氨逃逸在线分析系统技术分析

氨逃逸在线分析系统氨逃逸在线分析系统技术分析技术分析南京康测自动化设备有限公司南京康测自动化设备有限公司20132013年年88月月南京康测自动化设备有限公司目录一、脱硝（NO）的意义二、脱硝工艺三、氨逃逸检测技术难点四、技术分析和设计思路五、国内外氨逃逸分析仪表及系统遇到问题国内外氨逃逸分析仪表及系统遇到问题六、六、氨逃逸分析仪表及系统解决方案氨逃逸分析仪表及系统解决方案七、公司简介七、公司简介南京康测自动化设备有限公司全球三大污染现象全球三大污染现象★★温室效应全球变暖，主要与CO2、CH4、N20、CO、氟里昂，臭氧等。大气中CO2浓度增加1倍，地球表面大气温度升高1.5～4.5度。★★臭氧层破坏主要氯氟烃类化学物质（用CFCl表示），NOx，CH4★★酸雨目前国土面积30%，每年几百亿以上损失注：NOX是造成酸雨的因素之一，是造成雾霾的因素之一。一、脱硝的意义一、脱硝的意义南京康测自动化设备有限公司主要污染物的危害主要污染物的危害SO2NOXNH3VOC一次PM酸化√√√富营养化√√近地层臭氧O3√√微细粒子造成的健康影响√√√√√一、脱硝的意义一、脱硝的意义南京康测自动化设备有限公司注：目前国家已经对SO2和粉尘全面控制，对NOX刚起步。氮氧化物直接对人的危害氮氧化物直接对人的危害一、脱硝的意义一、脱硝的意义南京康测自动化设备有限公司氮氧化物的形成氮氧化物的形成一、脱硝的意义一、脱硝的意义南京康测自动化设备有限公司注：热力型是生成NOX的主要因素，是控制对象。“十二五”脱硝的对象火电炼铁烧结炼钢水泥其他化工行业生活南京康测自动化设备有限公司一、脱硝的意义一、脱硝的意义注：电厂、汽车尾气、水泥、冶金是控制NOX的主要行业。“十二五”期间现役机组需要进行脱硝改造的机组规模约为4亿千瓦，主要分布在内蒙古、山东、江苏、河北、河南等省（市）。到2015年，脱硝机组的规模占总装机容量的比例将达到75%左右。预计有1000多个电厂需要改造，冶金和水泥行业脱硝任务也比较重！一、脱硝的意义一、脱硝的意义南京康测自动化设备有限公司注：电力行业占国内氮氧化合物排放的48%；截至2012年上半年，平均脱硝率仅40%；长期来看，空气污染物排放量的下降取决于产业升级和国家政策••20112011年年77月月2929日，国家环境保护部和国家质量监督检验检疫总局发布了最新的日，国家环境保护部和国家质量监督检验检疫总局发布了最新的《《火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准》》。。《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)《《标准标准》》中规定氮氧化物：中规定氮氧化物：••自自20122012年年11月月11日起，对于新建火力发电锅炉及燃气轮机机组执行日起，对于新建火力发电锅炉及燃气轮机机组执行100100mg/mmg/m33的氮氧化物限值；的氮氧化物限值；••自自20142014年年77月月11日起，现有的火力发电锅炉和燃气轮机机组执行日起，现有的火力发电锅炉和燃气轮机机组执行100100mg/mmg/m33的氮氧化物限值；的氮氧化物限值；••重点地区的火力发电锅炉和燃气轮机机组执行重点地区的火力发电锅炉和燃气轮机机组执行100mg/m100mg/m33的氮氧化物限的氮氧化物限值；值；••只是对只是对WW型火焰炉、循环流化床及型火焰炉、循环流化床及20032003年年1212月月3131日之前建成投产或通过项日之前建成投产或通过项目环境影响报告审批的锅炉可执行目环境影响报告审批的锅炉可执行200mg/m200mg/m33的氮氧化物限值。的氮氧化物限值。一、脱硝的意义一、脱硝的意义南京康测自动化设备有限公司国家发改委下发了《关于扩大脱硝电价政策试点范围有关问题的通知》,通知规定,自2013年1月1日起,将脱硝电价试点范围由现行14个省(直辖市、自治区)的部分燃煤发电机组,扩大为全国所有燃煤发电机组,脱硝电价标准为8厘钱/每千瓦时。发电企业执行脱硝电价后所增加的资金暂由电网企业垫付,今后择机在销售电价中予以解决。目前国内北京、山东、浙江等省份根据本地区环保要求，制订在水泥、化工等行业脱硝设备补贴政策！一、脱硝的意义一、脱硝的意义南京康测自动化设备有限公司其他还有：液体吸收法、微生物法、活性炭吸附法、等离子体法；南京康测自动化设备有限公司二、脱硝工艺二、脱硝工艺方法方法适用性及特点适用性及特点特点特点NOxNOx脱除率脱除率投资费用投资费用SCRSCR适合排气量适合排气量大，连续大，连续排放源排放源二次污染小，净化效率高，技术成熟；二次污染小，净化效率高，技术成熟；设备投资高，关键技术含量高设备投资高，关键技术含量高8080％～％～9090％％高高SNCRSNCR适合排气量适合排气量大，连续大，连续排放源排放源不用催化剂，设备和运行费用少；不用催化剂，设备和运行费用少；NHNH33用量大，二次污染，难以保证反应用量大，二次污染，难以保证反应温度和停留时间温度和停留时间3030％～％～6060％％较低较低液体吸收法处理烟气量很小的情况下可取工艺设备简单、投资少，收效显著，有些方法能回收NOx；效率低，副产物不易处理，目前常用的方法不适于处理燃煤电厂烟气效率低较低微生物法适用范围较大工艺设备简单、能耗及处理费用低、效率高、无二次污染；微生物环境条件难以控制，仍处于研究阶段80％低活性炭吸附法排气量不大同时脱硫脱硝，回收NOx和SO2，运行费用低；吸收剂用量多，设备庞大，一次脱硫脱硝率低，再生频繁80%~90%高等离子体法适用范围较大同时脱硫脱硝，无二次污染；运行费用高，关键设备技术含量高，不易掌握。85％高南京康测自动化设备有限公司每种脱硝工艺的效率和特点（每种脱硝工艺的效率和特点（SCRSCR和和SNCRSNCR是主流技术）是主流技术）注：1、SO2经过SCR工艺催化氧化，容易生成SO32、SO3在220度以下，容易与NH3反应生成硫酸氢氨南京康测自动化设备有限公司2.12.1SCRSCR脱硝工艺脱硝工艺锅炉NH3喷注脱硝反应器空气预热器NH3混合器蒸发器NH3液化罐静电除尘器引风机烟囱换热器增压风机脱硫系统送风机SAH蓄压器锅炉脱硝系统装置的基本流程锅炉脱硝系统装置的基本流程南京康测自动化设备有限公司SCRSCR工艺喷工艺喷氨系统工作流程氨系统工作流程触媒框架结构触媒框架结构(垂直流型)脱硝反应器的示意图脱硝反应器的示意图触媒层触媒层备用层备用层吹灰器吹灰器NH3NH3喷嘴喷嘴((AIG)AIG)催化剂安装设备催化剂安装设备导叶片导叶片整流器整流器((缓冲层缓冲层))烟气烟气南京康测自动化设备有限公司SCRSCR脱硝工艺的反应器的示意图脱硝工艺的反应器的示意图南京康测自动化设备有限公司SCRSCR脱硝工艺中应用的催化剂脱硝工艺中应用的催化剂恒运电厂300MW机组工况表南京康测自动化设备有限公司SCRSCR出口烟气参数出口烟气参数SCRSCR脱硝工艺优点和不足脱硝工艺优点和不足南京康测自动化设备有限公司优点⑴、SCR装置布置在锅炉省煤器以后，对锅炉性能和结构基本无影响⑵、脱硝去除率高，可达90%以上⑶、脱硫装置性能可靠、稳定，设备可用率98%⑷、NH3逃逸率≦3ppm不足⑴催化反应温度受限，典型温度在300℃-400℃⑵催化剂活性维护——除去烟气中硫、灰分⑶催化剂寿命短、费用高：一般4年，且很难再生⑷系统复杂：省煤器和反应器均应设计有旁路；SCR反应器体积庞大影响空预器和锅炉运行⑸氨剂残留问题2.22.2SNCRSNCR脱硝工艺脱硝工艺南京康测自动化设备有限公司南京康测自动化设备有限公司SNCRSNCR脱硝中还原剂与温度关系脱硝中还原剂与温度关系21南京康测自动化设备有限公司22SNCR设计的总体要求SNCR工艺适用于脱硝效率要求不高于40%的机组。脱硝工程的设计应由具备相应资质的单位承担。脱硝工程总体设计应符合下列要求：（1）工艺流程合理。（2）还原剂使用便捷。（3）方便施工，有利于维护检修。（4）充分利用厂内公用设施。（5）节约用地，工程量小，运行费用低。应安装烟气排放连续监测系统（CEMS），同步检测NOX。南京康测自动化设备有限公司23SNCR工艺设计一般规定SNCR脱硝系统氨逃逸浓度应控制在8mg/m3以下。SNCR脱硝系统对锅炉效率的影响应小于0.5%。SNCR脱硝系统应能在锅炉最低稳燃负荷工况和BMCR工况之间的任何负荷持续安全运行。SNCR脱硝系统负荷响应能力应满足锅炉负荷变化率要求。SNCR脱硝系统应不对锅炉运行产生干扰，也不增加烟气阻力。还原剂储存系统可几台机组共用，其它系统按单元机组设计。SNCR脱硝系统设计和制造应符合安全可靠、连续有效运行的要求，服务年限应在30年以上，整个寿命期内系统可用率应不小于98%。南京康测自动化设备有限公司24SNCR工艺设计一般规定SNCR脱硝工艺中常使用的还原剂有尿素、液氨和氨水。火电厂SNCR脱硝工艺一般采用尿素为还原剂。在中小型锅炉上可采用液氨和氨水为还原剂。尿素SNCR是在锅炉炉膛高温区域（850~1250℃）喷入尿素溶液。尿素SNCR脱硝工艺主要由尿素溶液储存与制备、尿素溶液输送、尿素溶液计量分配以及尿素溶液喷射系统组成。南京康测自动化设备有限公司南京康测自动化设备有限公司国内脱硝工艺主要以SCR和SNCR工艺为主，下表为两种工艺的参数比较南京康测自动化设备有限公司三、氨逃逸检测技术难点三、氨逃逸检测技术难点脱硝工艺在各行业的应用SCR工艺在大型火电厂中应用比较多；SNCR工艺在小型火电厂应用比较多；SNCR-SCR复合工艺在小型火电厂中也出现；SNCR在水泥工艺中应用比较多；SNCR在冶金和化工工艺中应用比较多；注：SNCR脱硝工艺效率比较低，氨逃逸量比较高，分析系统及仪表容易测量，SCR脱硝工艺效率比较高，工艺比较复杂，特别是火电厂SCR脱硝工艺微量氨逃逸难测量；南京康测自动化设备有限公司3.1火电厂SCR脱硝工艺氨检测技术难点SCRSCR脱硝工艺及检测点（脱硝工艺及检测点（SCRSCR出口与空气预热器之间）出口与空气预热器之间）SCRSCR脱硝工艺中氨逃逸检测点脱硝工艺中氨逃逸检测点南京康测自动化设备有限公司逃逸掉的氨气造成资金的浪费，环境污染；氨逃逸将腐蚀催化剂模块，造成催化剂失活（即失效）和堵塞，大大缩短催化剂寿命；逃逸的氨气，会与烟气中的SO3生成硫酸氨盐（具有腐蚀性和粘结性）使位于脱硝下游的空气预热器蓄热原件堵塞与腐蚀；过量的逃逸氨会被飞灰吸收，导致细灰（灰砖）无法销售；（检测点在催化剂出口与空气预热器入口之间，其中防止空气预热器堵塞是主要因素）火电厂火电厂SCRSCR脱硝工艺中氨逃逸检测意义脱硝工艺中氨逃逸检测意义SCR对氨逃逸检测需求•要求分析仪表测量精度高，吸收总光程达到3米以上•要求测量点要靠近催化剂出口，同时系统及仪表测量响应速度快•要求系统少量运动部件，故障率少•新上的催化剂工艺，为了保证空气预热不被堵塞，需要能够显示0-1ppm的过程值，精度要求在0.1ppm•NH3逃逸分析值运行曲线能够与NO脱硝效率、喷氨量、喷氨阀开度等综合曲线值同步对应，提供防止空气预热器堵塞安全保障•系统运行可靠性和质量能够保证，减少运行和维护成本技术要求南京康测自动化设备有限公司南京康测自动化设备有限公司工艺工况技术难点•氨逃逸测量数值低，0.1PPm数量级，量程0-3/10PPm•工艺管道比较宽，管道内的粉尘含量比较大，同时气流高负压，高流速•氨在230度以下会与SO3形成硫酸氢，同时氨在低温度下容易吸附•烟气喷氨后，烟气热法状态下对气体室腐蚀比较大•1、根据仪表测量原理，光谱吸收光程要大于一定长度(3米）•2、分析仪表无法在工艺管道上进行对穿分析，只在角上安装，容易取不到主气流•3、需要高温下拌热检测，同时选择合适的材质•4、仪表的镜片需要防粉尘、腐蚀和结晶南京康测自动化设备有限公司仪表分析原理造成的技术难点•原位激光分析仪表：不适合应用在SCR脱硝工艺中，粉尘影响，光程不够，达