脱硝系统氨逃逸测试方法浅析

1.1.3激光原位测量法

基于TDLAS技术的测量方式主要有激光原位法和抽取法。激光原位法将发射和接收探头安装在SCR脱硝装置出口烟道的一侧（对角安装）或两侧，激光经发射单元进入烟道，接收探头利用光电检测器接收激光信号，将其转换为电信号，并输出到中央处理器进行处理。激光穿过烟气时，NH3吸收特定波长的激光，形成吸收光谱，通过分析吸收光谱便可得到NH3质量浓度。

采用激光原位测量法直接在烟道进行测量，没有采样过程，也没有传输引起的误差，而且不存在转换器的转换效率问题。但由于激光探头直接安装在烟道上，接收探头的位置会因温度波动或烟道振动而发生变化，导致测量不稳定，测量精度受激光强度的衰减影响严重。

此外，脱硝出口为高尘环境，受限于光源功率、光学器件等光学特性，烟尘对激光具有消光作用，部分烟尘也会聚集在探头上，需定期对探头进行清扫，否则会影响测量精度，而且烟尘也会对探头造成磨损。为此，可以采用旁路烟道测量。

1.1.4抽取法

就分析原理而言，抽取法与激光原位法相同，区别在于后者增加了预处理过程，将设备分为采样部分和分析部分，在采样过程中，烟气中的大量粉尘会经高温探头过滤掉，然后再送入分析设备，分析系统可安装在环境条件较好的位置。

在进入分析室前需要通过180℃的恒温伴热管，且需要设置二次过滤和标气验证阀，便于验证数据的准确性。抽取法的关键是对原烟气的预处理。为防止烟气中的水汽在管路中凝结，需要给探头和气体管路全程伴热，但为避免采样管的老化，伴热温度不可太高；此外，在送入分析室前，还需对热烟气进行降温，因为气体吸收光谱会受到高温的严重干扰，为避免水汽凝结，在此之前，还需对气体进行脱水除尘处理，可见，抽取法的关键在于烟气的预处理。相比于激光原位测量法，抽取法具有如下优点：

a)对原烟气进行预处理后，去除了烟气中大量的粉尘颗粒，提高了测量精度，减轻了烟气对系统的损害，可延长设备的使用寿命；

b)烟气采样全程高温伴热，保证烟气温度高于酸露点，降低了管路被腐蚀的风险；

c)标气注入方便，可以随时对分析仪进行标定及验证；

d)烟气采样更具代表性，可插入烟道的核心区域或者辐射状多点采样；

e)由于被测气体经预处理后品质大幅提升，所以该方法对分析设备的灵敏度要求不高。

同时，该方法也存在一些缺点：

a)分析系统远离采样系统，会造成测量滞后；

b)当全程伴热系统的温控异常时，测试结果会存在一定的偏差；

c)原烟气的预处理过程复杂，容易产生泄漏和腐蚀等现象；

d)在系统反吹扫阶段，分析仪退出运行，出现间歇性数据空白；

e)系统复杂，维护量大，维护成本高。

1.1.5改进方法

张立芳等人针对目前测量下限无法满足电厂监测要求的问题，通过相关性分析和小波分析技术对低质量浓度下受噪声影响严重的谐波信号进行降噪处理后，大幅改善了谐波信号的信噪比，降低了吸收光谱的测量下限，而且无需增加复杂的设备就可很好地抑制噪声的影响。

俞李斌等人同样为了实现低体积分数的NH3逃逸测量，采用波长为2.25μm附近的可调谐激光，研究了二次谐波法调制电压和调制频率对氨吸收信号吸收比的影响，选取最佳调制频率和调制电压，使信噪比达到最大，可测量NH3的最低体积分数为4×10-7。

1.2稀释取样法

稀释取样法是美国环保署EPA的优选方法，目前，国内使用的便是美国热电稀释取样法。该方法是用压缩空气按比例稀释样气，再将其送至烟气分析仪进行分析。将采样探头设计为独特的音速小孔，当音速小孔两端的压差大于0.46倍时，气体将以恒定的流量通过音速小孔，流量不受压力和温度的影响。

稀释系统中的稀释比通常在1∶250～1∶100之间，实际运行中常采用1∶100。采用化学发光法对烟气进行分析：首先需要将烟气中的NH3转化为NO，然后将其与O3混合，生成激发态的NO2与O2，激发态的NO2在返回基态时会发出红外光，光强与NO质量浓度呈线性关系，如下：

NH3转化为NO的过程需要通过转化炉完成。在样气进入分析仪后分为3路：第1路在750℃的不锈钢转化炉内将所有的NH3和NO2均转化为NO，然后由烟气分析仪测得总氮（TN）质量浓度；第2路先经除氨预处理器去除样气中的NH3，其中一部分在325℃的转化炉内将NO2还原为NO，再进入烟气分析仪测得NOx质量浓度；另一部分直接进入分析仪测量NO质量浓度。由此可得到NOx的总质量浓度，最后用TN质量浓度减去NOx质量浓度计算得到样气中的NH3逃逸量。

延伸阅读：

燃煤电厂SCR脱硝系统氨逃逸率控制技术研究

SCR脱硝技术氨逃逸率高的原因及治理