李少鹏
【摘要】选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术在目前世界上先进的火电厂烟气脱硝主流技术之一。为控制脱硝过程中氨的使用及保护设备，必需监测SCR出口的氨逃逸量。本文通过对氨逃逸在线连续检测技术原理的分析，以国家能源宁夏大坝发电有限责任公司四期工程脱硝装置为例，探讨了利用可调谐二极管激光光谱吸收法检测氨逃逸量的在线检测仪表在火电厂SCR脱销的应用。结果表明，采用该测量方法能够准确可靠的检测氨逃逸量，为电厂的安全和高效运行提供保障。
【关键词】火力发电厂;烟气脱硝;氨逃逸检测;选择性催化还原
一、SCR脱硝技术简介
随着我国社会和经济的不断发展，我国发电装机容量不断提升，同时也带来了严峻的环保压力。目前我国火电厂环保措施主要集中于脱硫处理，而在控制NOx排放方面则刚刚起步，与世界先进国家相比尚有很大差距。
在目前应用的火电厂锅炉脱硝技术中，选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction， SCR）法脱硝工艺被证明是应用最多且脱硝效率最高、最为成熟的脱硝技术，也是目前我国火电厂烟气脱硝主流技术之一。
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H2O。SCR反应器的安装位置选择在燃煤锅炉的省煤器和空预器之间，进入反应器的烟气温度为320～420℃。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。SCR脱硝效率可达到70-90%[1]，在催化剂上游的原烟气中喷入氨及其他适合的还原剂，利用催化剂将烟气中的氮氧化物转化为氮气和水，其脱硝反应过程如下[4][5][6]：
4NO+4NH3+O2 →4N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2 →3N2+6H2O
同时需要注意的是，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。因此为控制脱硝过程中氨的使用及保护设备，必需能够连续监测SCR出口的氨逃逸量。通过对氨逃逸量的检测，控制氨的使用量，提高SCR装置的运行效率。因此，《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[1][2][3]。
二、测量安装背景
国家能源宁夏大坝发电有限责任公司四期工程是宁夏回族自治区“十二五”规划的宁东送浙江±800kV特高压直流输电工程配套电源项目，建设规模为#7、#8二台660MW高效超超临界燃煤间接空冷机组，为优化宁夏电网结构，缓解东部地区大气污染、增加浙江省电力供应能力具有重要意义。
大坝电厂厂#7、8炉氨逃逸在线检测系统采用ABB LS25原位激光分析仪，它由激光发射单元和接收单元构成，分别安装在SCR系统出口烟道的对角侧， 激光发射端发射出特定波长的激光， 烟气中的NH3吸收激光形成吸收光谱，通过对光谱的分析得出烟气中NH3浓度，在通过传输卡件将氨逃逸实时在线检测数据传送到DCS画面供运行人员观测及调整。
三、现状调查
通过截取了ERP #7炉氨逃逸测点故障情况，得出结论：氨逃逸在线检测数据频繁离线是造成#7炉氨逃逸测量系统故障频发的主要症结，所以本次研究的主攻方向即为减少氨逃逸在线检测数据的离线次数。
四、原因分析
针对#7炉氨逃逸在线检测数据离线次数的情况调查，运用头脑风暴法，分析了可能造成原因并逐一进行确认。最终确定造成氨逃逸在线检测数据离线的主要原因为在烟道震动或受热膨胀时，激光分析仪对光失败导致测量数据离线。
五、制定方案
改装后的激光分析仪的发射单元和接收单元使用一根内插管进行连接，在接收端安装膨胀节、调节套管，即使在烟道受热膨胀时，该端膨胀节的伸缩能作为烟道受热膨胀的补偿，这样就有效的解决了烟道受热膨胀带来的激光仪表对光角度超限的问题。并且增加反吹气孔，测量时两端圆孔封闭，当反吹气源压力过低，内插管中间形成积灰时，只要打开两端圆孔的封盖，利用测点烟道与大气形成的负压把积灰吹走，使用时方便、高效、簡便。
结论：改造后的氨气逃逸检测装置对光准确率大幅提升，接收端不再受到烟道震动及受热膨胀的影响。
经过3个月的验证，将改造后的氨逃逸系统故障次数进行了统计，#7炉氨逃逸检测系统故障次数由活动前的28次/月降至0.67次/月，超过了改造的目标值5次/月。极大降低了脱销氨逃逸测量仪表故障率。
参考文献：
[1] 康玺，吴华成，路璐，等.脱硝氨逃逸浓度监测技术分析[J].华 北电力技术，2015（1）：54-57.
[2] 徐成，谢兴星.脱硝系统氨逃逸离线测量方法[J].化工管理， 2016（34）：191-192.
[3] 王飞，黄群星，李宁，等.利用可调谐半导体激光光谱技术对含 尘气体中NH 的测量[J].物理学报，2007（7）：3867-3872.
[4] 朱卫东.火电厂烟气脱硫脱硝监测分析及氨逃逸量检测[J].分析仪器，2010（1）：88-94.
[5] 宋博，李合起，宁旭.火电厂 NO 减排与氨逃逸检测技术浅析[J].
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