激光分析仪在脱硝系统中的应用.pdf

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1、第2期孙惠良．激光分析仪在脱硝系统中的应用287激光分析仪在脱硝系统中的应用孙惠良(西门子传感器与通信有限公司，辽宁大连116023)摘要介绍了脱硝系统的主要流程和激光分析仪的原理，且以环保为前提，重点介绍激光分析仪在此应用中的测量优势。关键词激光分析仪脱硝系统污染NO，中图分类号TH7“．5文献标识码B文章编号looO一3932(2012)02旬287旬3随着人类生存环境的恶化，环境污染对人类健康和安全的影响日益成为人们密切关注的问题，能源的有效利用及燃烧污染物的有效控制受到越来越多的关注，已逐渐上升为民生问题。据调查，我国燃煤电站锅炉NO

2、。的排放量普遍超标，对酸雨和光化学烟雾的形成以及地球臭氧层的破坏有直接关系，因此降低NO。的排放是当前亟待解决的问题，新的或者已运行的燃煤电站都要求增加脱硝系统¨。1。当前脱硝主流技术采用SCR法：在催化剂的作用下，通过NH，与NO、O：反应生成N：和水，无污染排放，因此准确地测量NH，的含量，直接反映了NH，的加入量能否保证反应器中的反应充分完成。激光分析仪非常适合在这种含尘量大、水分高和含有腐蚀性气体的工况下检测气体含量，笔者着重介绍了该分析仪在脱硝系统中的应用。1No，的产生机理煤在燃烧过程中产生的N0，一般指NO和NO：，其中90％是

3、N0，在火焰带的下游或排放后一部分NO转换为NO：。NO生成的途径主要有3种：a．热力型NO，，指空气中的氮气在高温状态下，进一步氧化生成NO，。当温度低于l300℃时，几乎没有热力型NO，。b．燃料型NO，，指含氮化合物在燃烧过程中进行热分解，进一步生成NO。，在常规煤锅炉中，这是NO。生成的主要途径。c．快速型NO，，指燃烧时空气中的氮与燃料中的碳氢离子团反应生成的N0。。在这3种途径中，快速型NO。所占比例不到5％。2SCR法烟气脱硝反应2．1反应原理NO，在催化剂的作用、反应温度为250—450℃的条件下，用NH，、CO或碳氢化合物等

4、作还原剂，将烟气中的NO，还原为氮气，主要反应式如下：4NO+4NH，+02—4N2+6H206N02+8NH3—+7N2+12H20其中，当以氨作为还原剂时，N0。的脱除率最高。2．2SCR法脱硝系统流程SCR法脱硝系统流程如图1所示。sCR烟气脱硝系统分为SCR区和氨区，整个脱硝系统由一系列分系统组成，包括液氨卸料、存储和蒸发系统、氨气混合和蒸发系统、烟气系统以及蒸汽吹灰系统等，详述如下：a．液氨卸料、存储和蒸发系统布置在氨区中，槽车运送来的液氨经卸料压缩机抽取、输送后储存在液氨储罐中，液氨经氨蒸发器蒸发成氨气后进入氨气储罐储存备用；b．

5、氨气混合和喷射系统，空气作为载体，氨气进人混合器后与稀释空气以一定的比例进行混合，经氨喷射器喷入锅炉烟气中的NH，在SCR反应器中催化剂的作用下与烟气中N0，发生反应，从而达到降低排烟中NO，含量的目的；c．烟气系统包括进口烟道、出口烟道、顶部烟道和反应器；收稿日期：20ll-12一15288化工自动化及仪表第39卷d．蒸汽吹灰系统，烟气流经scR区时，烟尘可能使催化剂表面积灰，需尽可能吹扫干净，以免造成催化剂失效，导致脱硝效率下降、反应器烟气阻力增加等隐患发生。图1脱硝系统流程3激光在脱硝系统中的应用从工艺性质和仪表应用特点上来看，选用激光

6、主要有两个方面的原因：a．省煤器出口原烟气组成成分复杂，含有大量的粉尘、H：O等，另外在scR反应器出口测量微量的NH，，其含量采用原位式测量更加可靠，微量的NH，采用抽取法将被吸附或者溶于水中，无法进行在线准确监控。b．半导体激光可以发射高精度的波长，进行各种微量气体含量的测量，它是利用气体分子在特定的波长处吸收能量的特性，采用近红外区域窄吸收线的方法，为样品提供了一个特定的衡量。该方法具有很强的选择性，通过调谐激光输出波长到要求的气体吸收线，精确测量气体对入射光的吸收程度便可测出气体的浓度。3．1激光分析仪的结构原理激光分析仪(图2)主要

7、由中心单元、发射端、接收端和信号传输光纤构成”1。其中，中心单元包括激光源、参比单元及信号处理单元等。图2激光分析仪示意图由于不同的气体有各自特殊的吸收谱线”1，在通过测量介质时，会在检测器上留下各自特有的特征谱线，这种独一无二的特性决定了激光测量的准确性，图3即为被测气体在检测器上留下的吸收谱。3．2激光分析仪在脱硝系统中的应用激光分析仪安装在scR反应器出口，采用原位式安装。NO。与NH，反应得是否充分，关键取决于氨气混合和喷射系统喷人的量。NH，加入过第2期孙惠良．激光分析仪在脱硝系统中的应用289●JI-▲-．▲·7，．▲-●●’-图

8、3被测气体在检测器上留下的吸收谱少时，N0，无法充分反应；加入过多时，会造成对设备的腐蚀和对环境的污染。因此喷NH，的量需要恰到好处。准确检测NH，的量可以减少NO