淺談降低火電廠氨逃逸在線檢測系統的缺陷次數

李少鵬

【摘要】選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術在目前世界上先進的火電廠煙氣脫硝主流技術之一。為控制脫硝過程中氨的使用及保護設備，必需監測SCR出口的氨逃逸量。本文通過對氨逃逸在線連續檢測技術原理的分析，以國家能源寧夏大壩發電有限責任公司四期工程脫硝裝置為例，探討了利用可調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脫銷的應用。結果表明，采用該測量方法能夠準確可靠的檢測氨逃逸量，為電廠的安全和高效運行提供保障。

【關鍵詞】火力發電廠;煙氣脫硝;氨逃逸檢測;選擇性催化還原

一、SCR脫硝技術簡介

隨著我國社會和經濟的不斷發展，我國發電裝機容量不斷提升，同時也帶來了嚴峻的環保壓力。目前我國火電廠環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，與世界先進國家相比尚有很大差距。

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

SCR脫硝技術的主要原理是NH3和NOx在催化劑作用下使NOx還原生成N2和H2O。SCR反應器的安裝位置選擇在燃煤鍋爐的省煤器和空預器之間，進入反應器的煙氣溫度為320～420℃。鍋爐省煤器出口的煙氣與氨氣混合后進入SCR反應器中脫除NOx，凈煙氣進入空預器。SCR脫硝效率可達到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化為氮氣和水，其脫硝反應過程如下[4][5][6]：

4NO+4NH3+O2 →4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2 →3N2+6H2O

同時需要注意的是，在空預器煙氣中低溫段，煙氣中的SO3和未反應剩余的氨（NH3）會發生化學反應而生成硫酸氫銨（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設備，必需能夠連續監測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裝置的運行效率。因此，《火電廠煙氣脫硝工程技術規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電有限責任公司四期工程是寧夏回族自治區“十二五”規劃的寧東送浙江±800kV特高壓直流輸電工程配套電源項目，建設規模為#7、#8二臺660MW高效超超臨界燃煤間接空冷機組，為優化寧夏電網結構，緩解東部地區大氣污染、增加浙江省電力供應能力具有重要意義。

大壩電廠廠#7、8爐氨逃逸在線檢測系統采用ABB LS25原位激光分析儀，它由激光發射單元和接收單元構成，分別安裝在SCR系統出口煙道的對角側， 激光發射端發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時在線檢測數據傳送到DCS畫面供運行人員觀測及調整。

三、現狀調查

通過截取了ERP #7爐氨逃逸測點故障情況，得出結論：氨逃逸在線檢測數據頻繁離線是造成#7爐氨逃逸測量系統故障頻發的主要癥結，所以本次研究的主攻方向即為減少氨逃逸在線檢測數據的離線次數。

四、原因分析

針對#7爐氨逃逸在線檢測數據離線次數的情況調查，運用頭腦風暴法，分析了可能造成原因并逐一進行確認。最終確定造成氨逃逸在線檢測數據離線的主要原因為在煙道震動或受熱膨脹時，激光分析儀對光失敗導致測量數據離線。

五、制定方案

改裝后的激光分析儀的發射單元和接收單元使用一根內插管進行連接，在接收端安裝膨脹節、調節套管，即使在煙道受熱膨脹時，該端膨脹節的伸縮能作為煙道受熱膨脹的補償，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，測量時兩端圓孔封閉，當反吹氣源壓力過低，內插管中間形成積灰時，只要打開兩端圓孔的封蓋，利用測點煙道與大氣形成的負壓把積灰吹走，使用時方便、高效、簡便。

結論：改造后的氨氣逃逸檢測裝置對光準確率大幅提升，接收端不再受到煙道震動及受熱膨脹的影響。

經過3個月的驗證，將改造后的氨逃逸系統故障次數進行了統計，#7爐氨逃逸檢測系統故障次數由活動前的28次/月降至0.67次/月，超過了改造的目標值5次/月。極大降低了脫銷氨逃逸測量儀表故障率。

參考文獻：

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

[2] 徐成，謝興星.脫硝系統氨逃逸離線測量方法[J].化工管理， 2016（34）：191-192.

[3] 王飛，黃群星，李寧，等.利用可調諧半導體激光光譜技術對含 塵氣體中NH 的測量[J].物理學報，2007（7）：3867-3872.

[4] 朱衛東.火電廠煙氣脫硫脫硝監測分析及氨逃逸量檢測[J].分析儀器，2010（1）：88-94.

[5] 宋博，李合起，寧旭.火電廠 NO 減排與氨逃逸檢測技術淺析[J].