基于PIMs技术的多点在线式氨逃逸检测系统的应用

　　氨逃逸是燃煤电厂SCR烟气脱硝运行的关键控制参数，其控制不当将会导致空预器堵塞腐蚀、烟气阻力损失增大、氨气吸附在飞灰中造成环境污染等问题。实际运行中受脱硝催化剂性能、烟气条件波动、流场偏差等因素的影响，往往造成氨逃逸超标。因此，实时、在线、精确测量氨逃逸率，是脱硝装置安全、稳定、高效运行的重要保障。

　　本文介绍的基于PIMs技术的多点在线式氨逃逸检测系统，采用多点在线式激光光谱技术，实现对氨浓度的快速、准确和多点测量。

　　1 测量原理

　　基于PIMS技术的多点在线式氨逃逸监测系统采用伪原位检测系统(Pseudo In -Situ Measurement system)，该系统的光学监测端集成了所有的采样、检测组件于一体，直接安装在烟道上。氨逃逸监测系统主机与光学监测端系统是通过光纤和同轴电缆连接的，没有传统的采样管线，烟气通过插在烟道中的取样探杆被直接抽取到高温检测池，所有气体接触部分温控在300度左右以防止ABS(硫酸氢按)生成，取样探杆采用特殊的镀膜技术，材质为316L，杜绝了氨气吸附问题，检测完的样气返回烟道以满足环保要求，形式和功能上近似于原位检测，称之为伪原位检测。

图1伪原位光学监测端原理图

　　2 氨逃逸测量方法对比分析

　　目前氨逃逸主要的测量方式有可调谐激光吸收光谱(TDLAS)式，其中分为激光原位对射式、直接抽取式等。

　　2.1原位对射式

　　脱硝系统原烟气烟尘含量高达30 -100g/m3，对射式氨逃逸监测系统光束无法穿透或者穿过非常微弱，影响分析的精度，从而影响测量结果的稳定性与准确度。锅炉负荷经常变化导致光束偏移，降低监测精度，增加维护量。

　　2.2直接抽取式

　　就地气体有预处理系统，采样管伴热温度不超过1800C ,ABS(硫酸氢铵)在采样管线中快速生成，导致采样管线中NH3部分损失。

　　2.3原位对射式、直接抽取式氨逃逸监测系统光程都在1-2米，灵敏度在~1 -2ppm，无法满足。0一3ppm的NH3浓度监测要求。脱硝烟道内流场紊乱，NH3、 SO2、NOx分布不均匀，单点测量没有代表性，不能反映整个烟道真实的氨逃逸分布情况。

　　2.4PIMs技术最大限度保证烟气采样不失真，从根本上避免传统采样管线带来的ABS结晶而导致侧不出氨气的问题。全程高温温控系统，避免氨气损失和ABS生成。采用全金属外镀膜滤芯，过滤粉尘，避免粉尘对光强度影响。过滤器带有反吹系统，避免滤芯堵塞。主机内置标准氨气考核模块，实时在线校正，免人工校正。光学监测端具有同时监测氨逃逸浓度和烟气中的H2O含量的功能。通过H2O含量的一致性来判断光学监测端是否存在采样泄漏、是否工作正常。

表1氨逃逸测量方法对比分析

　　3 在某电厂的应用情况

　　3.1某电厂600MW机组氨逃逸在线监测仪表采用原位对射式氨逃逸检测装置，机组负荷、入口NOx浓度变化时，A,B侧氨逃逸测量数值始终无波动趋势，A侧氨逃逸测量数值始终维持在2.22ppm, B侧氨逃逸测量数值始终维持在2.5ppm.

　　3.2某电厂利用停机机会，更换为伪原位多点在线式激光光谱氨逃逸监测系统。采用一套控制主机(安装在CEMS 小间)，四套PIMS光学端，A,B侧烟道各布置两套，每套光学端配合一套多点烟气取样器，每套烟气取样器取样点为3个。改造后氨逃逸侧量值随机组负荷、SCR反应器入口NOx浓度变化跟随性较好，A,B侧氨逃逸变化趋势基本一致。

　　4 经济效益分析

　　4.1有效防止氨逃逸造成的空预器堵塞问题，避免电厂因空预器堵塞造成的被迫停机，减少非计划性停机造成的不必要经济损失。

　　4.2有效控制氨的精准喷射，降低氨逃逸量造成的浪费，提高氨利用率，减少氨逃逸量，平均节氨量超过20%，每年节约70 -125万元。

　　4.3有效防止ABS的形成，避免空预器堵塞造成的压阻升高，从而可有效降低引风机电耗20%以上，每年节约20 -25万元。

　　5 结束语

　　基于PIMs技术的多点在线式氨逃逸监测系统现场应用测量准确度高，脱硝出口氮氧化物与氨逃逸变化趋势基本一致，可以满足火电厂超低排放条件下SCR脱硝装置氨逃逸检测需求，为脱硝系统喷氨量提供调整依据。