燃煤电厂SCR脱硝氨逃逸在线检测技术方案

燃煤电厂SCR脱硝氨逃逸在线检测技术方案
一、概述
O。

SCR装SCR脱硝技术的主要原理是NH3和NOx在催化剂作用下使NOx还原生成N2和H
2
置一般布置于锅炉省煤器出口至空预器入口的高尘高温区。

锅炉省煤器出口的烟气与氨气混合后进入SCR反应器中脱除NOx,净烟气进入空预器。

在空预器烟气中低温段,烟气中的SO3和未反应剩余的氨(NH3)会发生化学反应而生成硫酸氢铵(NH4HSO4),由于硫酸氢铵为半液状并有粘性,会使烟气中的颗粒粘附在空预器换热元件上,造成堵塞和腐蚀。

《火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性催化还原法》》HJ562-2010要求控制氨逃逸浓度宜小于2.5mg/m3。

目前工程一般要求氨逃逸浓度<3ppm。

燃煤电厂脱硝工艺如下图所示。

二、产生氨逃逸的原因及危害
脱销反应塔出口烟气中未参与反应的氨（NH3）称为氨逃逸。

2.1、产生氨逃逸的原因主要有:
(1)实际供氨流量大于理论氨需求量,导致氨过量喷入,即氨/氮摩尔比大于设计值。

对此,通过优化供氨调节回路及提高相关在线测量表计(进出口NOx/O2浓度、供氨流量等测量表计)的精确度,使供氨流量在可控范围之内。

(2)催化剂活性下降之后,要达到同样脱硝率需要喷入更多的氨,从而氨逃逸量增加。

对此,通过在线监测或定期采用人工测试实验室光学分析的方法来判断SCR出口烟气中的氨逃逸量是否超标,同时定期送检催化剂,掌握催化剂活性的变化趋势,及时更
换活性低和使用寿命到期的催化剂。

(3)NOx和氨混合不够均匀, 在反应器内化学反应不均匀,产生局部氨过量。

对此,通过调节反应器入口烟道上的喷氨隔栅,使进入反应器的氨/氮摩尔比分布更为均匀。

2.2、氨逃逸危害
(1)逃逸掉的氨气造成资金的浪费，环境污染；
(2)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；
(3)逃逸的氨气，会与空气中的SO3生成硫酸氢铵（具有腐蚀性和粘结性），使位于脱销下游的空预器换热原件堵塞与腐蚀。

因此，有必要对脱硝后的氨逃逸量进行在线连续检测。

三、氨逃逸在线连续捡测原理
氨逃逸在线连续检测主要有以下几种原理：
（1）抽取法
采用在线采样伴热方法,样气抽取出来后，经过预处理系统后，分成两路样气，一路样气进入烟气分析仪用于测量NOx,一路样气经过催化剂,把NH3和NOx在高温下催化还原转化成H20和N2,转换后的样气进入NOx分析仪进行测量,与转换前的NOx浓度比较,差值即为NH3逃逸量产生的变化。

该方法存在转换器转换效率问题，另外，在样气取样及传输过程存在水分对微量氨的吸收等影响因素，使得抽取分析法测量微量氨很困难，准确度也难于保证。

（2）激光原位测量法
无需采样直接测量氨浓度，没有样气取样及传输带来的影响，也不存在转换器的转换效率问题。

采用激光分析原位测量微量氨是线测量，更具有代表性。

一般采用 TDLS
调谐二极管激光光谱吸收法:按照被测气体的波长制作(调正)激光束的波长与其相对应。

这样,待测气体遇到激光束时,待测气体就会吸收激光束中相对应波长的部分能量,使之激光束衰减。

这种被衰减的光能可通过接收器(光的检测器)进行测量。

其大小与被测气体含量成比例关系,经过信号处理及标定,从而得出待测气体的含量。

一般来说，TDLS 激光原位测量法由于激光模块光功率的原因，氨逃逸检测仪有以下几种安装方式：
● 在烟道上需跨角斜向安装，有效光程较短，代表性比较差，不能克服管道变形
和震动，管道变形和震动容易导致无信号输出或者信号突变，安装示意图如下：
● 在烟道对穿式安装，需要采用大功率的激光模块，误差较大，安装示意图如下： 接受端发射端
同轴电缆光缆
激光对穿法烟道
在烟道单侧安装，激光原位插入法测量，安装示意图如下：
发射接收单元
分析计算单元
烟道标零空气
单侧安装原位插入式
由于烟道振动和热变形,会使对穿式氨逃逸检测仪的光路发生偏离,导致无法正常测量。

对此,对穿安装的氨逃逸检测仪的发射端和接收端,各厂家采用波纹管的法兰连接方式,通过波纹管微调,发射端和接收端都有—定的可调节空间,在一定程度上抵消由于烟道热膨胀产生的位置偏差。

但多一段时间后还是发生光路偏离，经常需要做光路对准的现场工作，维护工作量大。

脱硝烟气中粉尘含量较高（20～30g/Nm3),对激光会有一定的衰减作用。

对穿式TDLs的氨逃逸检测仪,有效光程普遍在1m左右,只能采用跨角斜向安装，所以测量代表性差。

要么增加激光功率，但由于粉尘含量较高，对微量氨的测量误差就比较大。

为了解决上述问题，德国SICK公司推出在烟道单侧插入式安装的氨逃逸检测仪。

四、SICK氨逃逸连续在线检测仪组成
德国西克麦哈克公司GM700型氨逃逸检测仪采用TDLS调谐二极管激光光谱吸收法测量微量的逃逸氨，组成系统的主要部件有：
⑴、发射接收单元（简称TR单元）：包括测量的主要光学和电子元件，测量和记录平均值。

⑵、具有陶瓷过滤器的GPP测量探头：包括有一体化的温度传感器PT1000（实时测量介质温度）和压力传感器。

⑶、计算单元：是GM700系统的用户界面，负责得到和输出测量值，并能进行一定
的控制和监测功能。

GM700系统构成图如下图所示：
CAN总线
3个开关量输出1个开关量输出
发射接/
收单元
测量探头
计算单元
GM700 系统构成图
GM700安装于烟道的一侧，由发送器/接收器单元及测量探头组成。

发射接收单元和探头管是通过法兰连接的，一旦连接位置就固定了，整个测量系统成为一个整体。

环境的震动，烟道的热变形对其测量光路不会产生影响。

激光通过发射窗口进入烟道，被探头前方的反射器折回进入发射接收单元的接收器上。

探头的测量光路被密封在陶瓷过滤器中，样气通过扩散的方式进入光路，粉尘对光路没有污染。

可以适合于粉尘浓度大于30g/m3的应用场合。

另外，在通气校准零点时，气体从光室向外通气，可以清洗过滤器。

五、GM700技术特点及主要参数
5.1 GM700技术特点
⑴GM700直插式分析仪直接测量烟气，不用抽取样气。

⑵GM700直插式分析仪ＧＰＰ探头，样气通过扩散的方式进入光路。

粉尘对光路没有污染，可以适合于粉尘浓度大于50g/m3的应用场合。

⑶GM700直插式分析仪安装简单，环境的震动，烟道的热变形对其测量光路不会产生
影响。

⑷GM700直插式分析仪ＧＰＰ探头不需吹扫空气，维护简单，光学镜面有控温器，避
免凝结物形成。

⑸GM700直插式分析仪ＧＰＰ探头有一体化的温度传感器PT1000和压力传感器。

同
时测量烟道内的温度和压力，进行温度压力补偿。

⑹GM700直插式分析仪能垂直于脱硝装置安装，测量更准确可靠。

5.2 GM700主要参数
6，SICK与对穿式测量氨逃逸的氨逃逸对比：
▪对穿式测量氨逃逸和SICK氨逃逸的设计理念有巨大差异.
▪SICK 的激光光源是安装在测量点（烟道或管道）的, 但是对穿式测量氨逃逸的激光器是安装在中央控制单元，通过光缆进行连接的,激光强度衰耗大。

▪使用光纤（有光学噪声），监测下限偏高。

▪对穿式仪表，光程短，取样不具代表性
▪不能现场校零和校验
▪安装需要2个安装平台、对光比较困难、无法克服温度变化带来的管道变形和管道震动带来的响应，导致信号突变或者无信号输出
▪国内很多现场已经出现经常没有信号（浙江省内：北仑电厂三期、大唐乌纱山电厂、玉环电厂、富阳三星热电等都信号不好，不能正常使用。