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淺析火電廠脫硝系統氨逃逸監測的難點

火電廠脫硝系統會產生NOx、HCL、HF、SO2、SO3、NH3等氣體。為防止鍋爐燃燒產生過多的 NOx 污染環境，脫硝技術在火力發電廠已廣泛應用。 脫硝過程中由于 NH3/NOx 摩爾比、氨氣和氮氧化物分布不均勻性、負荷、溫度、催化劑性能等因素影響都會導致氨逃逸率較大。 逃逸的氨氣與煙氣中 SO3 反應生成 NH4HSO4，該物質具有很強的粘性和腐蝕性，不僅會影響催化劑活性，而且會引起空氣預熱器腐蝕和堵塞，甚至引起不必要的停機；此外，較大的氨逃逸率也會增加脫硝系統的運行成本，而且逃逸的氨氣也會對灰分和大氣造成污染。 脫硝系統的理想運行狀態是在 NOx 滿足國家排放標準的前提下，使氨逃逸率維持在*低水平，因此準確、靈敏、快速監測氨逃逸率是脫硝系統優化運行數據基礎。 | 燃煤電廠煙道簡介 對于火電廠，由于空預器的 NH4HSO4 現象，監測氨逃逸必須是在空氣預熱器之前。空氣預熱器的位置是布置在除塵和脫硫之前。 | |空氣預熱器之前的煙氣和煙道有如下特點： 1）粉塵非常含量特別高。相對于美國燃煤電廠，中國燃煤電廠由于煤質和鍋爐工藝原因，煙氣中粉塵量通常高達20g/m3-50g/m3，相當數量的電廠粉塵量高達50g/m3以上。而美國電廠的粉塵量通常在10g/m3以下。 2）煙氣溫度高。煙氣溫度通常在350℃到400℃，這也是SCR催化劑的工作溫度。 3）煙道為1cm的厚鋼板矩形結構，通常對于一個350MW機組，煙道為A和B雙煙道布置，矩形界面的長和寬通常為10米和5米。鍋爐負荷的變化會導致煙氣溫度、壓力和流量的變化，這種矩形鋼板結構的煙道會產生相應的形變。 | | |氨逃逸率檢測難點分析： 由于火電廠的實際運行工況，煙道環境復雜，氨逃逸的特性，測量系統等問題，這些因素都增大了氨逃逸測量的難度，總結來說存在如下問題和檢測難點： 1）煙氣粉塵太大的問題 煙氣中高達20g/m3-50g/m3的粉塵導致對射式（in-situ）的激**體分析儀的激光不能夠穿透整個煙道，有時在安裝調試時能夠穿透煙道，但是當鍋爐負荷增大時，激光光束就不能通過，導致檢測中斷。另外鍋爐吹灰也會導致激光光束不能通過。對于探桿式的激光分析儀，由于依靠煙氣滲透進入探桿的過濾管，在如此高的粉塵下，探桿過濾管也容易堵塞，維護量很大。 2）低溫易反應的問題 燃煤電廠的 SO3 含量通常都在 50ppm 以上，有些電廠由于使用高硫煤，SO3 的含量甚至高達 200ppm。SCR 中使用的催化劑含有 V2O5 成份也對SO2 轉化到 SO3起到催化作用，也導致了 SO3 含量的提高。根據 NH4HSO4 形成溫度區間表可知，當氨逃逸 3ppm，SO3 在 50ppm 到 100ppm 之間時，NH4HSO4 的生成溫度在 220℃ 和 230℃ 之間。對于傳統的抽取式分析系統而言，采樣管線和檢測池很難加熱到如此高的溫度，并且在采樣環節上任何細小位置的溫度低于此溫度區間都會導致 NH4HSO4 的生成，導致氨氣損失甚至完全消失。 3）氨逃逸易吸附問題 由于氨的化學特性，氨極易吸附于鐵制品及不銹鋼制品上，氨逃逸監測設備的取樣裝置一般為不銹鋼材質，在取樣過程中，氨會有一部分吸附于取樣裝置上，這樣就會導致實際測量的氨逃逸更低；在濃度小、取樣管線長的氨逃逸監測設備上，由于氨逃逸吸附特性，很可能監測不到氨逃逸的濃度。 4）氨逃逸檢測靈敏度不夠的問題 對于激光光譜分析儀而言，NH3 的吸收光譜隨著溫度的提高吸收峰會減弱，靈敏度會隨之降低。在 350℃ 到 400℃ 的煙氣溫度下，每米光程的靈敏度大約在 1.5ppm，對射式激光表由于煙氣粉塵過大通常會安裝在煙道對角位置，把光程控制在 1-2 米之內，這樣氨逃逸的檢測靈敏度*好的情況也只能達到大約 1ppm，這對于 0-3ppm 的氨逃逸檢測范圍來說，顯然靈敏度是不夠的。對于稀釋法的化學發光 NOx 分析儀法的氨逃逸分析系統而言，由于氨逃逸本身含量很低，通過 10-100 倍的稀釋以及氨氣轉換爐的轉化損失以及采樣管路的損失，基本上很難檢測到 3ppm 以下的氨逃逸。 5）氨逃逸分析儀的校正問題 用戶不容易獲得準確的低濃度氨氣標準氣體，現場定期標定非常困難，難以驗證測量儀表的準確性，致使測量數據**能力不足。 6）逃逸的氨在煙氣中分布不均的問題 氨逃逸的分布不均是造成空氣預熱器堵塞的主要原因之一。原因來自噴氨噴嘴的故障以及噴嘴分布，也有來自催化劑層的安裝不嚴密，導致煙氣沒有通過催化劑層而進入下游煙道。逃逸氨分布不均的嚴重情況是一兩米的間隔逃逸氨相差幾倍。無論是對射式激光表的平均濃度還是單點抽取式都不能很好的反映真實的氨逃逸分布，從而給SCR的噴氨優化造成困難。 脫硝過程中由于 NH3/NOx 摩爾比、氨氣和氮氧化物分布不均勻性、負荷、溫度、催化劑性能等因素影響都會導致氨逃逸率較大。 逃逸的氨氣與煙氣中 SO3 反應生成 NH4HSO4，該物質具有很強的粘性和腐蝕性，不僅會影響催化劑活性，而且會引起空氣預熱器腐蝕和堵塞，甚至引起不必要的停機；此外，較大的氨逃逸率也會增加脫硝系統的運行成本，而且逃逸的氨氣也會對灰分和大氣造成污染。 準確分析氨逃逸監測的難點，一方面可以為精準氨逃逸監測提供學術方面的**，另一方面以便于更好的分析、設計、研發可以準確監測氨逃逸的設備。

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