[发明专利]一种烟气脱硝系统氨逃逸的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤锅炉脱硝系统技术领域，尤其涉及一种烟气脱硝系统氨逃逸的检测方法。 

背景技术

随着我国电力工业的发展，NOx的排放量与日俱增，众所周知，NOx污染可形成酸雨、光化学烟雾，破坏生态环境，其影响已越来越引起人们的关注和重视。随着我国排放标准的提高，燃煤发电机组基本上要求安装SCR(selective catalytic reduction)烟气脱硝装置来降低NOx排放。 

SCR烟气脱硝的原理是：在催化剂作用下，向烟气中喷入氨，将NO_x催化还原成N₂和H₂O，由于喷入的氨气与烟气不可能做到100%的均匀混合，在反应器的某些区域，氨气的含量会大于烟气中的NO_x含量，这样就造成氨气相对过剩，从而形成氨逃逸。氨逃逸对机组安全稳定运行会产生影响，主要原因是：烟气中的水蒸汽、SO₃和氨逃逸，在一定条件下会生成硫酸氢铵，硫酸氢铵在液态下是一种很粘的腐蚀性物质，会对脱硝反应器和下游设备造成堵塞和腐蚀。目前在我国大型燃煤发电机组多采用可再生容克式空气预热器来对锅炉供风进行加热。在空预器的中、低温端，烟气温度低于硫酸氢铵的初始生成温度，这样硫酸氢铵就会在空气预热器的中低温端的传热元件表面上生成，从而使空预器在换热金属元件上产生结垢、腐蚀，最终导致空预器出现压降上升、换热效率降低等现象，从而导致引风机运行电流上升，锅炉供风温度降低，从而降低机组的运行经济性，当空预器堵塞严重时，甚至会导致引风机失速，从而威胁机组的安全稳定运行。因此，准确监测SCR烟气脱硝系统的氨逃逸，为控制脱硝系统的氨逃逸提供依据，对机组的经济、安全运行至关重要。 

目前我国电力行业采用标准号为DL/T260-2012的行业标准《燃煤电厂烟气脱硝装置性能验收试验规范》中附录B（烟气中氨逃逸浓度的测定）所描述的测试方法对脱硝系统的氨逃逸进行测试。由于氨极易溶于水，因此在所抽取的烟气进入吸收瓶之前，应该保证烟气采集管中不出现烟气冷凝，所以必须对烟气采集管进行加热。在该方法中，“为防止采集烟气中的水分发生冷凝，应尽可能缩短管道长度，当水分有可能冷凝时，应将采集管到吸收瓶间 的管道加热至120℃以上。”除了要避免烟气采样管上出现水分冷凝，还要避免所抽取的烟气中氨和烟气中的SO₃发生反应生成硫酸氢铵。氨气与烟气中SO₃反应生产硫酸氢铵的反应分两步进行：第1步如式（I）所示，SO₃和水蒸汽生成硫酸气溶胶；第2步如式（II）所示，气态的氨和硫酸气溶胶反应生成硫酸氢铵。这2步反应均为负吉布斯变反应，这表示烟气温度越低，反应越容易向正方向进行。根据美国电科院（EPRI）的研究报告，对于典型的低硫煤和中硫煤，硫酸氢铵的初始生成温度为200～220℃。也就是说烟气采集管的温度只要低于200～220℃，烟气中氨就会和SO₃发生反应，从而吸附在烟气采集管壁上，导致取样损失。因此在实际抽气采集过程中，需要将烟气采集管的温度加热到220℃以上。 

SO_3(g)+H₂O_(g)→H₂SO_4(aq)(I)(ΔG°=－10kJ/mol315℃) 

NH_3(g)+H₂SO_4(aq)→NH₄HSO_4(l)(II)(ΔG°=－50kJ/mol260℃) 

本发明研究表明，采用该测试方法对烟气脱硝系统氨逃逸进行测试时，由于所喷入氨和烟气中的NOx匹配不均，脱硝系统出口的氨逃逸分布较不均匀，但是由于加热枪很难拼接，为了便携和运输，只能将其做到2m以内，但是脱硝系统出口烟道截面较大，一般大于5m×5m，从而无法对脱硝系统出口烟道的整个截面进行均匀布点测试，从而导致测试结果缺乏代表性。；而且为了避免烟气中的烟尘进入吸收瓶，需要在烟气采集管的管头设置过滤装置，在抽气采集的过程中，在过滤装置内会积聚一定量的烟尘，这些烟尘堆积在过滤装置内，会吸附烟气中的氨，从而导致采样损失，使得到的检测结果不能够反应真实的氨逃逸情况。 

发明内容

本发明的目的在于提供了一种烟气脱硝系统氨逃逸的检测方法，本发明提供的方法得到的检测结果更能反应氨逃逸的真实情况。 

本发明提供了一种烟气脱硝系统氨逃逸的检测方法，包括以下步骤：