基于PIMs技術的多點在線式氨逃逸檢測系統的應用

　　氨逃逸是燃煤電廠SCR煙氣脫硝運行的關鍵控制參數，其控制不當將會導致空預器堵塞腐蝕、煙氣阻力損失增大、氨氣吸附在飛灰中造成環境污染等問題。實際運行中受脫硝催化劑性能、煙氣條件波動、流場偏差等因素的影響，往往造成氨逃逸超標。因此，實時、在線、精確測量氨逃逸率，是脫硝裝置安全、穩定、高效運行的重要保障。

　　本文介紹的基于PIMs技術的多點在線式氨逃逸檢測系統，采用多點在線式激光光譜技術，實現對氨濃度的快速、準確和多點測量。

　　1 測量原理

　　基于PIMS技術的多點在線式氨逃逸監測系統采用偽原位檢測系統(Pseudo In -Situ Measurement system)，該系統的光學監測端集成了所有的采樣、檢測組件于一體，直接安裝在煙道上。氨逃逸監測系統主機與光學監測端系統是通過光纖和同軸電纜連接的，沒有傳統的采樣管線，煙氣通過插在煙道中的取樣探桿被直接抽取到高溫檢測池，所有氣體接觸部分溫控在300度左右以防止ABS(硫酸氫按)生成，取樣探桿采用特殊的鍍膜技術，材質為316L，杜絕了氨氣吸附問題，檢測完的樣氣返回煙道以滿足環保要求，形式和功能上近似于原位檢測，稱之為偽原位檢測。

圖1偽原位光學監測端原理圖

　　2 氨逃逸測量方法對比分析

　　目前氨逃逸主要的測量方式有可調諧激光吸收光譜(TDLAS)式，其中分為激光原位對射式、直接抽取式等。

　　2.1原位對射式

　　脫硝系統原煙氣煙塵含量高達30 -100g/m3，對射式氨逃逸監測系統光束無法穿透或者穿過非常微弱，影響分析的精度，從而影響測量結果的穩定性與準確度。鍋爐負荷經常變化導致光束偏移，降低監測精度，增加維護量。

　　2.2直接抽取式

　　就地氣體有預處理系統，采樣管伴熱溫度不超過1800C ,ABS(硫酸氫銨)在采樣管線中快速生成，導致采樣管線中NH3部分損失。

　　2.3原位對射式、直接抽取式氨逃逸監測系統光程都在1-2米，靈敏度在~1 -2ppm，無法滿足。0一3ppm的NH3濃度監測要求。脫硝煙道內流場紊亂，NH3、 SO2、NOx分布不均勻，單點測量沒有代表性，不能反映整個煙道真實的氨逃逸分布情況。

　　2.4PIMs技術最大限度保證煙氣采樣不失真，從根本上避免傳統采樣管線帶來的ABS結晶而導致側不出氨氣的問題。全程高溫溫控系統，避免氨氣損失和ABS生成。采用全金屬外鍍膜濾芯，過濾粉塵，避免粉塵對光強度影響。過濾器帶有反吹系統，避免濾芯堵塞。主機內置標準氨氣考核模塊，實時在線校正，免人工校正。光學監測端具有同時監測氨逃逸濃度和煙氣中的H2O含量的功能。通過H2O含量的一致性來判斷光學監測端是否存在采樣泄漏、是否工作正常。

表1氨逃逸測量方法對比分析

　　3 在某電廠的應用情況

　　3.1某電廠600MW機組氨逃逸在線監測儀表采用原位對射式氨逃逸檢測裝置，機組負荷、入口NOx濃度變化時，A,B側氨逃逸測量數值始終無波動趨勢，A側氨逃逸測量數值始終維持在2.22ppm, B側氨逃逸測量數值始終維持在2.5ppm.

　　3.2某電廠利用停機機會，更換為偽原位多點在線式激光光譜氨逃逸監測系統。采用一套控制主機(安裝在CEMS 小間)，四套PIMS光學端，A,B側煙道各布置兩套，每套光學端配合一套多點煙氣取樣器，每套煙氣取樣器取樣點為3個。改造后氨逃逸側量值隨機組負荷、SCR反應器入口NOx濃度變化跟隨性較好，A,B側氨逃逸變化趨勢基本一致。

　　4 經濟效益分析

　　4.1有效防止氨逃逸造成的空預器堵塞問題，避免電廠因空預器堵塞造成的被迫停機，減少非計劃性停機造成的不必要經濟損失。

　　4.2有效控制氨的精準噴射，降低氨逃逸量造成的浪費，提高氨利用率，減少氨逃逸量，平均節氨量超過20%，每年節約70 -125萬元。

　　4.3有效防止ABS的形成，避免空預器堵塞造成的壓阻升高，從而可有效降低引風機電耗20%以上，每年節約20 -25萬元。

　　5 結束語

　　基于PIMs技術的多點在線式氨逃逸監測系統現場應用測量準確度高，脫硝出口氮氧化物與氨逃逸變化趨勢基本一致，可以滿足火電廠超低排放條件下SCR脫硝裝置氨逃逸檢測需求，為脫硝系統噴氨量提供調整依據。