摘 要：基于A(yíng)BB LS25原位激光在線(xiàn)監(jiān)測(cè)分析儀，針對(duì)該分析儀在現(xiàn)場(chǎng)使用中頻繁出現(xiàn)的離線(xiàn)問(wèn)題，提出了氨逃逸測(cè)量的改造方法。改造后的測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)氨逃逸精確的測(cè)量，提高了測(cè)量可靠性，減少了設(shè)備維護(hù)工作量，為同類(lèi)型氨逃逸測(cè)量裝置改造提供了參考。

關(guān)鍵詞：ABB LS25;氨逃逸;脫硝;在線(xiàn)監(jiān)測(cè);

大壩電廠(chǎng)四期工程2×660 MW超超臨界機(jī)組采用選擇性催化還原法煙氣脫硝(ive catalytic reduction,SCR)技術(shù)，即在305～420℃溫度范圍內(nèi)，將適量的氨氣噴入高溫?zé)煔庵?，在催化劑的作用下，氨氣與鍋爐排放的原煙氣中的NOx充分發(fā)生反應(yīng)，最終生成無(wú)害的氮?dú)夂退瘜W(xué)方程式為

在保證脫硝效率前提下，脫硝系統(tǒng)要噴入足夠量的氨氣，這就存在氨氣反應(yīng)不完全逃逸的情況。氨逃逸會(huì)導(dǎo)致空預(yù)器堵塞腐蝕、煙氣阻力損失增大、氨氣吸附在飛灰中造成環(huán)境污染，以及還原劑損耗影響企業(yè)效益等問(wèn)題。為了保證氮氧化物充分反應(yīng)并避免噴氨過(guò)量造成的氨氣的浪費(fèi)和對(duì)下游設(shè)備的損害，需要對(duì)氨逃逸進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析，達(dá)到還原劑氨氣注入量的最優(yōu)化。

1 氨逃逸在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

大壩電廠(chǎng)7、8號(hào)爐氨逃逸在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用ABB LS25原位激光分析儀，它由激光發(fā)射單元和接收單元構(gòu)成，分別安裝在SCR系統(tǒng)出口煙道的對(duì)角側(cè)，激光發(fā)射端發(fā)射出特定波長(zhǎng)的激光，煙氣中的NH3吸收激光形成吸收光譜，在接收端對(duì)監(jiān)測(cè)到的光信號(hào)進(jìn)行分析，然后通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器將分析結(jié)果傳輸至發(fā)送端的PDA，從而得出所測(cè)氣體的濃度轉(zhuǎn)換為4～20mA電流信號(hào)送至PLC，最終到達(dá)DCS進(jìn)行監(jiān)視，如圖1所示。

7號(hào)機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行期間，氨逃逸在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置頻繁報(bào)警顯示對(duì)光率低故障，氨逃逸檢測(cè)裝置在不同負(fù)荷下的對(duì)光率見(jiàn)表1。

根據(jù)《ABB AO2000-LS25激光分析儀操作手冊(cè)》的要求，在儀器調(diào)節(jié)對(duì)準(zhǔn)后，所允許的激光器和接收器中軸之間由于溫度或震動(dòng)影響而產(chǎn)生的對(duì)光率大于15%，最大角度偏差小于0.3°才不會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響。在機(jī)組運(yùn)行期間，當(dāng)鍋爐在尾部聲波吹灰和負(fù)荷變化時(shí)，測(cè)量裝置都會(huì)因?yàn)闊煹勒饎?dòng)或受熱膨脹導(dǎo)致發(fā)射和接收單元不在一條中軸線(xiàn)上而造成數(shù)據(jù)離線(xiàn)，如圖2所示。

2 氨逃逸在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改造

2.1 改造方案的選擇

2.1.1 方案一，更換為抽取式激光分析儀

與煙氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(continuous emission monitoring system,CEMS)監(jiān)測(cè)相似，利用采樣探頭將煙氣抽取到煙道外部進(jìn)行測(cè)量。方案優(yōu)點(diǎn)是可對(duì)煙氣中的粉塵進(jìn)行過(guò)濾，徹底解決了因?qū)饴实统霈F(xiàn)分析儀無(wú)法測(cè)量氨氣濃度的問(wèn)題。缺點(diǎn)是氨氣會(huì)吸附在測(cè)量管線(xiàn)上，容易腐蝕管線(xiàn);抽取后的氨氣濃度會(huì)發(fā)生變化，影響測(cè)量精度。

2.1.2 方案二，氨逃逸測(cè)量裝置改為1根管總成式設(shè)計(jì)

發(fā)射單元和接收單元使用1根管總成式連接，改裝后的激光分析儀的發(fā)射單元和接收單元使用1根內(nèi)插管進(jìn)行連接，在接收端安裝膨脹節(jié)、調(diào)節(jié)套管，即使在煙道受熱膨脹時(shí)，該端膨脹節(jié)通過(guò)伸縮作為煙道受熱膨脹的補(bǔ)償，有效解決了煙道受熱膨脹帶來(lái)的激光儀對(duì)光難的問(wèn)題，并增加反吹氣孔，測(cè)量時(shí)兩端圓孔封閉，當(dāng)反吹氣源壓力過(guò)低，內(nèi)插管中間形成積灰時(shí)，只要打開(kāi)兩端圓孔的封蓋，利用測(cè)點(diǎn)煙道與大氣形成的負(fù)壓把積灰吹走。方案優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量溫度為實(shí)時(shí)煙溫，煙氣成分和組分濃度不變。缺點(diǎn)是改造過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)。

2.1.3 方案三，改為滲透管式測(cè)量方式

陶瓷滲透管作為腔體插入煙道中進(jìn)行測(cè)量，煙氣通過(guò)壓差進(jìn)入腔體。方案優(yōu)點(diǎn)是溫度、煙氣成分不變，可過(guò)濾粉塵且光路穩(wěn)定。缺點(diǎn)是陶瓷滲透管對(duì)氨氣有吸附，氨氣吸附和解析量與溫度有關(guān)，煙氣更新慢、光路短。從經(jīng)濟(jì)性、可實(shí)施性、可靠性3個(gè)方面對(duì)3套方案進(jìn)行對(duì)比，最終確定選用方案二。

2.2 方案實(shí)施

在脫硝出口煙道的對(duì)角側(cè)，將內(nèi)插管一端直接與煙道壁焊接，帶套管與膨脹節(jié)的一端將套管與煙道壁焊接，再將發(fā)射端和接收端用法蘭與內(nèi)插管連接，結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3 效果評(píng)價(jià)

改造后的氨逃逸監(jiān)測(cè)裝置對(duì)光率大幅提升，接收端不再受到煙道震動(dòng)及受熱膨脹的影響，消除了氨逃逸在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)離線(xiàn)故障，提高了設(shè)備可靠性，改造后在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置離線(xiàn)情況如表2所示。

氨逃逸在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的改造，有效避免了由于煙道震動(dòng)或受熱膨脹造成氨逃逸數(shù)據(jù)離線(xiàn)而受到環(huán)保處罰的風(fēng)險(xiǎn)。改裝后的氨逃逸在線(xiàn)監(jiān)測(cè)分析儀投運(yùn)后，在滿(mǎn)足氮氧化物排放要求的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了精細(xì)噴氨，提高了機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)論

(1)氨逃逸分析儀的改造設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠，實(shí)際使用效果良好，大幅減少了設(shè)備維護(hù)工作量。(2)改造后的氨逃逸分析儀實(shí)現(xiàn)了對(duì)氨逃逸的精確測(cè)量，避免因測(cè)量不準(zhǔn)導(dǎo)致氨氣進(jìn)入大氣污染環(huán)境。(3)改裝后的氨逃逸在線(xiàn)監(jiān)測(cè)分析儀投運(yùn)后，運(yùn)行人員根據(jù)氨逃逸量實(shí)現(xiàn)精細(xì)噴氨，避免氨氣的浪費(fèi)和對(duì)下游設(shè)備的損害。

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