火電廠脫硝系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生NOx、HCL、HF、SO2、SO3、NH3等氣體。為防止鍋爐燃燒產(chǎn)生過(guò)多的 NOx 污染環(huán)境，脫硝技術(shù)在火力發(fā)電廠已廣泛應(yīng)用。
脫硝過(guò)程中由于 NH3/NOx 摩爾比、氨氣和氮氧化物分布不均勻性、負(fù)荷、溫度、催化劑性能等因素影響都會(huì)導(dǎo)致氨逃逸率較大。
逃逸的氨氣與煙氣中 SO3 反應(yīng)生成 NH4HSO4，該物質(zhì)具有很強(qiáng)的粘性和腐蝕性，不僅會(huì)影響催化劑活性，而且會(huì)引起空氣預(yù)熱器腐蝕和堵塞，甚至引起不必要的停機(jī)；此外，較大的氨逃逸率也會(huì)增加脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行成本，而且逃逸的氨氣也會(huì)對(duì)灰分和大氣造成污染。
脫硝系統(tǒng)的理想運(yùn)行狀態(tài)是在 NOx 滿足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，使氨逃逸率維持在最低水平，因此準(zhǔn)確、靈敏、快速監(jiān)測(cè)氨逃逸率是脫硝系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
| 燃煤電廠煙道簡(jiǎn)介
對(duì)于火電廠，由于空預(yù)器的 NH4HSO4 現(xiàn)象，監(jiān)測(cè)氨逃逸必須是在空氣預(yù)熱器之前。空氣預(yù)熱器的位置是布置在除塵和脫硫之前。
| |空氣預(yù)熱器之前的煙氣和煙道有如下特點(diǎn)：
1）粉塵非常含量特別高。相對(duì)于美國(guó)燃煤電廠，中國(guó)燃煤電廠由于煤質(zhì)和鍋爐工藝原因，煙氣中粉塵量通常高達(dá)20g/m3-50g/m3，相當(dāng)數(shù)量的電廠粉塵量高達(dá)50g/m3以上。而美國(guó)電廠的粉塵量通常在10g/m3以下。
2）煙氣溫度高。煙氣溫度通常在350℃到400℃，這也是SCR催化劑的工作溫度。
3）煙道為1cm的厚鋼板矩形結(jié)構(gòu)，通常對(duì)于一個(gè)350MW機(jī)組，煙道為A和B雙煙道布置，矩形界面的長(zhǎng)和寬通常為10米和5米。鍋爐負(fù)荷的變化會(huì)導(dǎo)致煙氣溫度、壓力和流量的變化，這種矩形鋼板結(jié)構(gòu)的煙道會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的形變。
| | |氨逃逸率檢測(cè)難點(diǎn)分析：
由于火電廠的實(shí)際運(yùn)行工況，煙道環(huán)境復(fù)雜，氨逃逸的特性，測(cè)量系統(tǒng)等問(wèn)題，這些因素都增大了氨逃逸測(cè)量的難度，總結(jié)來(lái)說(shuō)存在如下問(wèn)題和檢測(cè)難點(diǎn)：
1）煙氣粉塵太大的問(wèn)題
煙氣中高達(dá)20g/m3-50g/m3的粉塵導(dǎo)致對(duì)射式（in-situ）的激光氣體分析儀的激光不能夠穿透整個(gè)煙道，有時(shí)在安裝調(diào)試時(shí)能夠穿透煙道，但是當(dāng)鍋爐負(fù)荷增大時(shí)，激光光束就不能通過(guò)，導(dǎo)致檢測(cè)中斷。另外鍋爐吹灰也會(huì)導(dǎo)致激光光束不能通過(guò)。對(duì)于探桿式的激光分析儀，由于依靠煙氣滲透進(jìn)入探桿的過(guò)濾管，在如此高的粉塵下，探桿過(guò)濾管也容易堵塞，維護(hù)量很大。
2）低溫易反應(yīng)的問(wèn)題
燃煤電廠的 SO3 含量通常都在 50ppm 以上，有些電廠由于使用高硫煤，SO3 的含量甚至高達(dá) 200ppm。SCR 中使用的催化劑含有 V2O5 成份也對(duì)SO2 轉(zhuǎn)化到 SO3起到催化作用，也導(dǎo)致了 SO3 含量的提高。根據(jù) NH4HSO4 形成溫度區(qū)間表可知，當(dāng)氨逃逸 3ppm，SO3 在 50ppm 到 100ppm 之間時(shí)，NH4HSO4 的生成溫度在 220℃ 和 230℃ 之間。對(duì)于傳統(tǒng)的抽取式分析系統(tǒng)而言，采樣管線和檢測(cè)池很難加熱到如此高的溫度，并且在采樣環(huán)節(jié)上任何細(xì)小位置的溫度低于此溫度區(qū)間都會(huì)導(dǎo)致 NH4HSO4 的生成，導(dǎo)致氨氣損失甚至完全消失。
3）氨逃逸易吸附問(wèn)題
由于氨的化學(xué)特性，氨極易吸附于鐵制品及不銹鋼制品上，氨逃逸監(jiān)測(cè)設(shè)備的取樣裝置一般為不銹鋼材質(zhì)，在取樣過(guò)程中，氨會(huì)有一部分吸附于取樣裝置上，這樣就會(huì)導(dǎo)致實(shí)際測(cè)量的氨逃逸更低；在濃度小、取樣管線長(zhǎng)的氨逃逸監(jiān)測(cè)設(shè)備上，由于氨逃逸吸附特性，很可能監(jiān)測(cè)不到氨逃逸的濃度。
4）氨逃逸檢測(cè)靈敏度不夠的問(wèn)題
對(duì)于激光光譜分析儀而言，NH3 的吸收光譜隨著溫度的提高吸收峰會(huì)減弱，靈敏度會(huì)隨之降低。在 350℃ 到 400℃ 的煙氣溫度下，每米光程的靈敏度大約在 1.5ppm，對(duì)射式激光表由于煙氣粉塵過(guò)大通常會(huì)安裝在煙道對(duì)角位置，把光程控制在 1-2 米之內(nèi)，這樣氨逃逸的檢測(cè)靈敏度最好的情況也只能達(dá)到大約 1ppm，這對(duì)于 0-3ppm 的氨逃逸檢測(cè)范圍來(lái)說(shuō)，顯然靈敏度是不夠的。對(duì)于稀釋法的化學(xué)發(fā)光 NOx 分析儀法的氨逃逸分析系統(tǒng)而言，由于氨逃逸本身含量很低，通過(guò) 10-100 倍的稀釋以及氨氣轉(zhuǎn)換爐的轉(zhuǎn)化損失以及采樣管路的損失，基本上很難檢測(cè)到 3ppm 以下的氨逃逸。
5）氨逃逸分析儀的校正問(wèn)題
用戶不容易獲得準(zhǔn)確的低濃度氨氣標(biāo)準(zhǔn)氣體，現(xiàn)場(chǎng)定期標(biāo)定非常困難，難以驗(yàn)證測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確性，致使測(cè)量數(shù)據(jù)證明能力不足。
6）逃逸的氨在煙氣中分布不均的問(wèn)題
氨逃逸的分布不均是造成空氣預(yù)熱器堵塞的主要原因之一。原因來(lái)自噴氨噴嘴的故障以及噴嘴分布，也有來(lái)自催化劑層的安裝不嚴(yán)密，導(dǎo)致煙氣沒(méi)有通過(guò)催化劑層而進(jìn)入下游煙道。逃逸氨分布不均的嚴(yán)重情況是一兩米的間隔逃逸氨相差幾倍。無(wú)論是對(duì)射式激光表的平均濃度還是單點(diǎn)抽取式都不能很好的反映真實(shí)的氨逃逸分布，從而給SCR的噴氨優(yōu)化造成困難。
脫硝過(guò)程中由于 NH3/NOx 摩爾比、氨氣和氮氧化物分布不均勻性、負(fù)荷、溫度、催化劑性能等因素影響都會(huì)導(dǎo)致氨逃逸率較大。
逃逸的氨氣與煙氣中 SO3 反應(yīng)生成 NH4HSO4，該物質(zhì)具有很強(qiáng)的粘性和腐蝕性，不僅會(huì)影響催化劑活性，而且會(huì)引起空氣預(yù)熱器腐蝕和堵塞，甚至引起不必要的停機(jī)；此外，較大的氨逃逸率也會(huì)增加脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行成本，而且逃逸的氨氣也會(huì)對(duì)灰分和大氣造成污染。
準(zhǔn)確分析氨逃逸監(jiān)測(cè)的難點(diǎn)，一方面可以為精準(zhǔn)氨逃逸監(jiān)測(cè)提供學(xué)術(shù)方面的資料，另一方面以便于更好的分析、設(shè)計(jì)、研發(fā)可以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)氨逃逸的設(shè)備。
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