燃煤电厂脱硝氨逃逸检测应用现状与分析

陈京

（国网能源和丰煤电有限公司，新疆 塔城地区 834411）

氨逃逸是燃煤电厂SCR烟气脱硝运行的关键控制参数，其控制不当将会导致空预器堵塞腐蚀、烟气阻力损失增大、氨气吸附在飞灰中造成环境污染以及还原剂损耗影响企业效益等问题。然而在实际运行中受脱硝催化剂性能、烟气条件波动、流场偏差、氮氧化物控制滞后性以及喷氨系统调节灵敏度等因素的影响，往往造成氨逃逸运行超标。因此，实现实时、在线、精确测量氨逃逸率，是进行脱硝装置安全、稳定、高效运行的重要保障。

一、氨逃逸在线监测技术分析

（一）TDLAS

基于TDLAS（TunableDiodeLaserAbsorp-tionSpectroscopy）技术是当前氨逃逸在线测量的主流方法，基本原理是按照被测气体的波长调整激光束的波长与其相对应，待测气体遇到激光束时，会吸收激光束中相对应波长的部分能量，使其激光束衰减。被衰减的光能通过接收器进行测量，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。此方法具有测量范围广、非接触式测量、响应速度快、灵敏度高、抗干扰能力强等特点。根据测量方式又可分为以下三类：

1.原位测量方式：发射单元与接收单元直接安装于烟道的两侧。2.直接抽取式：与CEMS监测相似，利用采样探头将烟气抽取到烟道外部进行测量。3.渗透管式：将陶瓷渗透管作为腔体插入烟道中，烟气通过压差进入腔体再进行测量。

（二）催化转换法

烟气抽取出来经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（350℃）下催化还原成H2O和N2，转换后的样气进入NOx分析仪中进行测量，与转换前的NOx浓度比较，差值即为氨逃逸量产生的变化。

（三）化学发光法

化学发光法是利用化学反应产生的光能发射，氮氧化物等化合物吸收化学能后，被激发到激发态，再由激发态返回至基态时，以光量子的形式释放能量，化学发光法即是通过测量化学发光强度对物质进行分析测定。样品气经压缩空气按比例稀释后送入烟气分析仪分析后分两部分进行分析：一部分样气中的NH3在750℃的不锈钢转化炉内全部被氧化成了NOx，然后进入烟气分析仪测得总氮浓度；第二部分样气先经除氨预处理器得到不含氨的样气，然后进入烟气分析仪测得总氮浓度。通过计算两部分的差值即为氨逃逸量。

（四）傅里叶变换光谱法

红外吸收光谱分析方法主要是依据分子内部原子间的相互振动，不同的化学键或官能团，其振动能级从基态跃迁到激发态所需要的能量不同，物理吸收不同的红外光，将在不同波长上出现吸收峰。利用不同气体组份对红外光的吸收光谱特性，红外光源发出的光被分光器分为两束，一束经反射到达动镜，另一束经透射到达定镜。两束光分别经定镜和动镜反射再回到分光器，动镜以一恒定速度作直线运动，因而经分光器分光后的两束光形成光程差，产生干涉。干涉光在分光器会合后通过样品池，通过样品后含有样品信息的干涉光到达检测器，然后通过傅里叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。

（五）化学比色法

抽取的样气送至测量模块的吸收池，吸收池中的稀硫酸吸收液将烟气中的逃逸氨完全溶解吸收，在亚硝基铁氰化钠及次氯酸钠存在下，与水杨酸生成蓝绿色的靛酚蓝染料，根据着色深浅于700nm处比色定量测得吸收液中氨浓度，通过计算氨与样气体积比得到烟气中逃逸氨浓度。

二、离线分析方法介绍

（一）靛酚蓝分光光度法

靛酚蓝分光光度法因其简单快速准确而成为火电厂脱硝氨逃逸离线检测最常用的方法。该方法的原理是利用稀硫酸吸收液（c（H2SO4）=0.05mol/L）将烟气中的氨气吸附反应生成硫酸铵，在亚硝基铁氰化钠和次氯酸钠作用下，与水杨酸反应生成蓝绿色靛酚蓝染料，通过分光光度计比色定量吸收液中氨浓度大小。分析过程中一般加入柠檬酸钠消除溶液中其它常规金属离子干扰。该方法一般作为测量空气中氨浓度的仲裁方法。在火电厂脱硝性能考核试验时，一般采用该方法手工离线分析氨逃逸浓度。该方法具有操作简便，精确度高的优点，其测试重点难点在取样过程。

（二）其他分析方法

其他分析方法有容量法、离子选择电极法、离子色谱法，每个分析方法都有各自特点。容量法检测下限一般为0.005mg/m3，火电厂氨逃逸标准为2.28mg/m3（3μL/L），相差较大，所以一般不作为火电厂脱硝氨逃逸检测的标准方法，离子选择电极法具有极高准确性，同时操作方法简单快速，但是存在检测范围非常窄的缺陷，火电厂氨逃逸浓度可以从微量波动到10mg/m3以上，所以同样不适用于脱硝氨逃逸检测与分析，而离子色谱法同样由于检测仪器的复杂贵重，很少用于火电厂氨逃逸检测分析。

三、在线与离线分析方法对比

目前大型火电机组脱硝氨逃逸在线监测大多采用原位式激光分析方法，单一测点布置方式。该仪器因其较高灵敏度和快速响应能力，便于电厂实时进行SCR反应器喷氨运行调整。通过现场照片可以看出，该方法将发射器与接收器机械固定在SCR反应器出口烟道，该布置方式便于安装与检修。但是仪器现场工作环境恶劣，烟气飞灰量大，而且下游紧靠空预器，机械振动大，极易造成发射器与接收器信号对接失准，而且该仪器一般安装在靠近烟道拐角的相邻两个烟道壁上，该位置很容易成为烟气流场的死角，不宜作为代表整个烟道测点位置，因此亦会严重影响检测仪器的准确性。

四、结论

1.在线分析方法与离线分析方法各有特点，在线分析方法快速灵敏但准确度很低；离线分析方法准确度较高，但时效性较差。2.在线分析方法使用的检测仪器受工作环境影响大，以及单测点布置方式极不利于喷氨运行调整，易导致机组长期处于高喷氨量运行，造成下游设备堵塞腐蚀。3.应建立更完善氨逃逸分析采样方法，开发更先进氨逃逸检测仪器仪表，如高敏度氨逃逸传感器以及多点监测智能控制在线分析系统，使氨逃逸问题得到有效控制，在保证NOx达标排放前提下，减少氨耗量，保护下游设备，实现机组经济、稳定、安全运行。