氨逃逸在线分析系统技术分析

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一、脱硝的意义

“十二五”期间现役机组需要进行脱硝改造的机组规模约为4亿千瓦， 主要分布在内蒙古、山东、江苏、河北、河南等省（市）。到2015 年，脱硝机组的规模占总装机容量的比例将达到75%左右。预计有 1000多个电厂需要改造，冶金和水泥行业脱硝任务也比较重！
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技术难点
• 1、根据仪表测量原理，光谱吸收光程要 大于一定长度(3米）
• 工艺管道比较宽，管道内的粉尘含量 • 2、分析仪表无法在工艺管道上进行对穿 分析，只在角上安装，容易取不到主 比较大，同时气流高负压，高流速 气流 • 氨在230度以下会与SO3形成硫酸 氢，同时氨在低温度下容易吸附 • 3、需要高温下拌热检测，同时选择合适 的材质
• 气体室为两米的抽取式激光分析系统：光程不够，达不到检测要求
• 气体室为回返式紫外仪表：光程不够，达不到检测要求
• 傅利叶红外仪表：光程不够，达不到检测要求
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为什么有些电厂原位激光在线分析仪表有数据？原因分析
• 催化剂使用时间长，失效，工艺内的氨逃逸含量本身就高
• 催化剂入口气流不稳定，催化层局部脱硝，脱硝效率不高，局部气 流氨逃逸含量高
（3）方便施工，有利于维护检修。 （4）充分利用厂内公用设施。 （5）节约用地，工程量小，运行费用低。 应安装烟气排放连续监测系统（CEMS），同步检测NOX。
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SNCR工艺设计一般规定 SNCR脱硝系统氨逃逸浓度应控制在8mg/m3以下。 SNCR脱硝系统对锅炉效率的影响应小于 0.5%。 SNCR脱硝系统应能在锅炉最低稳燃负荷工况和BMCR工况之 间的任何负荷持续安全运行。 SNCR脱硝系统负荷响应能力应满足锅炉负荷变化率要求。 SNCR脱硝系统应不对锅炉运行产生干扰，也不增加烟气阻 力。 还原剂储存系统可几台机组共用，其它系统按单元机组设计 。 SNCR脱硝系统设计和制造应符合安全可靠、连续有效运行 的要求，服务年限应在30年以上，整个寿命期内系统可用率 应不小于98%。
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SNCR工艺设计一般规定 SNCR脱硝工艺中常使用的还原剂有尿素、液氨和氨水。 火电厂SNCR脱硝工艺一般采用尿素为还原剂。
在中小型锅炉上可采用液氨和氨水为还原剂。 尿素SNCR是在锅炉炉膛高温区域（850~1250℃）喷入尿素溶 液。 尿素SNCR脱硝工艺主要由尿素溶液储存与制备、尿素溶液 输送、尿素溶液计量分配以及尿素溶液喷射系统组成。
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国内脱硝工艺主要以SCR和SNCR工艺为主，下表为两种工艺 的参数比较
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三、氨逃逸检测技术难点 脱硝工艺在各行业的应用 SCR工艺在 大 型火电厂中应用比较多； SNCR工艺在小型火电厂应用比较多； SNCR-SCR复合工艺在小型火电厂中也出现； SNCR在水泥工艺中应用比较多； SNCR在冶金和化工工艺中应用比较多；
• • • •
注：电力行业占国内氮氧化合物排放的48%； 截至2012年上半年，平均脱硝率仅40%； 长期来看，空气污染物排放量的下降取决于产业升级和国家政策
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一、脱硝的意义
国家发改委下发了《关于扩大脱硝电价政策试点范围有关 问题的通知》,通知规定,自2013年1月1日起,将脱硝电价试点范 围由现行14个省(直辖市、自治区)的部分燃煤发电机组,扩大为 全国所有燃煤发电机组,脱硝电价标准为8厘钱/每千瓦时。发电 企业执行脱硝电价后所增加的资金暂由电网企业垫付,今后择机 在销售电价中予以解决。 目前国内北京、山东、浙江等省份根据本地区环保要求，制订 在水泥、化工等行业脱硝设备补贴政策！
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• 仪表插在拐弯管道中，气流不稳定气流转角过程中穿过角边区域
根据现场应用情况，激光原位分析系统在新建的SCR工艺中成功案例 比较少！
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3.2 水泥厂SNCR脱硝工艺氨检测技术难点
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水泥SNCR脱硝工艺氨逃逸检测点和意义
水泥喷氨点在预分解炉出口850-1100度工艺管道中，氨逃逸检测点 在废气排放口上； 逃逸掉的氨气造成资金的浪费，环境污染； 氨逃逸将腐蚀后续工艺中的风机、布袋、管路等设备 过量的逃逸氨会被水泥原粉及飞灰吸收，导致水泥质量变差；
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SCR工艺喷 氨系统工作流程
锅炉脱硝系统装置的基本流程
NH3 混合器 蓄压器 NH3 喷注 锅炉 脱硝反应器 空气预热器 SAH 引风机 送风机 NH3 液化罐 蒸发器 静电除尘器 烟囱 换热器 增压风机
脱硫系统
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SCR脱硝工艺的反应器的示意图
脱硝反应器的示意图
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二、脱硝工艺
其他还有：液体吸收法、微生物法、活性炭吸附法、等离子 体法；
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每种脱硝工艺的效率和特点（SCR和SNCR是主流技术）
方法 SCR 适用性及特点 适合排气量 大，连续 排放源 适合排气量 大，连续 排放源 处理烟气量很 小的情况 下可取 适用范围较大 特点 二次污染小，净化效率高，技术成熟； 设备投资高，关键技术含量高 不用催化剂，设备和运行费用少；NH3 用量大，二次污染，难以保证反应 温度和停留时间 工艺设备简单、投资少，收效显著，有 些方法能回收NOx；效率低，副产 物不易处理，目前常用的方法不适 于处理燃煤电厂烟气 工艺设备简单、能耗及处理费用低、效 率高、无二次污染；微生物环境条 件难以控制，仍处于研究阶段 同时脱硫脱硝，回收NOx和SO2，运行 费用低；吸收剂用量多，设备庞 大，一次脱硫脱硝率低，再生频繁 同时脱硫脱硝，无二次污染；运行费用 高，关键设备技术含量高，不易掌 握。 NOx脱除率 80％～90％ 投资费用 高
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火电厂SCR脱硝工艺中氨逃逸检测意义
逃逸掉的氨气造成资金的浪费，环境污染； 氨逃逸将腐蚀催化剂模块，造成催化剂失活（即失效）和堵塞，大 大缩短催化剂寿命； 逃逸的氨气，会与烟气中的SO3生成硫酸氨盐（具有腐蚀性和粘结性） 使位于脱硝下游的空气预热器蓄热原件堵塞与腐蚀； 过量的逃逸氨会被飞灰吸收，导致细灰（灰砖）无法销售；
优点 ⑴、SCR装置布置在锅炉省煤器以后，对锅炉性能和结 构基本无影响 ⑵、脱硝去除率高，可达90%以上 ⑶、脱硫装置性能可靠、稳定，设备可用率98% ⑷ 、 NH3逃逸率≦3ppm 不足 ⑴催化反应温度受限，典型温度在300℃-400℃ ⑵催化剂活性维护——除去烟气中硫、灰分 ⑶催化剂寿命短、费用高：一般4年，且很难再生 ⑷系统复杂：省煤器和反应器均应设计有旁路；SCR反应器体积庞 大影响空预器和锅炉运行 ⑸氨剂残留问题
氮氧化物直接对人的危害
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一、脱硝的意义
氮氧化物的形成
注： 热力型是生成NOX的主要因素，是控制对象。
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一、脱硝的意义
“十二五”脱硝的对象 火电 炼铁 烧结 炼钢 水泥 其他化工行业 生活
注： 电厂、汽车尾气、水泥、冶金是控制NOX的主要行业。
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一、脱硝的意义
主要污染物的危害
SO2 酸化 富营养化 近地层臭氧 O3 微细粒子造 成的健康影 响 √ √ NOX √ √ √ √ √ NH3 √ √ √ √ √ VOC 一次 PM
注： 目前国家已经对SO2和粉尘全面控制，对NOX刚起步。
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一、脱硝的意义
• 烟气喷氨后，烟气热法状态下对气体 • 4、仪表的镜片需要防粉尘、腐蚀和结晶 室腐蚀比较大
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仪表分析原理造成的技术难点
• 原位激光分析仪表：不适合应用在SCR脱硝工艺中，粉尘影响，光程不够，达不 到检测要求，同时安装方式限制了取不到气流，同时维护和标定困难
• 气体室直接插在烟道工艺管路中的原位激光仪表：粉尘影响，光程不够，同时气 体室容易腐蚀和污染，维护困难
（检测点在催化剂出口与空气预热器入口之间，其中 防止 空气预热器堵塞是主要因素）
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SCR对氨逃逸检测需求 • 新上的催化剂工艺，为了保证空气 预热不被堵塞，需要能够显示01ppm的过程值，精度要求在 0.1ppm • NH3逃逸分析值运行曲线能够与NO 脱硝效率、喷氨量、喷氨阀开度等 综合曲线值同步对应，提供防止空 气预热器堵塞安全保障
SNCR 液体吸 收 法 微生物 法 活性炭 吸附法 等离子 体 法
30％～60％
较低
效率低
较低
80％
低
排气量不大
80%~90%
高
适用范围较大
85％
高
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2.1 SCR脱硝工艺
注： 1、 SO2经过SCR工艺催化氧化，容易生成SO3 2、 SO3在220度以下，容易与NH3反应生成硫酸氢氨
一、脱硝的意义
• 2011年7月29日，国家环境保护部和国家质量监督检验检疫总局发布了最新的 《火电厂大气污染物排放标准》。 《火电厂大气污染物排放标准》(GB132232011) 《标准》中规定氮氧化物： 自2012年1月1日起，对于新建火力发电锅炉及燃气轮机机组执行100 mg/m3的氮氧化物限值； 自2014年7月1日起，现有的火力发电锅炉和燃气轮机机组执行100 mg/m3的氮氧化物限值； 重点地区的火力发电锅炉和燃气轮机机组执行100 mg/m3的氮氧化物限 值； 只是对W型火焰炉、循环流化床及2003年12月31日之前建成投产或通过项 目环境影响报告审批的锅炉可执行200 mg/m3的氮氧化物限值。
(垂直流型)
NH3 喷嘴 (AIG) 触媒层 导叶片 整流器( 整流器(缓冲层) 缓冲层)
触媒框架结构
备用层
催化剂安装设备
吹灰器
烟气
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SCR脱硝工艺中应用的催化剂
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SCR出口烟气参数
恒运电厂300MW机组工况表
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SCR脱硝工艺优点和不足
技术要求
• 要求分析仪表测量精度高，吸收总 光程达到3米以上
• 要求测量点要靠近催化剂出口，同 时系统及仪表测量响应速度快
• 系统运行可靠性和质量能够保证， 减少运行和维护成本
• 要求系统少量运动部件，故障率少
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工艺工况
• 氨逃逸测量数值低，0.1PPm数量 级，量程0-3/10PPm
注：SNCR脱硝工艺效率比较低，氨逃逸量比较高， 分析系统及仪表容易测量， SCR脱硝工艺效率比较高 ，工艺比较复杂，特别是火电厂SCR脱硝工 艺微量氨逃逸难测量；
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3.1火电厂SCR脱硝工艺氨检测技术难点
SCR脱硝工艺及检测点（SCR出口与空气预热器之间）
SCR脱硝工艺中氨逃逸检测点
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氨逃逸在线分析系统 技术分析
南京康测自动化设备有限公司 2013年8月
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目
录
一、 脱硝（NO）的意义 二、 脱硝工艺 三、 氨逃逸检测技术难点 四、 技术分析和设计思路 五、国内外氨逃逸分析仪表及系统遇到问题 六、氨逃逸分析仪表及系统解决方案 七、公司简介
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2.2 SNCR脱硝工艺
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SNCR脱硝中还原剂与温度关系
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SNCR设计的总体要求 SNCR工艺适用于脱硝效率要求不高于40%的机组。
脱硝工程的设计应由具备相应资质的单位承担。 脱硝工程总体设计应符合下列要求： （1）工艺流程合理。 （2）还原剂使用便捷。
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一、脱硝的意义
全球三大污染现象
★ 温室效应 全球变暖，主要与CO2、CH4、N20、CO、氟里昂，臭氧 等。大气中CO2浓度增加1倍，地球表面大气温度升高 1.5～4.5度。 ★ 臭氧层破坏 主要氯氟烃类化学物质（用CFCl表示）， NOx ，CH4 ★ 酸雨 目前国土面积30%，每年几百亿以上损失 注： NOX是造成酸雨的因素之一，是造成雾霾的因素之一。