一種逃逸氨濃度監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煙氣脫硝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種逃逸氨濃度監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煙氣脫硝是目前發(fā)達(dá)國家普遍采用的減少NOx排放的方法，應(yīng)用較多的有選擇性催化還原法(Selective catalytic reduct1n，簡稱SCR)、選擇性非催化還原法(Selective non-catalytic reduct1n，以下簡稱 SNCR)，其中 SCR 的脫硝率較高。SCR 的發(fā)明權(quán)屬于美國，而日本率先于20世紀(jì)70年代實(shí)現(xiàn)其商業(yè)化應(yīng)用。目前該技術(shù)在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)得到了比較廣泛的應(yīng)用。其中，日本有93%以上的煙氣脫硝采用SCR，且運(yùn)行裝置超過300套；我國的電廠也普遍采用SCR技術(shù)進(jìn)行脫硝。以北京京能電力股份有限公司石景山熱電廠為例進(jìn)行說明，其燃煤鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)采用爐內(nèi)低NOJl燒器與SCR(選擇性催化還原)相結(jié)合的技術(shù)措施。其中，SCR系統(tǒng)中發(fā)生的主要工藝有:
[0003]—)將外運(yùn)來的尿素儲(chǔ)存在尿素儲(chǔ)倉內(nèi)，通過尿素溶解罐溶解為50%尿素溶液；
[0004]二)在熱解爐內(nèi)將上述尿素溶液蒸發(fā)為氨氣，并將氨氣通過噴氨格柵的噴嘴噴入鍋爐中與煙氣混合；
[0005]三)靜態(tài)混合器充分混合氨氣、煙氣后送入反應(yīng)器；當(dāng)達(dá)到反應(yīng)溫度且與氨氣充分混合的煙氣氣流經(jīng)反應(yīng)器的催化層時(shí)，氨氣與NOx發(fā)生催化氧化還原反應(yīng)，將NO x還原為無害的NjPH2O。
[0006]在SCR脫硝過程中，通過減少氨的噴入量可以降低逃逸氨的量，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致NOx的還原轉(zhuǎn)化效率降低。如果氨的噴入量過多，雖然可以降低NOx的排放，但是會(huì)有大量的氨逃逸出反應(yīng)區(qū)形成逃逸氨，逃逸氨與脫硝副反應(yīng)生產(chǎn)的S03&生反應(yīng)生成硫酸氫銨和硫酸銨，其反應(yīng)如下:
[0007]NH3+S03+H20 — NH4HSO4
[0008]2NH3+S03+H20 — (NH4)2SO4
[0009]由于硫酸氫銨具有粘性、吸濕性等性質(zhì)，一旦硫酸氫銨量過高將會(huì)增加預(yù)熱器的阻力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成預(yù)熱器堵塞、除塵器電場(chǎng)極板大量粘灰、電場(chǎng)封閉、袋式除塵器“糊袋”等嚴(yán)重后果，最終導(dǎo)致機(jī)組性能降低甚至無法運(yùn)行。
[0010]研宄資料表明，硫酸氫銨的形成取決于反應(yīng)物的濃度及其比例。硫酸氫銨的形成量隨逃逸氨濃度的增加而增加，高so3/nh3摩爾比將促進(jìn)硫酸氫銨的形成及其在預(yù)熱器上的沉積。硫酸氫銨的形成同時(shí)依賴于溫度，當(dāng)煙氣溫度略低于硫酸氫銨的初始形成溫度時(shí)，硫酸氫銨即開始形成。當(dāng)煙氣溫度下降到低于硫酸氫銨形成的初始溫度25°c時(shí)，硫酸氫銨形成反應(yīng)可完成95%。硫酸氫銨的確切形成區(qū)域取決于硫酸氫銨的初始形成溫度和預(yù)熱器溫度，并在預(yù)熱器的軸向上下波動(dòng)。
[0011]在通常運(yùn)行溫度下，硫酸氫銨的露點(diǎn)為147°C，其以液體形式在物體表面聚集或以液滴形式分散于煙氣中。液態(tài)的硫酸氫銨是一種粘性很強(qiáng)的物質(zhì)，在煙氣中會(huì)粘附于飛灰，導(dǎo)致飛灰質(zhì)量變差，再利用價(jià)值降低；飛灰還會(huì)粘附、腐蝕空氣預(yù)熱器內(nèi)，嚴(yán)重影響預(yù)熱器的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。硫酸氫銨在低溫下具有吸濕性，如果它在預(yù)熱器的換熱元件上形成，會(huì)造成催化劑部分堵塞，增大催化劑壓降或造成催化劑失效。
[0012]此外，逃逸氨本身也是大氣主要污染源之一，如果逃逸氨泄漏到大氣中又會(huì)造成新的污染。2013年9月13日環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的《環(huán)境空氣細(xì)顆粒物污染綜合防治技術(shù)政策》中已明確將氨與硫氧化物、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)等一起列為前體污染物，并明確提出“全面而嚴(yán)格地控制各種細(xì)顆粒物及前體污染物的排放行為”、“對(duì)于排放前體污染物的工業(yè)污染源，應(yīng)分別采用去除硫氧化物、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物和氨的治理技術(shù)”、“采用氨作為還原劑的氮氧化物凈化裝置，應(yīng)在保證氮氧化物達(dá)標(biāo)排放的前提下，合理設(shè)置氨的加注工藝參數(shù)，防止氨過量造成污染”等要求。
[0013]可以預(yù)見，SCR系統(tǒng)中逃逸氨必將成為下一個(gè)環(huán)保減排與監(jiān)控的重點(diǎn)對(duì)象。因此，必須嚴(yán)格控制SCR系統(tǒng)的氨泄漏量，將氨逃逸量控制在3ppm以下，防止逃逸氨對(duì)環(huán)境造成二次污染、降低氨逃逸對(duì)設(shè)備的危害。
[0014]綜上所述，在實(shí)施NOx減排的過程中，對(duì)逃逸氨實(shí)施有效全過程的監(jiān)測(cè)與控制也就十分的必要。
[0015]由于逃逸氨的濃度極低，現(xiàn)有技術(shù)公開的在線氨逃逸監(jiān)測(cè)技術(shù)普遍采用激光法，在線激光分析儀雖有檢測(cè)范圍寬、無氣體交叉干擾的優(yōu)點(diǎn)，但由于激光穿透性較差，限制了其在高粉塵和高濕環(huán)境下的使用，影響了逃逸氨監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
[0016]又由于SCR系統(tǒng)中逃逸氨的濃度的大小主要取決于脫硝催化劑自身的性能以及SCR系統(tǒng)中氨氮摩爾比，因此現(xiàn)有技術(shù)公開了一種通過檢測(cè)脫硝催化劑性能獲取逃逸氨的量的方法。該方法主要為現(xiàn)場(chǎng)取樣在實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)測(cè)試分析。雖然實(shí)驗(yàn)室對(duì)催化劑性能檢測(cè)項(xiàng)目齊全，檢測(cè)結(jié)果能夠清晰、準(zhǔn)確反映出催化劑性能變化趨勢(shì)，但受限于需要在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行檢測(cè)，催化劑樣片檢測(cè)僅僅是對(duì)催化劑本身在實(shí)驗(yàn)室條件下的性能進(jìn)行分析，不能反映出催化劑在SCR系統(tǒng)中的實(shí)際性能。
[0017]有鑒于此，亟待提出一種新的有效的逃逸氨濃度監(jiān)測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018](一)要解決的技術(shù)問題
[0019]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是提供一種新的逃逸氨濃度監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)逃逸氨的有效監(jiān)測(cè)。
[0020]( 二 )技術(shù)方案
[0021]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種逃逸氨濃度監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟:
[0022]S1、測(cè)得逃逸氨達(dá)標(biāo)工況下的反應(yīng)器出口處的最小氮氧化物排放值；
[0023]S2、定期或?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)SCR系統(tǒng)中反應(yīng)器出口處濃度，并將測(cè)得的NO x濃度和SI中測(cè)得的所述最小氮氧化物排放值進(jìn)行對(duì)比，如果SCR系統(tǒng)運(yùn)行過程中反應(yīng)器出口處測(cè)得的最小的NOx濃度不小于SI中測(cè)得的最小氮氧化物排放值，則逃逸氨的濃度符合要求；反之，則逃逸氨的濃度不符合要求。
[0024]優(yōu)選地，所述SI包括:
[0025]S11、在檢測(cè)反應(yīng)器的出口截面上取若干個(gè)檢測(cè)點(diǎn)；
[0026]S12:鍋爐中的煙氣保持設(shè)定條件，逐步降低SCR系統(tǒng)中反應(yīng)器出口的NOx濃度，并測(cè)量檢測(cè)點(diǎn)位置的逃逸氨濃度，直至逃逸氨濃度達(dá)到3ppm ;
[0027]S13:記錄相應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)的NOx濃度值NO dp P NOx^p 2、NOx出口 3、NOx出口 4……；
[0028]S14:對(duì)S13中得到的各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的NOx濃度值進(jìn)行分析，如果所有檢測(cè)點(diǎn)的NO J農(nóng)度值之間的偏差落在安全范圍內(nèi)，則計(jì)算所有檢測(cè)點(diǎn)的嘰濃度值的平均值NO，所述N0xaaT_i也即逃逸氨達(dá)標(biāo)工況下的最小氮氧化物排放值；如果所有檢測(cè)點(diǎn)的NOx濃度值之間的偏差落在安全范圍外，則為逃逸氨達(dá)標(biāo)工況下的最小氮氧化物排放值。
[0029]優(yōu)選地，所述S12中，保持鍋爐中最大連續(xù)運(yùn)行工況煙氣量、煙氣溫度、反應(yīng)器入口的NOx濃度穩(wěn)定，并保證SCR系統(tǒng)中第一層反應(yīng)器入口的NH 3/N0jf#比偏差率< 10 %。
[0030]優(yōu)選地，所述S14中所有檢測(cè)點(diǎn)的NOx濃度值之間的偏差落在安全范圍內(nèi)指的是顯出口平均值與NO出口最大值、NO出口最小值的取大偏差率大于2O %。
[0031]優(yōu)選地，所述SI中通過手動(dòng)測(cè)得逃逸氨達(dá)標(biāo)工況下的反應(yīng)器出口處的最小氮氧化物排放值；所述S2中在線監(jiān)測(cè)SCR系統(tǒng)中反應(yīng)器出口處濃度。
[0032]優(yōu)選地，所述S2中對(duì)多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)位置的NOx的濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0033](三)有益效果
[0034]本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的逃逸氨濃度監(jiān)測(cè)方法，通過監(jiān)測(cè)SCR系統(tǒng)中反應(yīng)器出口處NOx的濃度，并將其與逃逸氨達(dá)標(biāo)工況下的最小氮氧化物排放值進(jìn)行對(duì)比，從而實(shí)現(xiàn)逃逸氨的在線有效監(jiān)測(cè)，進(jìn)而指導(dǎo)SCR系統(tǒng)的正常運(yùn)行。進(jìn)一步地，通過監(jiān)測(cè)SCR系統(tǒng)中反應(yīng)器出口處NOx的濃度，還可以實(shí)現(xiàn)脫硝催化劑性能的監(jiān)測(cè)，為評(píng)估分析催化劑性能提供大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與技術(shù)支持。
【附圖說明】
[0035]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1是本發(fā)明的一種逃逸氨濃度監(jiān)測(cè)方法的示意流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0038]本實(shí)施例的逃逸氨濃度監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟: