李少鵬

【摘要】選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術(shù)在目前世界上先進(jìn)的火電廠煙氣脫硝主流技術(shù)之一。為控制脫硝過程中氨的使用及保護(hù)設(shè)備，必需監(jiān)測SCR出口的氨逃逸量。本文通過對氨逃逸在線連續(xù)檢測技術(shù)原理的分析，以國家能源寧夏大壩發(fā)電有限責(zé)任公司四期工程脫硝裝置為例，探討了利用可調(diào)諧二極管激光光譜吸收法檢測氨逃逸量的在線檢測儀表在火電廠SCR脫銷的應(yīng)用。結(jié)果表明，采用該測量方法能夠準(zhǔn)確可靠的檢測氨逃逸量，為電廠的安全和高效運(yùn)行提供保障。

【關(guān)鍵詞】火力發(fā)電廠;煙氣脫硝;氨逃逸檢測;選擇性催化還原

一、SCR脫硝技術(shù)簡介

隨著我國社會和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國發(fā)電裝機(jī)容量不斷提升，同時(shí)也帶來了嚴(yán)峻的環(huán)保壓力。目前我國火電廠環(huán)保措施主要集中于脫硫處理，而在控制NOx排放方面則剛剛起步，與世界先進(jìn)國家相比尚有很大差距。

在目前應(yīng)用的火電廠鍋爐脫硝技術(shù)中，選擇性催化還原（Selective Catalytic Reduction， SCR）法脫硝工藝被證明是應(yīng)用最多且脫硝效率最高、最為成熟的脫硝技術(shù)，也是目前我國火電廠煙氣脫硝主流技術(shù)之一。

SCR脫硝技術(shù)的主要原理是NH3和NOx在催化劑作用下使NOx還原生成N2和H2O。SCR反應(yīng)器的安裝位置選擇在燃煤鍋爐的省煤器和空預(yù)器之間，進(jìn)入反應(yīng)器的煙氣溫度為320～420℃。鍋爐省煤器出口的煙氣與氨氣混合后進(jìn)入SCR反應(yīng)器中脫除NOx，凈煙氣進(jìn)入空預(yù)器。SCR脫硝效率可達(dá)到70-90%[1]，在催化劑上游的原煙氣中噴入氨及其他適合的還原劑，利用催化劑將煙氣中的氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退?，其脫硝反?yīng)過程如下[4][5][6]：

4NO+4NH3+O2 →4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2 →3N2+6H2O

同時(shí)需要注意的是，在空預(yù)器煙氣中低溫段，煙氣中的SO3和未反應(yīng)剩余的氨（NH3）會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成硫酸氫銨（NH4HSO4），由于硫酸氫銨為半液狀并有粘性，會使煙氣中的顆粒粘附在空預(yù)器換熱元件上，造成堵塞和腐蝕。因此為控制脫硝過程中氨的使用及保護(hù)設(shè)備，必需能夠連續(xù)監(jiān)測SCR出口的氨逃逸量。通過對氨逃逸量的檢測，控制氨的使用量，提高SCR裝置的運(yùn)行效率。因此，《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范選擇性催化還原法》（HJ562-2010）要求控制氨逃逸濃度宜小于2.5mg/m3。目前工程一般要求氨逃逸濃度<3ppm[1][2][3]。

二、測量安裝背景

國家能源寧夏大壩發(fā)電有限責(zé)任公司四期工程是寧夏回族自治區(qū)“十二五”規(guī)劃的寧東送浙江±800kV特高壓直流輸電工程配套電源項(xiàng)目，建設(shè)規(guī)模為#7、#8二臺660MW高效超超臨界燃煤間接空冷機(jī)組，為優(yōu)化寧夏電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，緩解東部地區(qū)大氣污染、增加浙江省電力供應(yīng)能力具有重要意義。

大壩電廠廠#7、8爐氨逃逸在線檢測系統(tǒng)采用ABB LS25原位激光分析儀，它由激光發(fā)射單元和接收單元構(gòu)成，分別安裝在SCR系統(tǒng)出口煙道的對角側(cè)， 激光發(fā)射端發(fā)射出特定波長的激光， 煙氣中的NH3吸收激光形成吸收光譜，通過對光譜的分析得出煙氣中NH3濃度，在通過傳輸卡件將氨逃逸實(shí)時(shí)在線檢測數(shù)據(jù)傳送到DCS畫面供運(yùn)行人員觀測及調(diào)整。

三、現(xiàn)狀調(diào)查

通過截取了ERP #7爐氨逃逸測點(diǎn)故障情況，得出結(jié)論：氨逃逸在線檢測數(shù)據(jù)頻繁離線是造成#7爐氨逃逸測量系統(tǒng)故障頻發(fā)的主要癥結(jié)，所以本次研究的主攻方向即為減少氨逃逸在線檢測數(shù)據(jù)的離線次數(shù)。

四、原因分析

針對#7爐氨逃逸在線檢測數(shù)據(jù)離線次數(shù)的情況調(diào)查，運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法，分析了可能造成原因并逐一進(jìn)行確認(rèn)。最終確定造成氨逃逸在線檢測數(shù)據(jù)離線的主要原因?yàn)樵跓煹勒饎?dòng)或受熱膨脹時(shí)，激光分析儀對光失敗導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)離線。

五、制定方案

改裝后的激光分析儀的發(fā)射單元和接收單元使用一根內(nèi)插管進(jìn)行連接，在接收端安裝膨脹節(jié)、調(diào)節(jié)套管，即使在煙道受熱膨脹時(shí)，該端膨脹節(jié)的伸縮能作為煙道受熱膨脹的補(bǔ)償，這樣就有效的解決了煙道受熱膨脹帶來的激光儀表對光角度超限的問題。并且增加反吹氣孔，測量時(shí)兩端圓孔封閉，當(dāng)反吹氣源壓力過低，內(nèi)插管中間形成積灰時(shí)，只要打開兩端圓孔的封蓋，利用測點(diǎn)煙道與大氣形成的負(fù)壓把積灰吹走，使用時(shí)方便、高效、簡便。

結(jié)論：改造后的氨氣逃逸檢測裝置對光準(zhǔn)確率大幅提升，接收端不再受到煙道震動(dòng)及受熱膨脹的影響。

經(jīng)過3個(gè)月的驗(yàn)證，將改造后的氨逃逸系統(tǒng)故障次數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，#7爐氨逃逸檢測系統(tǒng)故障次數(shù)由活動(dòng)前的28次/月降至0.67次/月，超過了改造的目標(biāo)值5次/月。極大降低了脫銷氨逃逸測量儀表故障率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 康璽，吳華成，路璐，等.脫硝氨逃逸濃度監(jiān)測技術(shù)分析[J].華 北電力技術(shù)，2015（1）：54-57.

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[3] 王飛，黃群星，李寧，等.利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光光譜技術(shù)對含 塵氣體中NH 的測量[J].物理學(xué)報(bào)，2007（7）：3867-3872.

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