氨逃逸监测仪表应用研究

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1、氨逃逸监测仪表应用研究　　【摘要】本文简述了脱硝后氨逃逸率监测的必要性，然而国内燃煤电厂高温、高粉尘环境给氨逃逸测量带来诸多困难，使得目前应用的氨逃逸率监测仪表存在诸多问题。目前应用于某发电公司的有加拿大优胜LasIR与德国西克GM700两种监测仪表，均采用TDLAS方法测量，本文对两种仪表的结构、安装方式进行了描述和对比，重点分析了两种仪表的优缺点，提出了两种仪表目前应用中存在的问题及改进方向。　　【关键词】氨逃逸TDLASLasIRGM700　　电厂脱硝工艺主要包括SNCR（选择性非催化还原）和SCR（

2、选择性催化还原）两种，其原理是通过向反应器内注入氨气，将其与氮氧化物反应生成氮气和水。在该过程中，氨气的注入量及其在反应区的空间分布严重影响着脱硝效率。若注入氨量过小，就会降低脱硝效率；若注入氨量过大，就会引起氨逃逸。逃逸氨不仅会造成环境污染，而且它会与硫酸盐反应生成铵盐，而铵盐会在烟道下游固体部件表面沉淀，造成严重腐蚀，带来昂贵的维护费用。如果可以在脱硝反应区下游精确快速的连续测量氨逃逸率，就可以瞬间为氨注入系统提供一个反馈信号，进而对喷氨量进行最优化控制，使得氨逃逸率维持在一个最低水平线上，同时保证脱硝

3、效率。9　　按照《当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录》（2010版）要求，烟气脱硝系统中氨逃逸率不大于3ppm，这要求氨逃逸率的测量装置必须具有足够高的测量灵敏度和精度；另外，脱硝系统出口处烟气温度在400℃左右，这要求测量装置能够在高温环境下工作；再次，氨气具有极强的吸附性且极易溶于水，这要求测量装置能够实现原位测量或采样测量时不改变烟气中氨的含量。　　对于如此低的氨逃逸率及其相关特性，目前常用的采样分析法、电化学分析法、红外分析法都难以满足测量要求，如目前电厂广泛采用的SIEMENS公司生产的C

4、EMS烟气分析仪唯独缺少氨逃逸率的测量。　　为了解决氨逃逸率测量难题，欧美等发达国家将可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术引入到脱硝系统中，如德国SIEMENS和加拿大Unisearch公司研发出了氨逃逸率分析仪并迅速占据了欧美市场，国内近几年也引入了相关产品，但由于国内电厂烟气中粉尘含量极高，达到50g/m3，引入的氨逃逸率分析仪激光无法穿越烟道，进而引起一系列的技术难题，使得上述产品在国内电厂脱硝系统中应用还处于探索、消化和改进阶段。　　目前国内电厂脱硝后氨逃逸率监测仪表主要包括加拿大优胜公司Un

5、isearch的LasIR、德国西克的GM700、德国西门子的LDS6及国内杭州聚光科技有限公司的LGA-4500[2-4]。某发电公司3号炉应用2台Unisearch的LasIR，2号炉和4号炉分别应用2台德国西克的GM700，两种仪表设计均采用TDLAS测量原理。　　1TDLAS测量原理　　TDLAS（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy）技术是采用可调谐二极管激光器发射出的窄带激光扫描气体吸收谱线，然后通过分析分子吸收后的激光强度得到气体浓度。当一束波长为ν9

6、的单色激光穿过被测气体后，激光透过率可以用Beer-Lambert定律描述：　　（1）　　式中：为气体吸收前的光强；　　为气体吸收后的光强；　　P为气体压强；　　C为被测气体浓度；　　L为激光吸收光程；　　S（T）为谱线的线强度，与温度有关；　　为分子吸收线型函数，且；　　由公式（1）可知，当被测气体压强、温度、激光吸收光程已知的情况下，便可以通过测量激光透过率得到被测气体的浓度。　　不同的气体分子只吸收固定波长的谱线，该方法具有极好的选择性；测量精度可以达到ppm量级，灵敏度高；测量速度快，可达到ms级响

7、应级别；根据TDLAS原理可知，浓度由气体吸收后光强与气体吸收前光强的比值即激光透过率决定，绝对光强的大小不影响测量结果，因此在激光可以透过的情况下，粉尘对测量带来的激光衰弱影响可以忽略[5]。　　2两种仪表的应用现状　　2.1Unisearch的LasIR　　2.1.1仪表结构9　　LasIR包括激光控制单元、电源供给单元、信号处理单元，激光发射单元和激光接收单元，该仪表采用原位对穿测量方式，激光发射单元和激光接收单元安装在烟道两侧。其结构示意图如图1所示。LasIR由激光控制单元驱动激光器发射出的光束一

8、部分透过参比池，实时锁定气体吸收谱线；另一部分通过光缆传送到光学发射单元，经过准直后射出，射出光束穿过测量气体空间，到达激光接收单元，在激光接收单元经光电检测器把光信号转换成电信号，经同轴电缆传输给信号处理单元，计算出被测气体浓度值。　　2.1.2仪表优缺点　　该仪表优点：　　（1）结构简单，安装方便；　　（2）激光在发射单元经过扩束，被发散地发射到接收单元，使得接收单元接收到的光强稳定保持不变。　　该仪表存在问