摘要：随着环保要求的日益严格，热电行业面临大量的脱硝改造工程，氨逃逸指标被行业内人员日趋关注。本文通过对不同检测原理氨逃逸设备的分析，对氨逃逸的选用进行了详细分析。
关键词：氨逃逸、选型
Type Selection Analysis and Application of Ammonia Escape Monitoring Instrument
Wang Zhichao Yu Mingchuan
Abstract: With the increasingly stringent requirements of environmental protection, the thermoelectric industry is facing a large number of denitrification projects, and ammonia escape indicators are increasingly concerned by industry personnel. In this paper, the selection of ammonia escape equipment based on different detection principles are analyzed in detail.
Key words: ammonia escape, selection
1.引言
随着国家对环保的重视，在严格的制度约束倒逼下，各电厂和热电厂都在加紧配套脱硝设备，氨逃逸作为关键仪表在当中起着重要作用。在湿法脱硝反应中喷氨量的多少直接决定着脱硝效率。氨量注入过少脱硝不彻底；氨量注入过多，逃出反应区的氨与脱硝烟气中产生的SO3反应生成NH4HSO4，会沉积于催化剂表面，引起催化剂“中毒”，并且在后续烟道烟温降低时，NH4HSO4还会附着在空气预热器表面和飞灰颗粒物表面，形成的物质会腐蚀设备、增大压损。这些都对设备的经济运行很不利。因此，氨逃逸检测的准确性和监测的实时性是非常关键的，如何选取精准的氨逃逸仪表则是关键的第一步。
2.氨逃逸选型分析
目前市场上占比较高的氨逃逸主要为可调谐激光吸收光谱（TDLAS）和抽取化学发光法两种检测原理。TDLAS技术的应用主要有：原位对射式、原位直插式、抽取式等几种。以下逐一分析。
2.1原位对射式检测
利用激光的单色性以及对气体的吸收特性进行分析。一般设计成探头型结构，发射接收（S /R）单元直接安装在烟道两侧，激光通过发射端口进入烟道，发射光通过烟气时对NH3的吸收信息保留在光信号中，再被接收端接收后进入分析仪，即形成吸收光谱。通过对吸收光谱的分析最终得到NH3的浓度信号。
优势：安装不需要样气预处理,分析仪不会接触有毒和腐蚀性样品。这种结构使得安装简单且维护量很低。激光在发射单元经扩束发射到接收单元，使得接收单元接收到的光强稳定。烟气的检测在烟道内完成，实时在线响应时间很短可达到＜1s。压缩空气实时对激光镜头进行吹扫，解决了积灰问题。
劣势：测量受粉尘的影响很大。烟道的变形和震动也会导致S /R单元对不准、无读数，目前SERVOMEX通过加装法兰套管和补偿器的措施已解决了此项问题。部分产品有独立的自标气室，但无法在线通标气标定，无法确定数据的准确性。对于直径较大的烟道由于自身光强和国内烟道内粉尘含量高的原因，导致透射率不足，这种情况通常采取对角式安装，但由于烟道内气体组分分布不均，这种取样代表性较差。
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代表厂商：SERVOMEX、NEO、Siemens
2.2原位直插式检测
与原位对射式相近，原位直插式采用烟道单侧安装，激光光束从发射器发出通过测量气体到达反射器上，反射器将光束返回到光电二极管后进入分析仪分析气体浓度。
优势：同样不需要样气预处理,分析仪不会接触有毒和腐蚀性样品。而且单侧安装的方式极大的避免了对射式现场震动导致对光不准的问题。其结构简单、响应时间快，目前SICK GM700采用陶瓷GPP探头，粉尘无法渗透，在高粉尘工况下降低了粉尘对光强的影响，不用压缩空气进行吹扫；可在线通标气，确保数据的准确性。
劣势：对于大直径烟道原位直插式仍然面临着取样无代表性的问题；限制插入长度的同时也限制了光程，部分程度影响了检验精度。GPP探头隔绝粉尘的同时也导致了响应时间的增长。光学镜片长期置于高温烟道内极易损坏，更换成本较高。
代表厂商：SICK
2.3抽取式检测
抽取式是将烟气抽取出来，进行过滤、加热，模拟烟道的温度环境，再通过激光进行测量。抽取式分为抽取对射式和近原位抽取式。
优势：在很大程度上独立于工况工艺条件，受烟道内温度、压力、灰尘等因素影响很低，可以在较好的工况下测量NH3浓度。系统内置标气基本无漂移问题，单从抽取气体检测上讲精密较高。
劣势：检测时气体抽取在烟道内，测量在烟道外，气体需要外引一段距离进入处理系统，增加了样气处理和伴热装置，由于伴热很难做到均匀，当存在非均匀伴热或伴热温度低时NH3和反应生成NH4HSO4会吸附在取样管路上，造成结果失真。复杂的样气处理和伴热装置增加了设备后期的维护量。由于系统的布置过长影响了检测的响应时间，一般在10~20s。定时抽取的分析方式无法做到实时在线监测。而且为了确保足够的光程，分析机柜体积会较大。目前国内北京大方采用的近原位抽取式设备，就地进行气体分析，较大程度的解决了响应时间过长的问题，采用激光多次反射技术不但增加了光程同时缩小了分析机柜的体积，但仍然存在伴热温度隐患。
代表厂商：聚光（抽取对射式）、北京大方（近原位抽取式）
2.4抽取化学发光法检测
化学发光法是用采样探头将烟气抽取后经伴热管线进入机柜内分析仪进行化学处理，将NH3反应转换成NO，采用化学荧光分析法检测微量NO，再转换成NH3值。
优势：此种检测方式氨逃逸往往作为CEMS系统的一部分。分析仪置于分析小屋内，工作环境较好，系统机柜维护量较低，基本无漂移，受工况环境影响较小。
劣势：此种方法问题也较为明显，取样管路伴热、取样过程烟气中氨消耗、转换器转换效率、响应时间过长等问题，而且此类设备多为进口产品，维护和运行费用较高。
代表厂商：Thermo Fisher、HORRIBA
4.结束语
从氨逃逸仪表在行业内使用情况、更换频率情况分析，氨逃逸在消耗度、损坏度、企业资金投入等方面制约下，属于更换不频繁设备。因此初次采购选择质量、性能可靠的产品尤为重要。通过本文对氨逃逸的选型和应用分析，建设单位在选购氨逃逸仪表方面应能有较为清晰的认识。
参考文献：
[1] 林贤良. 氨逃逸监测仪表应用研究. 中国科技纵横,2016,(19):25-27.
[2] 罗子湛. 稀释取样法在电站脱硝氨逃逸测量中的应用. 电站系统工程,2012,28(2):67-70.
论文作者:王志超,于明川
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第06期
论文发表时间:2019/7/31
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