PIMS多点式激光光谱氨逃逸监测系统介绍及实际应用

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1、PIMS多点式激光光谱氨逃逸监测系统介绍及实际应用摘要：本文论述了SCR工艺中多点式氨逃逸监测的重要性和紧迫性，以及氨逃逸监测的技术难点，介绍了PIMS多点式激光光谱氨逃逸监测系统的对应解决方案。　　关键词：伪原位监测(PIMs),原位检测(In-situMeasurement)，可调激光光谱(TDLAS),SCR，ABS，氨逃逸，氨逃逸分布不均　　一、SCR脱硝工艺中氨逃逸监测的重要性　　SCR(SelectiveCatalyticReduction)选择性催化还原法是国际上成熟的燃煤电厂脱硝工艺，原理是利用还原剂在催化剂的作用

2、下选择性的与烟气中的NOx发生化学反应生成N2和H2O的方法：　　NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O　　还原剂：液氨、尿素或氨水　　催化剂：V2O5-WO3/TiO2-SiO2　　但是即使SCR工艺中NH3的喷入量不过量，也不可能完全反应，总有一部分没有被反应的NH3逃逸出催化剂层，另外，由于催化剂的安装不密封，也有可能部分的NH3随着烟气从催化剂层的连接缝隙处逃逸出催化剂层。　　对于燃煤电厂而言，逃逸氨最大的危害在于逃逸氨与烟气中的SO3发生反应：NH3+SO3+H20=NH4HSO4，NH4HSO4英文AmmoniumB

3、isulfate,简称ABS，ABS在一定的温度区间内呈液态，并具有粘性特征，而SCR后的空预器恰巧在这一温度区间内，液态的ABS附着在空预器的表面，并吸附烟气中的粉尘，造成空预器的前后压差增大，严重的情况是造成空预器堵塞。空预器压差增大甚至堵塞会严重危害锅炉的运行安全，电厂必须停炉清洗空预器，故造成很大的经济损失。　　研究表明，当氨逃逸超过3ppm后，空预器就容易发生堵塞。ABS的产生也受SO3浓度的影响，SO3大部分来自SO2的转化，SCR催化剂的应用也提高了SO2的转化率。氨逃逸量和SO3的浓度决定了ABS的生成温度区间。以

4、下是NH3和SO3的生成(NH4)2SO4(AS)和NH4HSO4(ABS)生成温度区间：..　　 　　值得注意的是由于在实际电厂工况下，逃逸氨的量总是小于SO3的量，所以铵盐是以ABS的形态出现。从上图可以看出，ABS的生成温度区间基本上就是空预器的温度区间。　　如上所知，准确并且全面的监测SCR工艺后的氨逃逸浓度及其重要，只有准确并且全面的监测氨逃逸浓度才能给SCR的优化提供科学的数据。　　二、中国燃煤电厂SCR监测氨逃逸的难点　　对于燃煤电厂，由于空预器的ABS现象，监测氨逃逸必须是在空预器之前。空预器的位置是布置在除尘和脱

5、硫之前。燃煤电厂的工艺布置如下图：　　 　　烟气中粉尘量通常高达20g/m3-50g/m3，相当数量的电厂粉尘量高达50g/m3以上。而美国电厂的粉尘量通常在10g/m3以下。..　　2)烟气温度高。烟气温度通常在350℃到400℃，这也是SCR催化剂的工作温度。　　3)烟道为1cm的厚钢板矩形结构，通常对于一个600MW机组，烟道为A和B双烟道布置，矩形界面的长和宽通常为8米和5米。锅炉负荷的变化会导致烟气温度、压力和流量的变化，这种矩形钢板结构的烟道会产生相应的形变。　　目前国际上主流的氨逃逸监测是基于TDLAS(可调式二极管

6、激光吸收光谱)技术的原位对射式(In-situ)氨逃逸分析仪，代表品牌有西门子的LDS6,挪威NEO的LaserGasIISP,加拿大UNISEARCH(优胜)公司LasIR(SPSO)等等。ABB的AO2000-LS25和英国SERVOMEX公司的LaserSP是挪威NEO的OEM产品。另外还有德国SICK的GM700探杆式激光氨气分析仪和日本Horiba以及美国热电的基于稀释法和化学发光NOX分析仪的氨逃逸分析系统。　　但是众多的国际品牌在实际应用中都出现各种各样的问题，尤其在中国燃煤电厂的工况下，鲜有运行良好的，大多数分析仪

7、甚至完全成为摆设。总结来说存在如下问题和检测难点：　　1)烟气粉尘太大的问题　　烟气中高达20g/m3-50g/m3的粉尘导致对射式(in-situ)的激光气体分析仪的激光不能够穿透整个烟道，有时在安装调试时能够穿透烟道，但是当锅炉负荷增大时，激光光束就不能通过，导致检测中断。另外锅炉吹灰也会导致激光光束不能通过。对于探杆式的激光分析仪，由于依靠烟气渗透进入探杆的过滤管，在如此高的粉尘下，探杆过滤管也容易堵塞，维护量很大。　　2)ABS的问题　　燃煤电厂的SO3含量通常都在50ppm以上，有些电厂由于使用高硫煤，SO3的含量甚至高

8、达200ppm。SCR中使用的催化剂含有V2O5成份也对SO2转化到SO3起到催化作用，也导致了SO3含量的提高。根据ABS形成温度区间表可知，当氨逃逸3ppm，SO3在50ppm到100ppm之间时，ABS的生成温度在220℃和230℃之间。对于