隨著新環(huán)境保護法的實施，火力發(fā)電機組近零排放改造越來越成為主流，近零排放改造后，凈煙氣排放的NOX限值下降到100mg/Nm3至50mg/Nm3，脫硝噴射量的增加降低了脫硝出口NOX量，NH3量增加了脫硝出口氣體的化學(xué)成分含量，對脫硝出口NOX的測量產(chǎn)生了新的影響。本文主要對目前國內(nèi)脫硝方式進行分析，對脫硝出口NOX測量的方法進行分析，為各火力發(fā)電廠近零排放改造后脫硝出口NOX測量提供參考和建議。

一、脫硝的方法有幾種類型

1選擇性催化還原法(SCR)

2、非催化還原反應(yīng)

3、電子束煙氣脫硫脫硝方法

4、燃燒產(chǎn)物飛灰改性催化劑脫硝方法

目前使用最多的是SCR，第四種方法還沒有實際使用。四種方法最終脫硝的反應(yīng)劑都使用NH3，因此檢測設(shè)備的選擇有相似之處。本文主要討論SCR中監(jiān)控儀表的選擇問題。

SCR設(shè)備運行的計量平衡方式:

6NO+4NH3-5N2+6H2O

6NO2+8NH3-+12H2O

6NO+6NO2+12NH3-12N2+18H2O

SCR的一般安裝應(yīng)用示意:

從化學(xué)反應(yīng)的平衡方面得出的結(jié)論

1)在煙霧形成過程中，NO2的生產(chǎn)率很低，所以代表NOx的物質(zhì)是NO。但隨著時間的推移，溫度下降，NO逐漸轉(zhuǎn)換為NO2，因此環(huán)境指標(biāo)以NO2為評價指標(biāo)。

2)NO的生成與溫度有關(guān)，溫度超過1000℃時，NO的生產(chǎn)率迅速增加。由于溫度對燃料的利用率有很大關(guān)系，溫度高有利于熱效率的提高，但對NO的控制不利。

3)NO的測量是控制最佳燃燒條件的重要手段�？焖俚腘O分析結(jié)果可以在NO排放量少的情況下保持較高的燃燒溫度。這不僅減少了排放，還節(jié)約了NH3的投入。

4)在西方發(fā)達國家，由于用NO分析器控制燃燒條件好，NO排放少，因此可以使用比普通氨少的加入量取得良好的效果，多數(shù)不檢測馀氨。

5)出口NO的分析，如果能夠保持與氨的加入成比例的關(guān)系，就能夠判斷逃出氨的數(shù)量很少。

二、測量部分及其測量難點

1.測量部分:NO、NO2、NH3

2.根據(jù)歐洲法規(guī)，NO2小于NOx的10%，可以不測量NO2

3.在高粉塵應(yīng)用中，粉塵含量高，可以達到30g/m3

4.脫氮反應(yīng)在氣態(tài)下進行，流速快，測量方法遲緩的時間少

5.NO2和NH3容易溶于水，容易被吸附/p>

1.多組分紅外分析儀測量

采用多組分分析法，每臺SCR反應(yīng)器配備一臺分析儀，分析儀包括三個分析測量通道，一個用于入口NO測量，一個用于出口NO測量，另一個用于出口O2測量。

SCR入口設(shè)置1-3個采樣探頭，SCR出口設(shè)置1-3個采樣探頭，入口和出口設(shè)置單獨的煙氣預(yù)處理系統(tǒng)。樣氣進入預(yù)處理系統(tǒng)除塵、除水、過濾，送入分析儀進行分析。采樣探針具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨、防堵功能。分析儀布置在帶空調(diào)的分析棚內(nèi)，棚內(nèi)露天布置反應(yīng)器符號附近的平臺上，每個SCR反應(yīng)器設(shè)置一套分析棚。分析儀器具有清洗空氣系統(tǒng)，防止煙塵污染分析儀器部件，當(dāng)清洗空氣系統(tǒng)失效時，分析儀器上輸出干接點報警信號到DCS，啟動隔離快門進行保護。

每臺SCR反應(yīng)器配備一臺分析儀，分析儀包括三個或四個分析測量通道，一個用于入口NO的測量，一個用于出口NO的測量，另一個用于出口O2的測量，另一個用于入口O2的測量通道

氣體分析儀單元:三個分析通道，兩個NO測量通道(并聯(lián)氣路獨立，進出口各一個)一個O2測量模塊。(與出口NO測量模塊的氣路串聯(lián))也可以追加O2測量模塊。(與入口NO測量模塊氣路串聯(lián))

預(yù)處理單元:根據(jù)分析要求預(yù)處理雙路并聯(lián)獨立。(包括控制反吹、采樣、采樣、除塵、脫水等功能)

采樣探針:SCR入口設(shè)置1~3個采樣探針，

SCR出口設(shè)置1~3個采樣探針。取樣后的煙氣進入高溫混合器后，進入預(yù)處理系統(tǒng)過濾，送入分析儀表。

采樣線:2~5條，在SCR入口設(shè)置1~3個采樣探針對應(yīng)1~3條。SCR出口設(shè)置采樣探針對應(yīng)。輸氣管道伴熱加熱，溫度保持在140℃以上(酸露點:130~135℃)，輸氣管道為自熱式，利用加熱材料的中央點控制溫度，溫度低于中央點時為導(dǎo)體，用電流加熱。溫度超過中央點時，變成絕緣體，不加熱。

居中點是恒定溫度。用這種方法控制溫度的最大優(yōu)點是可靠性高。選擇的加熱溫度為140℃。加熱管道的外套是由抗紫外線照射和耐高低溫的絕熱材料制成的。

本方案特點:

優(yōu)點:在滿足本情況特點的基礎(chǔ)上，響應(yīng)時間短，安裝簡單，不需要儀表之間等優(yōu)點。

分析和采樣困難:與脫硫狀況不同。溫度高、含塵量高。要求反應(yīng)測量速度快(參與控制)。

2.直插式測量方案

儀表可直接安裝在煙道上，實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測，儀表防護等級不低于IP67，可防塵、防雨，與煙氣接觸測量探針耐磨、耐腐蝕、耐高溫，有堵塞和自清潔裝置，儀表二次信號處理部分和傳感器一體化。因為SCR的出口和入口樣本都含有高粉塵，溫度很高。根據(jù)工藝要求，對樣氣的測量響應(yīng)時間也應(yīng)越短越好

本方案的特點:

分析和取樣困難:與脫硫狀況不同，溫度高，含塵量高，要求反映測量速度快(參與控制)。

四、近零排放改造后NOX測量的新問題

我廠脫硝出口氮氧化物分析儀原設(shè)計為德國GM31原位式紫外固定波長氮氧化物分析儀，單元近零排放改造脫硝噴射量增加后，脫硝出口氮氧化物值在單元高負荷(550MW以上)測量不正確的現(xiàn)象。

與河南電氣科學(xué)院多次實測比較(采用電化學(xué)式和紅外分析式)，低約20mg/m3。與電氣科學(xué)院專家和SICK技術(shù)人員進行現(xiàn)場檢查分析:GM31分析儀為原位式紫外固定波長檢查NO和NO2組分濃度，25mg/m3以下的高濃度NO可以比較正確地測量(與電氣科學(xué)院的測量值一致)，噴射量增加后NO濃度下降，NH3濃度變化

五、結(jié)論

廣泛調(diào)查其他發(fā)電廠脫硝出口氮氧化物的測定極少采用原位式紫外固定波長測定，采用多組分紅外抽取式分析儀較多，SICK公司生產(chǎn)的GM31原位式NOX分析儀為紫外固定波長測定，近零排放改造必然改變脫硝出口各組分的含量，復(fù)蓋GM31檢測的低濃度NO光譜吸收峰，分析儀無法正確測定NO組分的低濃度。

目前西克公司升級產(chǎn)品GM32為紫外光波長自動切換型測量，在被測氣體變化時自動切換NO的測量波長至干擾小的其他波長可繼續(xù)進行小濃度的精確測量，該產(chǎn)品可解決以上問題，并根據(jù)各省環(huán)境保護廳的相關(guān)文件要求，新建或改造的脫硝基站應(yīng)設(shè)置環(huán)境保護廳指定的維護廠家監(jiān)測設(shè)備。

另外，脫硝出口NOX測量儀器的選擇，除了考慮設(shè)備穩(wěn)定可靠的維護量小等因素外，盡量與煙囪排放NOX分析儀器的測量原理和形式一致，避免測量方式和測量原理差異引起的測量偏差，例如國華孟津發(fā)電廠在脫硝出口分析儀改造時，根據(jù)河南省環(huán)境保護廳的要求選擇雪迪龍公司SCS-900監(jiān)視系統(tǒng)，分析儀為西門子U23紅外抽取式的多組分析儀，改造后與電氣科學(xué)院和環(huán)境保護局進行實測量比較，測量偏差在合格范圍內(nèi)。

脫硝出口NOX測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性時脫硝噴霧自動的基礎(chǔ)條件，近零排放改造后，空氣預(yù)測器內(nèi)產(chǎn)生硫酸氫胺的增加，氨鹽的形成容易增加空氣預(yù)測器的阻力，嚴(yán)重時空氣預(yù)測器的腐蝕堵塞，脫硝NOX值和NH3的測量特別重要