脱硝氨逃逸监测系统的维护及优化

摘 要：我厂目前采用选择性催化还原法（SCR）脱硝工艺，氨逃逸监测系统采用LDS6在线原位气体分析仪，对烟气进行连续和实时的测量。被测气体的浓度从测量通道（PT）中的吸收光谱计算出。对于测量条件的任何更改，例如：由于废气中出现更高含尘量或者光学组件受到污染，测量都会自动进行补偿以确保在一个大范围的操作情况下，测量结果的精确性。

关键词：氨逃逸；维护；优化

引言

继燃煤电厂脱硫之后，烟气脱硝也纷纷上马。在SCR烟气脱硝过程中，NH3逃逸的测量关系着运行成本、设备安全和二次污染。过量的氨注入到整个管道或是管道的部分区域都会导致NH3的逃逸。逃逸的NH3将与反应器后部烟道内工艺流程中产生的硫酸盐发生反应，形成盐类沉淀在锅炉尾部更远的区域。这些沉淀物能够腐蚀和污染空气预热器，从而带来昂贵的维护费用等问题。所以氨逃逸监测装置的正常维护和合理优化对烟气脱硝系统的正常运行起着至关重要的作用。

一.我厂目前脱硝方式概述

1.1 工艺过程概述

我厂目前采用选择性催化还原法（SCR）脱硝工艺。单炉体双SCR结构体布置，采用高灰型SCR布置方式，即SCR反应器布置在锅炉省煤器出口和空气预热器之间，在炉后消防通道的上方，不设旁路，催化剂层数按2+1层设置设计，脱硝装置脱硝率大于83%。脱硝催化剂型式采用蜂窝式催化剂，反应器安装声波吹灰器，还原剂我厂二期采用尿素热解法生成的NH3。

1.2 SCR工艺系统

采用尿素作为还原剂，2台锅炉的脱硝装置公用一个还原剂制备、储存及供应区域，并按照80%脱硝效率进行公用区的设计，每台炉配一套热解系统、计量分配系统，并有10%裕量。脱硝系统包括尿素热解法制氨系统和反应区系统。反应区系统包括氨喷射系统（AIG）和SCR反应器，还有烟气排放物在线连续测量CEMS系统。选择性催化还原法（SCR）在燃煤发电厂都得到了越来越多的广泛使用，掌握好注入到NOX上的氨总量和对于注入分布的控制是达到最小的氨逃逸率和最大的NOX脱除效率的关键所在。过量的氨注入到整个管道或是管道的部分区域都会导致NH3的逃逸。

1.3 氨逃逸在线监测系统

氨逃逸监测系统采用LDS6在线原位气体分析仪，对烟气进行连续和实时的测量。

二、氨逃逸的测量原理

2.1 氨逃逸的测量原理

LDS 6是一个在线原位气体分析系统，它可以连续地对气体进行精确和实时的测量。使用单行分子吸收光谱来测量气体浓度。因为激光的频率纯度可以高度选择地检测单独的吸收光谱，所以在测量中没有其它气体的交叉干扰。LDS6包含一个传感器（测量头）和一个中心单元，它们使用光导纤维电缆来进行互联。中心单元和传感器的安装位置可以相距几公里。 2.2 LDS 6原位气体分析仪

LDS 6包括一个中心单元、各种复合电缆和一个传感器（CD 6 或者 CD 3002Ex）。复合电缆包含光纤和一个低电压电气电缆（24 V）并将不同类型的传感器连接到中心单元上。

2.2.1 中心单元

中心单元包括一个带有显示屏的控制面板，内置的键盘，控制计算机，激光，参比单元，激光的控制电子器件以及三个用于接收器通道的插槽。根据测量情况，可以获得一个小到0.1秒的响应时间。

2.2.2 复合电缆

复合电缆为在非常恶劣的环境中使用而构建，它包括两根光纤，一根用于传输激光到测量体积中，另外一根用于返回检测到的信号。两个电导线被用于供电给传感器中的电子器件（24V 直流电）。传感器CD6连接导管传感器，它包括一个发射器和一个接收器，它们创建了一个单光程测量情形。光束直径被扩展到25 mm以提高传感器在高含尘量（>1 g/m3）应用中的性能。发射器包括一个透镜和一个用于光纤的连接，该光纤位于透镜的聚焦面中。接收器包括一个透镜、一个带有前置放大器的检测器、光学返回信号的驱动电子器件和一个24V直流电到±15 V 直流电的直流电/直流电-转换器。激光从发射器的光纤中传输到发射器的透镜中，并通过一个楔模块（为了保护透镜）后通过测量体积。接收器中的透镜（同样使用一个楔模块来保护）将入射的激光聚焦在检测器上，并在这里转换成一个电信号。LDS 6 通过使用单行分子吸收光谱来测量气体浓度。如果根据波长来描绘一种气体混合物的吸收，可以看到吸收只在光谱区域的特定波段才可能发生。这些特别窄的吸收峰被称之为吸收线。

测量气体（这里是氨气）通过和一个来自内置参比单元的光谱相比较来识别。为了执行线吸收光谱，LDS6使用一个激光二极管作为光源，这是因为激光的光谱宽度比分子吸收光谱窄很多。

被测气体的浓度从测量通道（PT）中的吸收光谱计算出。对于测量条件的任何更改，例如：由于废气中出现更高含尘量或者光学组件受到污染，测量都会自动进行补偿以确保在一个大范围的操作情况下，测量结果的精确性。

三、影响监测的主要参数

3.1 含尘量

检测器使用一种动态的背景校正，通过在气体吸收线和内部背景上扫描激光来补偿变化的含尘量。在吸收线旁的一个扫描位置，仪器可以“看到”由于含尘量所引发的吸收，在谱线中心处信号由分子吸收和连续的、非特定的背景吸收所构成。

3.2 温度

温度对吸收线强度的影响可以通过一个在标定过程中决定的校正因子来补偿。一个温度信号可以从一个外部的温度传感器输入到仪器中。然后信号被用于对温度在所观察到的谱线强度的影响进行一个数学的校正。

3.3 压力

气体压力可以影响分子吸收线的谱线形状。LDS 6使用一个弯曲的拟合算法来改进结果谱线形状。另外，一个外部压力信号可以被输入到仪器中以为压力对密度效应的影响提供一个完整的精确补偿。

3.4 交叉干扰

LDS 6可以选择性地测量所需要的气体组分。在特殊的应用中，过程气体的组分可能对吸收线特性的形状具有一个影响。这个影响通过使用用户化的算法来分析检测到的信号曲线的完整形状来补偿。

四、日常维护

4.1日常工作

确保仪表测量光路正常，检查风机过滤探头是否堵塞。

4.2日常维护内容

检查仪表光路诊断参数current transmission值（菜单2项）， 如果发现transmission异常 ， 按以下步骤排除故障。

4.3.1 光从接收端（放手电筒）到发射端 （放光耙）：在发射端调整内六角使光斑在正中心。

4.3.2 光从发射段（放手电筒）到接收端 （放光耙）：在接收端调整内六角使光斑在正中心。

日常巡检，定期检查并清理玻片（一周 1-2次）清洁时使用不含有任何清洗剂的干布擦拭。

五、目前存在的问题及优化措施

5.1目前存在问题

5.1.1烟气中含有巨量的灰尘，通常在20g/m3～40g/m3，灰尘对近红外激光产生发射、漫射和吸收效应，在如此高浓度烟尘中，发射单元发出的激光达到接受单元时，光强几乎衰减为零，从而检测不到逃逸NH3的浓度。逃逸NH3的浓度极微，而工艺要求为2-3ppm，换言之检测到逃逸NH3的讯号很小。烟道的直径很大，一般为6-9米左右，增加了光强衰减的距离。

5.1.2烟道环境温度过高（400度以上），发射端和接收端的固定法兰在高温下容易变形，造成发射端和接收端不在一条直线上，接收端无法接收光源进行反馈。

5.2 优化措施

基于以上问题我厂对二期氨逃逸监测装置进行了以下改造。

5.2.1加长衬管（4米）的光屏蔽，把预埋的衬管延长，深入到烟道中，缩短有效测量光程，将发射端和接收端进行硬连接，衬管中间打孔使烟气通入，有效的避免了大部分尘对测量结果的影响，对法兰也进行了很好的固定。

5.2.2斜角安装，即把仪器的发射端和接收端安装烟道斜角上，缩短测量光程。可以减少激光在烟尘中的衰减，从而大大的提高了测量

六、结论

随着我过经济的快速发展，对能源的消耗大幅增加，由此而引起的环境污染问题越来越引起人们的重视。脱硝作为新项目还要借鉴脱硫技术的成熟经验。在日常维护中积极总结，勤于思考，才能不断完善系统的不足，工艺改进一小步就能使设备的能效提高一大步。

参考文献

[1] 西门子AG自动化与驱动集团.LDS6原位气体分析仪操作说明，2004

[2] HJ/T 76-2007.《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》

作者简介：

何欣（1986- ）女，吉林吉林人，热工专业，助理工程师。