隨著新環(huán)境保護(hù)法的實(shí)施，火力發(fā)電機(jī)組近零排放改造越來(lái)越成為主流，近零排放改造后，凈煙氣排放的NOX限值下降到100mg/Nm3至50mg/Nm3，脫硝噴射量的增加降低了脫硝出口NOX量，NH3量增加了脫硝出口氣體的化學(xué)成分含量，對(duì)脫硝出口NOX的測(cè)量產(chǎn)生了新的影響。本文主要對(duì)目前國(guó)內(nèi)脫硝方式進(jìn)行分析，對(duì)脫硝出口NOX測(cè)量的方法進(jìn)行分析，為各火力發(fā)電廠近零排放改造后脫硝出口NOX測(cè)量提供參考和建議。

一、脫硝的方法有幾種類型

1選擇性催化還原法(SCR)

2、非催化還原反應(yīng)

3、電子束煙氣脫硫脫硝方法

4、燃燒產(chǎn)物飛灰改性催化劑脫硝方法

目前使用最多的是SCR，第四種方法還沒有實(shí)際使用。四種方法最終脫硝的反應(yīng)劑都使用NH3，因此檢測(cè)設(shè)備的選擇有相似之處。本文主要討論SCR中監(jiān)控儀表的選擇問題。

SCR設(shè)備運(yùn)行的計(jì)量平衡方式:

6NO+4NH3-5N2+6H2O

6NO2+8NH3-+12H2O

6NO+6NO2+12NH3-12N2+18H2O

SCR的一般安裝應(yīng)用示意:

從化學(xué)反應(yīng)的平衡方面得出的結(jié)論

1)在煙霧形成過程中，NO2的生產(chǎn)率很低，所以代表NOx的物質(zhì)是NO。但隨著時(shí)間的推移，溫度下降，NO逐漸轉(zhuǎn)換為NO2，因此環(huán)境指標(biāo)以NO2為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2)NO的生成與溫度有關(guān)，溫度超過1000℃時(shí)，NO的生產(chǎn)率迅速增加。由于溫度對(duì)燃料的利用率有很大關(guān)系，溫度高有利于熱效率的提高，但對(duì)NO的控制不利。

3)NO的測(cè)量是控制最佳燃燒條件的重要手段�？焖俚腘O分析結(jié)果可以在NO排放量少的情況下保持較高的燃燒溫度。這不僅減少了排放，還節(jié)約了NH3的投入。

4)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，由于用NO分析器控制燃燒條件好，NO排放少，因此可以使用比普通氨少的加入量取得良好的效果，多數(shù)不檢測(cè)馀氨。

5)出口NO的分析，如果能夠保持與氨的加入成比例的關(guān)系，就能夠判斷逃出氨的數(shù)量很少。

二、測(cè)量部分及其測(cè)量難點(diǎn)

1.測(cè)量部分:NO、NO2、NH3

2.根據(jù)歐洲法規(guī)，NO2小于NOx的10%，可以不測(cè)量NO2

3.在高粉塵應(yīng)用中，粉塵含量高，可以達(dá)到30g/m3

4.脫氮反應(yīng)在氣態(tài)下進(jìn)行，流速快，測(cè)量方法遲緩的時(shí)間少

5.NO2和NH3容易溶于水，容易被吸附/p>

1.多組分紅外分析儀測(cè)量

采用多組分分析法，每臺(tái)SCR反應(yīng)器配備一臺(tái)分析儀，分析儀包括三個(gè)分析測(cè)量通道，一個(gè)用于入口NO測(cè)量，一個(gè)用于出口NO測(cè)量，另一個(gè)用于出口O2測(cè)量。

SCR入口設(shè)置1-3個(gè)采樣探頭，SCR出口設(shè)置1-3個(gè)采樣探頭，入口和出口設(shè)置單獨(dú)的煙氣預(yù)處理系統(tǒng)。樣氣進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)除塵、除水、過濾，送入分析儀進(jìn)行分析。采樣探針具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨、防堵功能。分析儀布置在帶空調(diào)的分析棚內(nèi)，棚內(nèi)露天布置反應(yīng)器符號(hào)附近的平臺(tái)上，每個(gè)SCR反應(yīng)器設(shè)置一套分析棚。分析儀器具有清洗空氣系統(tǒng)，防止煙塵污染分析儀器部件，當(dāng)清洗空氣系統(tǒng)失效時(shí)，分析儀器上輸出干接點(diǎn)報(bào)警信號(hào)到DCS，啟動(dòng)隔離快門進(jìn)行保護(hù)。

每臺(tái)SCR反應(yīng)器配備一臺(tái)分析儀，分析儀包括三個(gè)或四個(gè)分析測(cè)量通道，一個(gè)用于入口NO的測(cè)量，一個(gè)用于出口NO的測(cè)量，另一個(gè)用于出口O2的測(cè)量，另一個(gè)用于入口O2的測(cè)量通道

氣體分析儀單元:三個(gè)分析通道，兩個(gè)NO測(cè)量通道(并聯(lián)氣路獨(dú)立，進(jìn)出口各一個(gè))一個(gè)O2測(cè)量模塊。(與出口NO測(cè)量模塊的氣路串聯(lián))也可以追加O2測(cè)量模塊。(與入口NO測(cè)量模塊氣路串聯(lián))

預(yù)處理單元:根據(jù)分析要求預(yù)處理雙路并聯(lián)獨(dú)立。(包括控制反吹、采樣、采樣、除塵、脫水等功能)

采樣探針:SCR入口設(shè)置1~3個(gè)采樣探針，

SCR出口設(shè)置1~3個(gè)采樣探針。取樣后的煙氣進(jìn)入高溫混合器后，進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)過濾，送入分析儀表。

采樣線:2~5條，在SCR入口設(shè)置1~3個(gè)采樣探針對(duì)應(yīng)1~3條。SCR出口設(shè)置采樣探針對(duì)應(yīng)。輸氣管道伴熱加熱，溫度保持在140℃以上(酸露點(diǎn):130~135℃)，輸氣管道為自熱式，利用加熱材料的中央點(diǎn)控制溫度，溫度低于中央點(diǎn)時(shí)為導(dǎo)體，用電流加熱。溫度超過中央點(diǎn)時(shí)，變成絕緣體，不加熱。

居中點(diǎn)是恒定溫度。用這種方法控制溫度的最大優(yōu)點(diǎn)是可靠性高。選擇的加熱溫度為140℃。加熱管道的外套是由抗紫外線照射和耐高低溫的絕熱材料制成的。

本方案特點(diǎn):

優(yōu)點(diǎn):在滿足本情況特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，響應(yīng)時(shí)間短，安裝簡(jiǎn)單，不需要儀表之間等優(yōu)點(diǎn)。

分析和采樣困難:與脫硫狀況不同。溫度高、含塵量高。要求反應(yīng)測(cè)量速度快(參與控制)。

2.直插式測(cè)量方案

儀表可直接安裝在煙道上，實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)，儀表防護(hù)等級(jí)不低于IP67，可防塵、防雨，與煙氣接觸測(cè)量探針耐磨、耐腐蝕、耐高溫，有堵塞和自清潔裝置，儀表二次信號(hào)處理部分和傳感器一體化。因?yàn)镾CR的出口和入口樣本都含有高粉塵，溫度很高。根據(jù)工藝要求，對(duì)樣氣的測(cè)量響應(yīng)時(shí)間也應(yīng)越短越好

本方案的特點(diǎn):

分析和取樣困難:與脫硫狀況不同，溫度高，含塵量高，要求反映測(cè)量速度快(參與控制)。

四、近零排放改造后NOX測(cè)量的新問題

我廠脫硝出口氮氧化物分析儀原設(shè)計(jì)為德國(guó)GM31原位式紫外固定波長(zhǎng)氮氧化物分析儀，單元近零排放改造脫硝噴射量增加后，脫硝出口氮氧化物值在單元高負(fù)荷(550MW以上)測(cè)量不正確的現(xiàn)象。

與河南電氣科學(xué)院多次實(shí)測(cè)比較(采用電化學(xué)式和紅外分析式)，低約20mg/m3。與電氣科學(xué)院專家和SICK技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查分析:GM31分析儀為原位式紫外固定波長(zhǎng)檢查NO和NO2組分濃度，25mg/m3以下的高濃度NO可以比較正確地測(cè)量(與電氣科學(xué)院的測(cè)量值一致)，噴射量增加后NO濃度下降，NH3濃度變化

五、結(jié)論

廣泛調(diào)查其他發(fā)電廠脫硝出口氮氧化物的測(cè)定極少采用原位式紫外固定波長(zhǎng)測(cè)定，采用多組分紅外抽取式分析儀較多，SICK公司生產(chǎn)的GM31原位式NOX分析儀為紫外固定波長(zhǎng)測(cè)定，近零排放改造必然改變脫硝出口各組分的含量，復(fù)蓋GM31檢測(cè)的低濃度NO光譜吸收峰，分析儀無(wú)法正確測(cè)定NO組分的低濃度。

目前西克公司升級(jí)產(chǎn)品GM32為紫外光波長(zhǎng)自動(dòng)切換型測(cè)量，在被測(cè)氣體變化時(shí)自動(dòng)切換NO的測(cè)量波長(zhǎng)至干擾小的其他波長(zhǎng)可繼續(xù)進(jìn)行小濃度的精確測(cè)量，該產(chǎn)品可解決以上問題，并根據(jù)各省環(huán)境保護(hù)廳的相關(guān)文件要求，新建或改造的脫硝基站應(yīng)設(shè)置環(huán)境保護(hù)廳指定的維護(hù)廠家監(jiān)測(cè)設(shè)備。

另外，脫硝出口NOX測(cè)量?jī)x器的選擇，除了考慮設(shè)備穩(wěn)定可靠的維護(hù)量小等因素外，盡量與煙囪排放NOX分析儀器的測(cè)量原理和形式一致，避免測(cè)量方式和測(cè)量原理差異引起的測(cè)量偏差，例如國(guó)華孟津發(fā)電廠在脫硝出口分析儀改造時(shí)，根據(jù)河南省環(huán)境保護(hù)廳的要求選擇雪迪龍公司SCS-900監(jiān)視系統(tǒng)，分析儀為西門子U23紅外抽取式的多組分析儀，改造后與電氣科學(xué)院和環(huán)境保護(hù)局進(jìn)行實(shí)測(cè)量比較，測(cè)量偏差在合格范圍內(nèi)。

脫硝出口NOX測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性時(shí)脫硝噴霧自動(dòng)的基礎(chǔ)條件，近零排放改造后，空氣預(yù)測(cè)器內(nèi)產(chǎn)生硫酸氫胺的增加，氨鹽的形成容易增加空氣預(yù)測(cè)器的阻力，嚴(yán)重時(shí)空氣預(yù)測(cè)器的腐蝕堵塞，脫硝NOX值和NH3的測(cè)量特別重要