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摘要：在国家节能和环保的高压政策下，高脱硝效率下的SCR脱硝装置稳定运行及空预器长期稳定运行等问题受到普遍性关注。按超低排放标准要求，NOx排放浓度需严格控制在50mg/Nm3（6%O2）以下，较低的NOx排放浓度常伴随着较高氨逃逸率，如果进一步降低NOx排放浓度，氨逃逸也将进一步增大。逃逸的氨（NH3）与烟气中的三氧化硫（SO3）反应生成硫酸氢铵（NH4HSO4），该酸性物质易造成空预器堵塞，且对下游的除尘等设备也将造成不利影响。
关键词：氨逃逸;精细喷氨;安全经济; NOx
引 言：近年来随着脱硝装置投运，尤其超低排放改造后，由于CEMS测量延迟、喷氨不均、流场情况差等原因造成的SCR进出口NOx测量不准、波动、氨逃逸超标、NH4HSO4沉积、空预器低温段蓄热元件腐蚀、除尘器电极积灰等问题越发频繁。2020年8月份该公司完成了№2锅炉氨逃逸改造升级工作，经过比对发现存在喷氨不均氨逃逸量较大的问题。经过技术人员反复调整手动阀试验，已经取得了大量试验数据，经过论证进行了脱硝系统喷氨优化，实施后实现自动喷氨，提高脱硝系统的经济学和安全性。
1.系统改造前
陕西某循环综合利用项目配套4台C125-8.83/1.0型高温、高压、单轴、冲动、直接空冷凝汽式汽轮机，配套4台480t/h直吹式煤粉锅炉，锅炉设置A、B侧脱硝，设置三层催化剂，近年来随着脱硝装置投运，尤其超低排放改造后，由于CEMS测量延迟、喷氨不均、流场情况差等原因造成的SCR进出口NOx测量不准、波动、氨逃逸超标、NH4HSO4沉积、空预器低温段蓄热元件腐蚀、除尘器电极积灰等问题越发频繁。2020年8月份该公司完成了№2锅炉氨逃逸改造升级工作，经过比对发现存在喷氨不均氨逃逸量较大的问题。经过技术人员反复调整手动阀试验，已经取得了大量试验数据，经过论证计划进行了脱硝系统喷氨优化，实施后可实现自动喷氨，提高脱硝系统的经济学和安全性。
2.氨逃逸故障描述
该公司4台锅炉合计安装8套氨逃逸，原氨逃逸生产厂家为英国仕富梅，安装位置为锅炉脱硝出口烟道。主要存在三点问题，第一点：由于仕富梅应用可调谐激光原位测量技术，原位式安装（直接安装于烟道内），由发射单元直接发射光源，存在光损测量准确性受安装位置影响较大;第二点：烟道内烟气中氨气含量不均匀，单点测量不具有代表性。第三点：由于现场设备环境温度较高（接收器温度高于50℃），CPU主板损坏频繁，设备维护费用较高，№2炉技改前A、B侧氨逃逸故障。
3.氨逃逸实施技改
3.1SCR区脱硝A/B侧垂直烟道分别水平安装2支采样探头，采样探头安装位置为催化剂下方脱硝出口，四个采样探头共用一台分析仪采，采样探头水平向下45度角安装。
3.2利用现场气源系统，分析系统使用射流泵作为采样泵，使用仪用气吹扫。气源接口要求为外径8mm带有控制阀门的钢制或聚四氟气源管。现场增加压缩空气过滤器进行除水、除尘及除油处理。
3.3每台锅炉在SCR区配电室新安装一面氨逃逸分析柜，采集仪将数据传至分析仪。从采样探头安装位置到分析主机摆放位置一共需要四根线缆连接，分别是四芯铠装光缆、同轴线、信号控制线和电源线。线缆敷设过程中注意保護光纤接头。现场线缆敷设方式可用桥架或穿管方式。
3.4原位安装方式技改为抽取式安装法，降低红外光在烟道中的损失。
3.5将分析仪主机安装至脱硝配电室，保证分析仪主机处于低温环境，降低主机设备故障率。
3.6技术特征
TDLAS技术的核心是使用近红外二极管激光器做为光源，通过实时改变激光器的温度以及注入电流产生高频窄波段的激光扫描，激光器产生的窄波段扫描激光束通过光纤传输到检测光学端，在光学端激光束穿过被检测气体后被聚焦到光电检测器，光电检测器将吸收光谱电信号通过同轴电缆传输回分析仪，分析仪通过对扫描吸收光谱的分析计算得到检测气体的浓度。
3.7实施的具体内容
3.7.1SCR区脱硝A/B侧垂直烟道分别水平安装2支采样探头，采样探头安装位置为催化剂下方脱硝出口，四个采样探头共用一台分析仪采，采样探头水平向下45度角安装。
3.7.2利用现场气源系统，分析系统使用射流泵作为采样泵，使用仪用气吹扫。气源接口要求为外径8mm带有控制阀门的钢制或聚四氟气源管。现场增加压缩空气过滤器进行除水、除尘及除油处理。
3.7.3每台锅炉在SCR区配电室新安装一面氨逃逸分析柜，采集仪将数据传至分析仪。从采样探头安装位置到分析主机摆放位置一共需要四根线缆连接，分别是四芯铠装光缆、同轴线、信号控制线和电源线。线缆敷设过程中注意保护光纤接头。现场线缆敷设方式可用桥架或穿管方式。
3.7总体性能指标
3.7.1量程：0-20ppm，其量程可调。H2O： 0-100% 自动量程。
3.7.2检测下限：NH3：灵敏度0.1ppm， H2O：灵敏度0.01%。
3.7.3校正：分析仪内置参比氨气模块，自动实时校正功能，无需用户定期校正，系统无漂移。
3.7.4信号输出输入：4-20mA，RS232，以太网。
3.7.5继电器输出：6路输出，可自行定义。
3.7.6安装方式：机架式安装，分析系统主机放置在SCR配电室内，配置标准机柜。
3.7.7分析仪主机技术原理：多通道光纤分布式-可调激光吸收光谱法。
4.氨逃逸实施效果
4.1经济效益：目前№2炉氨逃逸技改完成，但未进行精细喷氨优化，目前氨逃逸在线测量值准确具备生产系统的指导性和参考性。原脱硝SCR区喷氨实施自动喷氨，喷氨量较大，目前采用手动喷氨。A、B侧喷氨流量由40m3/h将降至30m3/h，喷氨量下降约20%，实现经济效益：液氨用量10月份较8月份下降12.98%，较9月份下降2.3%。 具体消耗量见下表：
4.2社会效益：经过№2炉氨逃逸在各种工况下比对发现存在喷氨不均的现象，为后期脱销系统精细喷氨优化奠定了基础。
5.结论
根据以上分析可以得出实施SCR出口NOx、NH3、O2浓度同步测量，O2浓度可用于燃烧指导，NH3浓度测量值一方面用于辅助调整喷氨量，另一方面可以辅助监测催化剂性能状况，实现精细化喷氨，防止氨逃逸超标，降低氨水用量，达到节能目的。
5.1技术成熟度及难度
5.1.1调压过滤器、PIMS控制箱、PIMS测量单元和气体分析仪的连接布局位置较小。
5.1.2调压过滤器的输入端需提供清洁的仪表级压缩空气（不含微粒、油、水 ），压力为0.6-0.8 MPa。
5.1.3输入/输出使用8毫米外径PTFE管。
5.1.4PIMS控制箱的三个压缩空气输出连接到PIMS测量单元的三个压缩空气输入端，它们被标记为光学吹扫（OPTICS PURGE）、过滤器吹扫（FILTER PURGE）和射流泵（VENTURI PUMP）。
5.1.5PIMS控制箱电源输入（220-240 Vac，15A）、吹扫控制电缆输入（来自气体分析仪）和两根复合电缆输出，标签为电缆A和电缆B连接PIMS控制箱和PIMS测量单元。
5.1.6光纤和同轴电缆连接气体分析仪和PIMS测量单元。
5.2技术的创新性及先进性
烟气通过排气口排出测量装置。有一些应用工况下，我们可能会提供一根不锈钢柔性波纹管，可连接到排气口，以便将热烟道气体送回管道（如果有合适的端口）或远离PIMS测量单元。注意：必须小心，不要接触裸管或靠近排氣口，因为它可能非常热，废气温度可能超过260摄氏度。
5.3推广应用前景、存在的问题和下步的改进方法
PIMS光学端气体分析仪设备现已经应用在众多大型机组，由于主机可以安装在离PIMS几百米以外的仪表间。用光缆将红外激光从气体分析仪传输到PIMS，不受空间限制，安装自由度较高。应用前景广阔。
参考文献
[1] 李壮扬，苏乐春，宋子健，谭鹏，周旭，张成，孙路石，陈刚. 《600MW燃煤机组SCR流场模拟优化与喷氨优化运行》.
[2] 李一波，广东省能源集团有限公司沙角C电厂 《SCR 脱硝动态精细化控制技术研究及应用》.
关键词：氨逃逸;精细喷氨;安全经济; NOx
引 言：近年来随着脱硝装置投运，尤其超低排放改造后，由于CEMS测量延迟、喷氨不均、流场情况差等原因造成的SCR进出口NOx测量不准、波动、氨逃逸超标、NH4HSO4沉积、空预器低温段蓄热元件腐蚀、除尘器电极积灰等问题越发频繁。2020年8月份该公司完成了№2锅炉氨逃逸改造升级工作，经过比对发现存在喷氨不均氨逃逸量较大的问题。经过技术人员反复调整手动阀试验，已经取得了大量试验数据，经过论证进行了脱硝系统喷氨优化，实施后实现自动喷氨，提高脱硝系统的经济学和安全性。
1.系统改造前
陕西某循环综合利用项目配套4台C125-8.83/1.0型高温、高压、单轴、冲动、直接空冷凝汽式汽轮机，配套4台480t/h直吹式煤粉锅炉，锅炉设置A、B侧脱硝，设置三层催化剂，近年来随着脱硝装置投运，尤其超低排放改造后，由于CEMS测量延迟、喷氨不均、流场情况差等原因造成的SCR进出口NOx测量不准、波动、氨逃逸超标、NH4HSO4沉积、空预器低温段蓄热元件腐蚀、除尘器电极积灰等问题越发频繁。2020年8月份该公司完成了№2锅炉氨逃逸改造升级工作，经过比对发现存在喷氨不均氨逃逸量较大的问题。经过技术人员反复调整手动阀试验，已经取得了大量试验数据，经过论证计划进行了脱硝系统喷氨优化，实施后可实现自动喷氨，提高脱硝系统的经济学和安全性。
2.氨逃逸故障描述
该公司4台锅炉合计安装8套氨逃逸，原氨逃逸生产厂家为英国仕富梅，安装位置为锅炉脱硝出口烟道。主要存在三点问题，第一点：由于仕富梅应用可调谐激光原位测量技术，原位式安装（直接安装于烟道内），由发射单元直接发射光源，存在光损测量准确性受安装位置影响较大;第二点：烟道内烟气中氨气含量不均匀，单点测量不具有代表性。第三点：由于现场设备环境温度较高（接收器温度高于50℃），CPU主板损坏频繁，设备维护费用较高，№2炉技改前A、B侧氨逃逸故障。
3.氨逃逸实施技改
3.1SCR区脱硝A/B侧垂直烟道分别水平安装2支采样探头，采样探头安装位置为催化剂下方脱硝出口，四个采样探头共用一台分析仪采，采样探头水平向下45度角安装。
3.2利用现场气源系统，分析系统使用射流泵作为采样泵，使用仪用气吹扫。气源接口要求为外径8mm带有控制阀门的钢制或聚四氟气源管。现场增加压缩空气过滤器进行除水、除尘及除油处理。
3.3每台锅炉在SCR区配电室新安装一面氨逃逸分析柜，采集仪将数据传至分析仪。从采样探头安装位置到分析主机摆放位置一共需要四根线缆连接，分别是四芯铠装光缆、同轴线、信号控制线和电源线。线缆敷设过程中注意保護光纤接头。现场线缆敷设方式可用桥架或穿管方式。
3.4原位安装方式技改为抽取式安装法，降低红外光在烟道中的损失。
3.5将分析仪主机安装至脱硝配电室，保证分析仪主机处于低温环境，降低主机设备故障率。
3.6技术特征
TDLAS技术的核心是使用近红外二极管激光器做为光源，通过实时改变激光器的温度以及注入电流产生高频窄波段的激光扫描，激光器产生的窄波段扫描激光束通过光纤传输到检测光学端，在光学端激光束穿过被检测气体后被聚焦到光电检测器，光电检测器将吸收光谱电信号通过同轴电缆传输回分析仪，分析仪通过对扫描吸收光谱的分析计算得到检测气体的浓度。
3.7实施的具体内容
3.7.1SCR区脱硝A/B侧垂直烟道分别水平安装2支采样探头，采样探头安装位置为催化剂下方脱硝出口，四个采样探头共用一台分析仪采，采样探头水平向下45度角安装。
3.7.2利用现场气源系统，分析系统使用射流泵作为采样泵，使用仪用气吹扫。气源接口要求为外径8mm带有控制阀门的钢制或聚四氟气源管。现场增加压缩空气过滤器进行除水、除尘及除油处理。
3.7.3每台锅炉在SCR区配电室新安装一面氨逃逸分析柜，采集仪将数据传至分析仪。从采样探头安装位置到分析主机摆放位置一共需要四根线缆连接，分别是四芯铠装光缆、同轴线、信号控制线和电源线。线缆敷设过程中注意保护光纤接头。现场线缆敷设方式可用桥架或穿管方式。
3.7总体性能指标
3.7.1量程：0-20ppm，其量程可调。H2O： 0-100% 自动量程。
3.7.2检测下限：NH3：灵敏度0.1ppm， H2O：灵敏度0.01%。
3.7.3校正：分析仪内置参比氨气模块，自动实时校正功能，无需用户定期校正，系统无漂移。
3.7.4信号输出输入：4-20mA，RS232，以太网。
3.7.5继电器输出：6路输出，可自行定义。
3.7.6安装方式：机架式安装，分析系统主机放置在SCR配电室内，配置标准机柜。
3.7.7分析仪主机技术原理：多通道光纤分布式-可调激光吸收光谱法。
4.氨逃逸实施效果
4.1经济效益：目前№2炉氨逃逸技改完成，但未进行精细喷氨优化，目前氨逃逸在线测量值准确具备生产系统的指导性和参考性。原脱硝SCR区喷氨实施自动喷氨，喷氨量较大，目前采用手动喷氨。A、B侧喷氨流量由40m3/h将降至30m3/h，喷氨量下降约20%，实现经济效益：液氨用量10月份较8月份下降12.98%，较9月份下降2.3%。 具体消耗量见下表：
4.2社会效益：经过№2炉氨逃逸在各种工况下比对发现存在喷氨不均的现象，为后期脱销系统精细喷氨优化奠定了基础。
5.结论
根据以上分析可以得出实施SCR出口NOx、NH3、O2浓度同步测量，O2浓度可用于燃烧指导，NH3浓度测量值一方面用于辅助调整喷氨量，另一方面可以辅助监测催化剂性能状况，实现精细化喷氨，防止氨逃逸超标，降低氨水用量，达到节能目的。
5.1技术成熟度及难度
5.1.1调压过滤器、PIMS控制箱、PIMS测量单元和气体分析仪的连接布局位置较小。
5.1.2调压过滤器的输入端需提供清洁的仪表级压缩空气（不含微粒、油、水 ），压力为0.6-0.8 MPa。
5.1.3输入/输出使用8毫米外径PTFE管。
5.1.4PIMS控制箱的三个压缩空气输出连接到PIMS测量单元的三个压缩空气输入端，它们被标记为光学吹扫（OPTICS PURGE）、过滤器吹扫（FILTER PURGE）和射流泵（VENTURI PUMP）。
5.1.5PIMS控制箱电源输入（220-240 Vac，15A）、吹扫控制电缆输入（来自气体分析仪）和两根复合电缆输出，标签为电缆A和电缆B连接PIMS控制箱和PIMS测量单元。
5.1.6光纤和同轴电缆连接气体分析仪和PIMS测量单元。
5.2技术的创新性及先进性
烟气通过排气口排出测量装置。有一些应用工况下，我们可能会提供一根不锈钢柔性波纹管，可连接到排气口，以便将热烟道气体送回管道（如果有合适的端口）或远离PIMS测量单元。注意：必须小心，不要接触裸管或靠近排氣口，因为它可能非常热，废气温度可能超过260摄氏度。
5.3推广应用前景、存在的问题和下步的改进方法
PIMS光学端气体分析仪设备现已经应用在众多大型机组，由于主机可以安装在离PIMS几百米以外的仪表间。用光缆将红外激光从气体分析仪传输到PIMS，不受空间限制，安装自由度较高。应用前景广阔。
参考文献
[1] 李壮扬，苏乐春，宋子健，谭鹏，周旭，张成，孙路石，陈刚. 《600MW燃煤机组SCR流场模拟优化与喷氨优化运行》.
[2] 李一波，广东省能源集团有限公司沙角C电厂 《SCR 脱硝动态精细化控制技术研究及应用》.