积累和冲刷，延长取样探头一、二 级滤芯的使用寿命，防止滤芯损坏和堵塞，提高仪表测量的准确 和长期运行稳定3.2.3 盘柜内部管路及线路安装要求一定要保证样气与标气管路的连接正确紧密，保证气路 的气密性高温取样管路要保证一定的弯曲弧度，防止内部的取 样管路弯折堵塞或断裂，同时也保证取样管路内部的高温伴热带 完好无损电源及信号线路的电缆规格按照规程的要求进行敷 设，同时也要满足测量的需要电源开关额定电流要满足分析仪 表盘柜加热功率的需要，同时电源电缆在送电前要进行线路绝缘 检查，与开关端子之间连接要正确紧固信号电缆连接时要防止 正、负短路，防止损坏I/O模块，同时保证连接的紧固和准确 电缆保护金属软管的连接和走向要美观、顺畅。

3.2.4 激光光谱氨逃逸分析仪表关键部件光学发射端及接 收端的安装要求安装人员，连接法兰螺栓要固定牢固，防止法兰螺栓由 于平台的长时间震动而造成松动，进而影响发射端与接收端的透 光度，同时影响到仪表测量的准确；发射端与接收端所有的连接 预制电缆一定要连接正确、紧密，布线走向要整齐美观3.3 现场仪表调试分析仪表送电前检查，送电后首先开始的是高温加热系统进 行预加热检查测试，需要一个工作日（包括盘柜内部高温箱加热 器、高温取样管路伴热及探头内部加热器）其次调试人员对仪 表开始正式整体自身静态调试，此时分析仪表个加热系统经过一 天的试运行已趋于稳定，设定温度与实测温度相同，仪表开始采 样空气和标气进行试分析测量观察分析仪表透光度是否满足测 量要求，PLC开始记录储存静态试验测量记录再次分析仪表开 始接入系统抽取样气进行测量观察在检查信号线路绝缘电阻及 接线正确后，分析仪表信号正式进入DCS监测，调试人员对现场 分析仪表定时巡检，实时记录调整最后分析仪表进入脱硝系统 进行联调、试运、移交生产4 结语实践表明燃煤电厂氨逃逸测量选用激光光谱高温抽取式氨 逃逸分析仪测量锅炉SCR脱硝出口氨逃逸数值，能够较好地反映 真实的氨逃逸浓度值，与NOx、脱硝率、喷氨流量都有及时的趋 势匹配。

从根本上保证了运行人员能够准确的监测氨逃逸数值； 对保护脱硝下游设备的运行安全、提高脱硝效率、检测催化剂的 堵塞及老化、满足环保核查、提高节能减排等方面起到了重要的 作用同时安全、优质、高效的完成设备的改造安装调试，对提 高整个企业的安全生产及安装后设备运行的长期稳定更起着关键作用通过联系多家燃煤电厂的氨逃逸仪表的使用情况了解到：脱 硝氨逃逸设备运行不稳定和测量数值测量不准是一个普遍而又 头疼的问题激光光谱高温抽取式氨逃逸分析系统的出现，从根 本上解决了燃煤电厂的以上问题，大大降低了设备的运行维护成 本，满足了环保核查的需要，提高了燃煤电厂节能减排效率，为 实现我国“美丽中国”贡献力量。