单端插入原位封闭腔式氨逃逸在线监测设备在电厂脱硝系统上的应用.docx

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单端插入原位封闭腔式氨逃逸在线监测设备在电厂脱硝系统上的应用

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【摘要】介绍现有脱硝氨逃逸在线监测技术及其使用情况，并以单端插入原位封闭腔式氨逃逸在线监测设备在电厂脱硝系统上的应用，通过现场对比试验，采集历史曲线进行对比分析，论证了单端插入原位式氨逃逸在线测量的适用性及先进性。

【关键词】单端插入原位封闭腔式；氨逃逸；脱硝；应用

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背景

SCR选择性催化还原法是目前国内燃煤电厂普遍采用的脱硝工艺，其基本原理是利用还原剂在催化剂的作用下有选择性地与烟气中的NOx发生化学反应生成N2和H2O的方法：

NO+NO2+2NH32N2+3H2O

其中，还原剂为液氨、尿素或氨水。

没有完全反应的NH3会随着烟气逃逸出催化剂层形成氨逃逸。另外，由于催化剂的安装不严密，也有可能部分的NH3随着烟气从催化剂层的连接缝隙处逃逸出催化剂层。特别是在当前严格的环保要求下，电厂为了保证出口烟气中NOx不超标，往往会增大还原剂的喷入量，这就加剧了脱硝出口氨逃逸超标的问题。

对于燃煤电厂而言，氨逃逸最大的危害在于其会与烟气中的SO3发生化学反应，生成硫酸氢铵。硫酸氢铵在一定温度下（根据不同工况在270℃左右）呈现液态，具有很强的粘性。而脱硝下游的空预器正好处于这一温度区间，液态的硫酸氢铵会附着在空预器的表面，并吸附烟气中的烟尘，造成空预器前后压差增大，严重情况下回堵塞空预器。空预器的压差增大甚至堵塞，会严重危害锅炉的运行安全，电厂必须停炉清洗空预器，造成很大的经济损失。

因此，准确有效地监测脱硝尾部氨逃逸量，及时为喷氨调整提供可靠的数据支持，对于电厂的安全、经济运行具有极其重要的现实意义。

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现有氨逃逸在线监测设备测量技术

目前市场上常见的氨逃逸在线监测设备测量技术主要是可调谐激光光谱分析技术（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy，TDLAS），它是利用窄带激光扫描气体分子的吸收谱线，通过分析被气体分子吸收后的激光强度得到待测气体浓度等参数（如下图所示）。与传统红外光谱技术不同，半导体激光光源的光谱宽度远小于特定气体吸收谱线宽度，可以避免了背景气体间的交叉干扰。由于TDLAS技术具有抗干扰能力强、非接触式测量、响应速度快和灵敏度高等特点，使得该技术已成为氨逃逸在线检测的主流方法。

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氨逃逸在线监测设备测量方式

目前，基于TDLAS技术的氨逃逸在线监测装置测量方式主要有原位对射式、抽取伴热式、单端插入原位封闭腔式。

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原位对射式

直接将发射与接收探头分别安装在SCR出口被测烟道两侧，由发射探头发出激光，接收探头通过光电检测器接收被吸收后的激光信号，并转化为电信号，通过电缆输出到中央处理器，进行信号处理。

此测量方式在平时运行过程中易受烟尘、烟道振动等影响，经常性的发生无信号输出和信号跳变等故障，维护量大。

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抽取伴热式

采用抽取采样，将烟气由烟道中抽取出并经除尘、净化后进入气体分析室，然后利用TDLAS进行检测。

此测量方式在平时运行过程中采样探头的滤网和抽气管路极易堵塞，伴热带加热存在火灾隐患；被测气体因管路吸附、与SO2等物质反应导致氨逃逸损失，无法获得烟气中氨逃逸的真实值。

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单端插入原位封闭腔式

单端插入原位封闭腔式的测量方式，其测量单元通过固定法兰安装在烟道单侧，采用单端插入方式。测量气室集成在测量单元内部，随测量单元插入烟道内部，实现原位测量。

此种测量方式整个测量过程均在烟道内部完成，被测气体接触部分温度均超过250℃以上，可以完全避免因NH3与SO3反应产生NH4HSO4导致采样损失，同时可实现在线校验，维护量低。

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单端插入原位封闭腔式氨逃逸在线监测设备

单端插入原位封闭腔式氨逃逸在线监测设备是一款专门针对SCR脱硝反应器后部高温、高风速、高尘环境下氨逃逸量进行精确测量的新型原位式激光监测设备。设备采用单端插入原位封闭测量腔式的测量方式，实现了脱硝反应器后部氨逃逸量的精确、多点、同步、实时在线监测，监测数据可实时上传DCS系统，为精细化喷氨调整提供依据，降低设备腐蚀、提高脱硝效率，实现节能减排和设备安全高效运行。

它主要由氨逃逸分析主机和测量单元组成。测量单元通过固定法兰安装在烟道单侧，1个烟道可安装多套测量单元，每套测量单元都设有独立的激光发射接收检测单元、测量探杆以及信号处理模块，完全具备独立检测和信号处理等功能。

测量单元在烟道上的安装方式

采用单端插入原位封闭腔式的测量方式，即测量气室集成在测量单元内部，随测量单元插入烟道内部，实现原位测量。同时，测量气室采用密闭结构，在进气窗口安装有高密度耐高温过滤器，被测气体可正常通过过滤器进入测量气室，烟道中的飞灰完全被阻挡在过滤器以外。