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    烟气脱硝CEMS的设计与应用
    2022-01-21

    烟气脱硝CEMS中的分析技术

    烟气脱硝CEMS分析氮氧化物的技术主要有:

    ①红外光谱技术,包括非分光红外分析技术(NDIR)、气体过滤相关红外分析技术(GFC)NDIR、傅立叶变换红外光谱分析技术(FTIR);

    ②紫色光谱技术 、紫外差分光学吸收光谱(DOAS);

    ③化学发光技术及电化学技术等。

    在抽取采样法系统中常用的NOX检测技术是非分光红外分析技术(NDIR)、气体过滤相关红外分析技术(GFC)NDIR和紫外光谱技术。

    烟气中NOX主要是NO及NO2,NO的含量一般占到90%以上。应用红外光谱及紫外光谱尊龙凯时器的测量对象是NO。对于NO2的监测,大多是通过氮氧化物转换炉将NO2转换为NO后进行测量 ,从而测得NOX的总量,采用NOX的总量减去不通过转化炉单独检测的NO含量,就可以得到测量NO2的浓度。

    在稀释采样法系统中经常采用化学发光法仪器测量NOX。化学发光法技术测量灵敏度高,其检出限低至0.1μmol/mol。

    在原位法直接测量NOX的系统中,主要采用紫外差分吸收光谱技术(UV-DOAS)。

    脱硝出口的净烟气测量中,除测量氮氧化物外还需要测量微量的氨逃逸量。微量氨含量很低(3mg/L)左右且易溶于水,其测量难度较大,大多采用激光气体光谱法原位测定,也可以采用催化还原-化学发光法及热湿法傅立叶变换红外光谱法(FTIR) 采样测定。

    烟气脱硝CEMS的设计

    1.烟气脱硝CEMS的取样设计及分析方案

    由于SCR反应器位于锅炉省煤器出口的高温、高尘段,处理的锅炉烟气量达100%,因此脱硝CEMS的工况条件较为恶劣。

    ①脱硝入口原烟气分析 取样点烟气湿度达350℃左右,烟尘含量*高达30%g/㎥左右,氮氧化物的含量与燃煤锅炉燃烧的煤种有关,一般大天400mg/㎥。在SCR入口侧检测NOX,从分析技术来看没有问题,难点主要在于必须采用高温取样探头,探头的加热湿度应达到300℃以上。由于烟气的酸露点约在180℃左右,因此传输管线应保持保温在180℃以上(*好在200℃),这不同于脱硫的烟气取样。另外,除尘技术必须采取多级除尘技术,以满足尊龙凯时器的要求。

    脱硝入口原烟气要求监测氮氧化物和氧,分析方案如下:

    a.采用原位法CEMS,选用非分光红外分析器测量氮氧化物,电化学传感器测氧,这是比较成熟的方案;

    b.采用原位法CEMS,选用紫外光谱仪测量氮氧化物,氧化锆探头没氧;

    c.也可以采用稀释抽取法CEMS,选用化学发光法NOX尊龙凯时,可同时测量气体中的NO、NO2、NH3等。

    ②脱硝出口净烟气分析  脱硝出口净烟气要求监测低浓度氮氧化物和微量氨逃逸量。取样点的工况条件也很恶劣,依然存在高温、高尘,同时存在高温及高腐蚀。由于SCR催化剂在高温下工作(*高达450℃),烟气与氨水在催化反应后生成N2和H2O,因此净烟气中含水量较高,腐蚀性较强,加上氮氧化物浓度要求低于100mg/㎥,微量氨逃逸量要求控制在3μmol/mol左右,而微量氨又极易溶于水,这些都对抽取法采样处理提出了苛刻的要求。

    如果脱硝后的净烟气只要求测量氮氧化物,分析方案基本与脱硝入口相同,但须注意,对脱硝出口的烟气采样应增加除氨及铵盐环节,这是由于脱硝出口的烟气中含有SO2、SO3、NO、NO2等酸性成分,会与逃逸氨发生反应,生成复杂的铵盐化合物,对采样系统造成堵塞。

    对脱硝出口逃逸氨的监测,技术难度较大,可供选择的技术方案有以下三种:

    a.采用原位型半导体激光光谱法测定微量氨,这是国内外广泛认可和普遍采用的方法;

    b.采用间接催化剂还原-化学发光法同时测量NO、NO2、NH3,在日本应用较多,在国内很少采用;

    c.采用热湿型高温傅立叶红外光谱法,可以同时分析NO、NO2、NH3等多种组分。目前将FTIR用于脱硝监测的不多。

      燃煤电厂烟气中的氮氧化物主要是NO和NO2,一般情况下NO和NO2的比例约为9:1,即NO含量为85%~95%。燃煤电厂脱硝CEMS对氮氧化物的监测,通常只测量NO,在计算氮氧化物排放总量时,如需考虑NO2的影响量,则对测量的NO值进行修正。

      但是在SCR出口的氮氧化物总量中,NO和NO2的比例不固定,有时可能达到1:1,甚至NO2的值更高。在SCR运行中,当喷入氨气后,NO的值变化较大,和喷氨量成反比。但NO2变化量不大,甚至在氨逃逸量较大的情况下,其浓度还有所增加。SCR出口检测氮氧化物总量时,就考虑这种可能出现的NO2浓度较高的情况,必要时应增设氮氧化物转换炉,将NO2转换成NO测量;或者分别测量NO和NO2,立项计算氮氧化物的总排放量,才能真实反映SCR的脱硝效率。

      2.脱硝CEMS常规监测参数及范围

      脱硝装置入口主要检测NOX、O2及烟气温度、压力等,其中含氧量的检测主要作用是监控脱硝装置的漏风率;烟气温度用于监控加入氨流量,通常在SCR装置中,烟温超过300℃才可以喷氨,否则不具备还原反应的条件。如果烟气温度低,氨不被还原,反而会和SO3生成铵盐,降低催化剂的效果和使用寿命。还要检测入口、出口处的烟气压力差,可以得知催化剂层的压损和堵塞情况,为吹灰提供信息。同时还可以得知空气预热器的积灰和结晶情况。

      3.工况参数和测量和范围

      下表给出了典型的SCR脱硝反应器入口和出口各种污染物组分的含量和温压流参数。

      image1.jpeg

      脱硝CEMS 分析组分的测量范围

      脱硝入口测量范围  

      NO   0~1000~2000mg/m3;

      O2   0~25%;

      脱硝出口测量范围  

      NO   0~300mg/m3;

      O2    0~25%;

      NH3   0~10μmol/mol或0~20μmol/mol。

      根据HJ562-2010的要求,采用SCR工艺的脱硝装置,脱硝出口的逃逸氨浓度要控制在2.5mg/m3以下。


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