氨逃逸测量原理的分析及孟津电厂氨逃逸测量装置的应用

孟津电厂通过对几种氨逃逸测量方法的分析，采用了NEO激光分析仪来监测脱硝出口氨逃逸含量。此装置先后应用于孟津电厂#1、2机组，对脱硝出口氨浓度的监测起到了至关重要的作用。

孟津电厂#1、#2机组分别于2011年3月份、8月份投产。锅炉SCR入口烟气设计安装氮氧化物分析仪共计8台,每台机组装设4台,SCR入、出口各装设2台。2013年9月和2014年4月分别对#1、2机组设计安装SCR出口氨气逃逸仪器。

一、氨逃逸装置的用途

脱硝主要的反应机理是：通过在合适的温度（约300℃~420℃）下向有催化剂的反应器里喷入的适量的氨，其会产生如下的化学反应:

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

从而完成NOx的脱除，但是同是也会产生不良的反应：

2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4

这种的反应在温度低于250℃以下容易反生，空预器冷端的温度一般是100℃~200℃之间，所以是产生这种化学反应的理想地方，生成的硫酸氢氨具有很强的粘性，它会附着在空预器冷端的换热元件上，而且一般的吹灰和在线清洗很难清除，当氨盐聚积聚到一定程度时空预器的阻力会急聚上升，这时就必须要停炉对空预器进行清洗。

要阻止空预器的氨盐的生成，避免其对空预器的影响，就必须要控制反应器后烟气中氨气浓度。反应器出口氨气浓度超标一般有两种情况，一种是控制系统出故障，向反应器中喷入了过量的氨，另一种是因为催化剂活性的衰减，喷入的氨不能完全反应而随烟气流出反应器。目前孟电#1机组运行已两年多，#2机组运行接近两年，催化剂活性衰减过半，产生反应器出口氨气浓度超标的风险正在增加，所以在反应器出口增加氨逃逸分析仪，加强对反应器出口氨浓度的监测十分有必要。

二、监测烟气中的氨的方法

目前监测烟气中的氨的方法主要有两种，一种是抽取式间接测量法，就是将反应器出口烟道中烟气抽取出来后，在分析仪内分成两个回路，一回路直接分析烟气中的NOx含量，一回路通过在仪表内加装催化剂，将烟气中残余的氨和NOx进行反应后，测量反应后的NOx，通过比对两个回路中NOx差值测量来测量烟气中的氨气浓度。

另一种方法是激光在位测量，该方法是将激光分析仪直接装在烟道上，利用不用组分的介质对不同波长的激光吸收能力不一样的原理，选择对氨气组分最敏感的激光光谱布置在仪器对，通过对激光光谱强度的衰减进行检测，可以测出烟气中的氨气浓度，该种方案以NEO和SIEMENS为代表，但二者的实现方法不同，NEO是将激光发射端和接收端13ppm（更适合1‐3ppm氨逃逸监测）发射和接收探头的容易对中，有效克服振动激光源安装在现场，强度高，发射端到接收端的激光是一个20mm的光柱，接收端的检测器约为3mm直径的区域，容易对中。同时，该设计能够有效克服一定幅度内的烟道振动。

NEO是采用激光光谱的方式，通过发射端和接收端探头原位测量，但是和SIEMENS产品不同，NEO的LaserGasIISP型仪表采用不带光缆的一体式全独立设计，所有部件都安装在现场，包括发射单元、接收单元和电源单元，防护等级都是IP66，完全适合现场运行环境，没有中心单元仪表，不通过光缆传输激光信号。

LaserGasII激光光谱法测量氨逃逸仪表具有以下特征：测量出的气体浓度值表征的是光穿过的整个路径上的气体浓度平均值，而不是像直接抽取法那样将采样探头插入烟道中抽取气体的点测量值，特别是烟道气体浓度不均匀情况存在时，这种通过原位监测而获得的平均值更能代表整个流程管路中的总体浓度。

SIEMENS则是将发射端和接收端分开的方式，其分析仪表LDS6主要原理通过在反应器出口34m平台烟道两侧开孔，加装SIEMENS激光分析仪探头，通过光纤将探头接入激光分析主机，主机将分析结果以4~20mA信号送到DCS，实现对脱硝氨逃逸实时监测。

三、NEO分析仪监测氨逃逸在孟津电厂的应用

孟津电厂选用的是NEO型号的分析仪进行氨逃逸监测。氨逃逸装置设在脱硝出口到空预器入口之间的烟道，即34米平台处，由于烟道宽3.3米，因此可以将仪表对穿烟道安装，在烟道两侧分别对称开孔，同时仪表电源取自原脱硝NOx供电仪表电源柜的备用电缆将备用电缆通过铺设电缆接在仪控UPS电源柜AC220V开关上电流为2A，电缆规格为RVV3*1.5mm2，从仪表发射单元输出的模拟量4-20mA信号接入原脱硝信号的备用通道，电缆规格为RVVP4*1.0mm2，同时仪表两端需要接入压缩空气管路，对发射单元和接收单元法兰进行吹扫，管路尺寸为外径8mm不锈钢管。

孟津电厂#1机组脱硝出口安装氨逃逸装置以来，A侧氨逃逸分析仪透光率在30%--70%，测量正常（正常透光率在10%--85%之间测量值最佳），B侧透光率在10%以下测量波动比较大，经过几次调试到透光率在80%左右测量正常后，不久又会出现透光率低、测值波动现象。经分析，经分析，原因有以下几点：

1.B侧氨逃逸仪表附近有两台氨气稀释风机振动大，导致测值不稳定；

2.接收端位于炉膛的另一侧，无检修平台，检修人员无法到达，日常维护只能调整发射端方向，若接收端探头松动，通过调整发射端当时能调试正常，时间久后依然会再次波动偏差；

3.炉膛内气流分布不均或者喷氨不均匀会导致测量值波动，日常炉膛内吹灰同样也会；

4.B侧固定接收端和发射端的法兰本身固定性不好，检修时手轻推发射端发现透光率变化很大。

处理方法：

1.对B侧固定接收端和发射端的法兰面进行重新焊接加固，减小了振动幅度；

2.在氨逃逸接收端搭建检修平台，方便了检修人员能够触到接收端，并对其进行日常维护保养。

借鉴#1机组维护氨逃逸装置的经验，#2机组在安装氨逃逸装置时就加强了对接收端和发射端法兰面的坚固，并搭建了检修平台，自投入以来运行稳定可靠。

原标题：氨逃逸测量原理的分析及孟津电厂氨逃逸测量装置的应用