脱硝系统氨逃逸测试方法浅析

北极星环保网讯:目前脱硝系统氨逃逸测试方法主要可以分为在线仪器分析法和离线手工采样分析法。主要论述了在线仪器分析法中的可调谐激光吸收光谱技术和稀释取样法，及离线手工采样分析法中的靛酚蓝分光光度法、纳氏试剂分光光度法、离子选择电极法和离子色谱法，并对其测量原理、优缺点及改进方法进行了阐述。此外，还简要介绍了飞灰中含氨量的测量。

现阶段中国的能源结构中燃煤消耗虽然逐年减少，但其仍然是主体，在各种能源消费形式中，电力及热力生产是最主要的能源消费渠道之一。煤炭燃料在不同场合的使用中都会产生NOx的污染。

近年来，随着环保要求的提高，脱硝设备已成为各发电厂重要的环保设备。目前最成熟可靠且应用广泛的脱硝技术是选择性催化还原法（SCR），其基本原理为NH3与NOx在催化剂作用下发生氧化还原反应，生成N2和H2O。喷氨量很关键，喷氨过少，会降低脱硝效率，NOx的排放无法达标；喷氨过多，虽然可以提高脱硝效率，但过量的NH3会增加成本，而且会导致NH3逃逸。

NH3逃逸已严重影响到脱硝经济性和设备的使用寿命，SCR脱硝装置出口的NH3逃逸量应控制在2.28mg/m3以下，如此可延长催化剂的更换周期和空预器的检修周期。因此，快速、准确地测试NH3逃逸量至关重要，可以确定最优的喷氨量。

对NH3逃逸量的准确测量比较困难。目前，国内外对NH3逃逸的监测方法主要有在线仪器分析法和离线手工采样分析法。在线仪器分析法是指烟气排放连续监测系统（CEMS），其作用是对污染源排放的颗粒物和气态污染物的质量浓度和排放总量连续监测并实时传输到主管部门。

目前文献中大多将在线仪器分析法分为3类：激光原位测量法、抽取法和稀释取样法。事实上激光原位测量法和抽取法的测量原理是相同的（基于可调谐激光吸收光谱技术），只是抽取法需要对原烟气进行预处理，所以从测量原理的角度，本文将在线仪器分析法分为可调谐激光吸收光谱技术和稀释取样法两类。离线手工采样分析法主要有靛酚蓝分光光度法、纳氏试剂分光光度法、离子选择电极法和离子色谱法。本文对各种测量方法的原理、优缺点及改进方法进行了综述。

1在线仪器分析法

1.1可调谐激光吸收光谱技术

可调谐激光吸收光谱（TDLAS）技术，属于光谱学方法，其将可调谐半导体激光器作为光源，照射待测气体获得吸收光谱。TDLAS技术是最先进的物质含量测量技术之一，具有较精确的测量精度，该技术与其他检测技术的不同之处在于其使用可调谐半导体激光器作为光源。TDLAS技术主要具有几下几个特点：

a)高选择性、高分辨率的光谱技术；

b)具有很好的适用性和安装性；

c)速度快，灵敏度高。

1.1.1测量原理

气体分子具有特定的振动和转动频率，当光谱的频率与气体分子本身的特定频率一致时，气体分子会吸收光谱的辐射能。可见，每种分子吸收光谱具有选择性，其只能吸收某个或某几个频率范围内的光谱，可根据光谱线的强度得到气体体积分数。气体吸收激光后，其强度变化遵循Beer-Lambert定律（比尔-朗伯特定律），强度为：

1.1.2测量方法

该技术的测量方法分为两种，直接吸收测量法和调制光谱测量法。直接吸收测量法是采用光电二极管等设备测量入射和出射光强，通过传感器测量气室样品温度、压强和吸收光程，然后根据Beer-Lambert定律即可计算出NH3质量浓度。但在实测中，NH3逃逸量很低，得到的吸收信号十分微弱，难以区分于噪声信号，而且在测量中很难精确确定基线的位置，基线位置造成的误差对质量浓度反算结果有很大影响，如此很难将直接吸收测量法用于NH3逃逸这样的低质量浓度测量中。

在直接吸收测量技术基础上发展出的波长调制光谱（WMS）测量技术可有效消除低频噪声对检测灵敏度的影响。直接吸收测量技术通常产生并扫描低频锯齿波，而WMS测量技术在低频锯齿波的基础上叠加高频正弦信号，频率可高达几万赫兹，这样调制光在通过被测气体时，不仅扫描覆盖整个吸收峰，而且在中心频率附近会产生类似于震荡的调制波形。

光谱经气体吸收后由光电探测器检测并转换后，送入硬件设备锁相放大器中，锁相放大器对参考信号和被测信号进行运算分析，只对测量信号的同频或倍频分量有响应，因此，可以大大降低噪声对测量的干扰。

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