一種逃逸氨濃度監測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及煙氣脫硝技術領域，尤其涉及一種逃逸氨濃度監測方法。
【背景技術】
[0002]煙氣脫硝是目前發達國家普遍采用的減少NOx排放的方法，應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 的發明權屬于美國，而日本率先于20世紀70年代實現其商業化應用。目前該技術在發達國家已經得到了比較廣泛的應用。其中，日本有93%以上的煙氣脫硝采用SCR，且運行裝置超過300套；我國的電廠也普遍采用SCR技術進行脫硝。以北京京能電力股份有限公司石景山熱電廠為例進行說明，其燃煤鍋爐煙氣脫硝系統采用爐內低NOJl燒器與SCR(選擇性催化還原)相結合的技術措施。其中，SCR系統中發生的主要工藝有:
[0003]—)將外運來的尿素儲存在尿素儲倉內，通過尿素溶解罐溶解為50%尿素溶液；
[0004]二)在熱解爐內將上述尿素溶液蒸發為氨氣，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)靜態混合器充分混合氨氣、煙氣后送入反應器；當達到反應溫度且與氨氣充分混合的煙氣氣流經反應器的催化層時，氨氣與NOx發生催化氧化還原反應，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，但同時會導致NOx的還原轉化效率降低。如果氨的噴入量過多，雖然可以降低NOx的排放，但是會有大量的氨逃逸出反應區形成逃逸氨，逃逸氨與脫硝副反應生產的S03&生反應生成硫酸氫銨和硫酸銨，其反應如下:
[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，一旦硫酸氫銨量過高將會增加預熱器的阻力，嚴重時會造成預熱器堵塞、除塵器電場極板大量粘灰、電場封閉、袋式除塵器“糊袋”等嚴重后果，最終導致機組性能降低甚至無法運行。
[0010]研宄資料表明，硫酸氫銨的形成取決于反應物的濃度及其比例。硫酸氫銨的形成量隨逃逸氨濃度的增加而增加，高so3/nh3摩爾比將促進硫酸氫銨的形成及其在預熱器上的沉積。硫酸氫銨的形成同時依賴于溫度，當煙氣溫度略低于硫酸氫銨的初始形成溫度時，硫酸氫銨即開始形成。當煙氣溫度下降到低于硫酸氫銨形成的初始溫度25°c時，硫酸氫銨形成反應可完成95%。硫酸氫銨的確切形成區域取決于硫酸氫銨的初始形成溫度和預熱器溫度，并在預熱器的軸向上下波動。
[0011]在通常運行溫度下，硫酸氫銨的露點為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。液態的硫酸氫銨是一種粘性很強的物質，在煙氣中會粘附于飛灰，導致飛灰質量變差，再利用價值降低；飛灰還會粘附、腐蝕空氣預熱器內，嚴重影響預熱器的安全、經濟、穩定運行。硫酸氫銨在低溫下具有吸濕性，如果它在預熱器的換熱元件上形成，會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造成新的污染。2013年9月13日環境保護部發布的《環境空氣細顆粒物污染綜合防治技術政策》中已明確將氨與硫氧化物、氮氧化物、揮發性有機物(VOCs)等一起列為前體污染物，并明確提出“全面而嚴格地控制各種細顆粒物及前體污染物的排放行為”、“對于排放前體污染物的工業污染源，應分別采用去除硫氧化物、氮氧化物、揮發性有機物和氨的治理技術”、“采用氨作為還原劑的氮氧化物凈化裝置，應在保證氮氧化物達標排放的前提下，合理設置氨的加注工藝參數，防止氨過量造成污染”等要求。
[0013]可以預見，SCR系統中逃逸氨必將成為下一個環保減排與監控的重點對象。因此，必須嚴格控制SCR系統的氨泄漏量，將氨逃逸量控制在3ppm以下，防止逃逸氨對環境造成二次污染、降低氨逃逸對設備的危害。
[0014]綜上所述，在實施NOx減排的過程中，對逃逸氨實施有效全過程的監測與控制也就十分的必要。
[0015]由于逃逸氨的濃度極低，現有技術公開的在線氨逃逸監測技術普遍采用激光法，在線激光分析儀雖有檢測范圍寬、無氣體交叉干擾的優點，但由于激光穿透性較差，限制了其在高粉塵和高濕環境下的使用，影響了逃逸氨監測數據的準確性和穩定性。
[0016]又由于SCR系統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系統中氨氮摩爾比，因此現有技術公開了一種通過檢測脫硝催化劑性能獲取逃逸氨的量的方法。該方法主要為現場取樣在實驗室檢驗測試分析。雖然實驗室對催化劑性能檢測項目齊全，檢測結果能夠清晰、準確反映出催化劑性能變化趨勢，但受限于需要在實驗室條件下進行檢測，催化劑樣片檢測僅僅是對催化劑本身在實驗室條件下的性能進行分析，不能反映出催化劑在SCR系統中的實際性能。
[0017]有鑒于此，亟待提出一種新的有效的逃逸氨濃度監測方法。
【發明內容】
[0018](一)要解決的技術問題
[0019]本發明要解決的技術問題就是提供一種新的逃逸氨濃度監測方法，實現逃逸氨的有效監測。
[0020]( 二 )技術方案
[0021]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種逃逸氨濃度監測方法，包括以下步驟:
[0022]S1、測得逃逸氨達標工況下的反應器出口處的最小氮氧化物排放值；
[0023]S2、定期或實時監測SCR系統中反應器出口處濃度，并將測得的NO x濃度和SI中測得的所述最小氮氧化物排放值進行對比，如果SCR系統運行過程中反應器出口處測得的最小的NOx濃度不小于SI中測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]優選地，所述SI包括:
[0025]S11、在檢測反應器的出口截面上取若干個檢測點；
[0026]S12:鍋爐中的煙氣保持設定條件，逐步降低SCR系統中反應器出口的NOx濃度，并測量檢測點位置的逃逸氨濃度，直至逃逸氨濃度達到3ppm ;
[0027]S13:記錄相應檢測點的NOx濃度值NO dp P NOx^p 2、NOx出口 3、NOx出口 4……；
[0028]S14:對S13中得到的各個檢測點的NOx濃度值進行分析，如果所有檢測點的NO J農度值之間的偏差落在安全范圍內，則計算所有檢測點的嘰濃度值的平均值NO，所述N0xaaT_i也即逃逸氨達標工況下的最小氮氧化物排放值；如果所有檢測點的NOx濃度值之間的偏差落在安全范圍外，則為逃逸氨達標工況下的最小氮氧化物排放值。
[0029]優選地，所述S12中，保持鍋爐中最大連續運行工況煙氣量、煙氣溫度、反應器入口的NOx濃度穩定，并保證SCR系統中第一層反應器入口的NH 3/N0jf#比偏差率< 10 %。
[0030]優選地，所述S14中所有檢測點的NOx濃度值之間的偏差落在安全范圍內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]優選地，所述SI中通過手動測得逃逸氨達標工況下的反應器出口處的最小氮氧化物排放值；所述S2中在線監測SCR系統中反應器出口處濃度。
[0032]優選地，所述S2中對多個檢測點位置的NOx的濃度進行監測。
[0033](三)有益效果
[0034]本發明的技術方案具有以下優點:本發明的逃逸氨濃度監測方法，通過監測SCR系統中反應器出口處NOx的濃度，并將其與逃逸氨達標工況下的最小氮氧化物排放值進行對比，從而實現逃逸氨的在線有效監測，進而指導SCR系統的正常運行。進一步地，通過監測SCR系統中反應器出口處NOx的濃度，還可以實現脫硝催化劑性能的監測，為評估分析催化劑性能提供大量基礎數據與技術支持。
【附圖說明】
[0035]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1是本發明的一種逃逸氨濃度監測方法的示意流程圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結合附圖和實施例對本發明的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不能用來限制本發明的范圍。
[0038]本實施例的逃逸氨濃度監測方法，包括以下步驟: