煙氣脫硝CEMS中的分析技術

煙氣脫硝CEMS分析氮氧化物的技術主要有：

①紅外光譜技術，包括非分光紅外分析技術（NDIR),、氣體過濾相關紅外分析技術（GFC)NDIR,、傅立葉變換紅外光譜分析技術（FTIR);

②紫色光譜技術 ,、紫外差分光學吸收光譜（DOAS);

③化學發(fā)光技術及電化學技術等,。

在抽取采樣法系統(tǒng)中常用的NOX檢測技術是非分光紅外分析技術（NDIR),、氣體過濾相關紅外分析技術（GFC)NDIR和紫外光譜技術,。

煙氣中NOX主要是NO及NO2,，NO的含量一般占到90%以上,。應用紅外光譜及紫外光譜分析儀器的測量對象是NO。對于NO2的監(jiān)測,，大多是通過氮氧化物轉換爐將NO2轉換為NO后進行測量 ,，從而測得NOX的總量，采用NOX的總量減去不通過轉化爐單獨檢測的NO含量,，就可以得到測量NO2的濃度,。

在稀釋采樣法系統(tǒng)中經常采用化學發(fā)光法儀器測量NOX?；瘜W發(fā)光法技術測量靈敏度高,，其檢出限低至0.1μmol/mol。

在原位法直接測量NOX的系統(tǒng)中,，主要采用紫外差分吸收光譜技術（UV-DOAS),。

脫硝出口的凈煙氣測量中，除測量氮氧化物外還需要測量微量的氨逃逸量,。微量氨含量很低（3mg/L）左右且易溶于水,，其測量難度較大，大多采用激光氣體光譜法原位測定,，也可以采用催化還原-化學發(fā)光法及熱濕法傅立葉變換紅外光譜法（FTIR) 采樣測定,。

煙氣脫硝CEMS的設計

（1）煙氣脫硝CEMS的取樣設計及分析方案

     由于SCR反應器位于鍋爐省煤器出口的高溫、高塵段,，處理的鍋爐煙氣量達100%,，因此脫硝CEMS的工況條件較為惡劣。

①脫硝入口原煙氣分析 取樣點煙氣濕度達350℃左右,，煙塵含量最高達30%g/?左右,，氮氧化物的含量與燃煤鍋爐燃燒的煤種有關，一般大天400mg/?,。在SCR入口側檢測NOX,，從分析技術來看沒有問題，難點主要在于必須采用高溫取樣探頭,，探頭的加熱濕度應達到300℃以上,。由于煙氣的酸露點約在180℃左右，因此傳輸管線應保持保溫在180℃以上（最好在200℃）,，這不同于脫硫的煙氣取樣,。另外，除塵技術必須采取多級除塵技術，以滿足分析儀器的要求,。

脫硝入口原煙氣要求監(jiān)測氮氧化物和氧,，分析方案如下：

a.采用原位法CEMS,選用非分光紅外分析器測量氮氧化物，電化學傳感器測氧,，這是比較成熟的方案；

b.采用原位法CEMS,，選用紫外光譜儀測量氮氧化物,，氧化鋯探頭沒氧；

c.也可以采用稀釋抽取法CEMS,，選用化學發(fā)光法NOX分析儀,，可同時測量氣體中的NO、NO2,、NH3等,。

②脫硝出口凈煙氣分析  脫硝出口凈煙氣要求監(jiān)測低濃度氮氧化物和微量氨逃逸量。

取樣點的工況條件也很惡劣,，依然存在高溫,、高塵，同時存在高溫及高腐蝕,。由于SCR催化劑在高溫下工作（最高達450℃）,，煙氣與氨水在催化反應后生成N2和H2O，因此凈煙氣中含水量較高,，腐蝕性較強,，加上氮氧化物濃度要求低于100mg/?，微量氨逃逸量要求控制在3μmol/mol左右,，而微量氨又極易溶于水,，這些都對抽取法采樣處理提出了苛刻的要求。

如果脫硝后的凈煙氣只要求測量氮氧化物,，分析方案基本與脫硝入口相同,，但須注意，對脫硝出口的煙氣采樣應增加除氨及銨鹽環(huán)節(jié),，這是由于脫硝出口的煙氣中含有SO2,、SO3、NO,、NO2等酸性成分,，會與逃逸氨發(fā)生反應，生成復雜的銨鹽化合物,，對采樣系統(tǒng)造成堵塞,。

對脫硝出口逃逸氨的監(jiān)測，技術難度較大，可供選擇的技術方案有以下三種：

a. 采用原位型半導體激光光譜法測定微量氨,，這是國內外廣泛認可和普遍采用的方法,；

b. 采用間接催化劑還原-化學發(fā)光法同時測量NO、NO2,、NH3,在日本應用較多,，在國內很少采用；

c. 采用熱濕型高溫傅立葉紅外光譜法,，可以同時分析NO,、NO2、NH3等多種組分,。目前將FTIR用于脫硝監(jiān)測的不多,。

燃煤電廠煙氣中的氮氧化物主要是NO和NO2,一般情況下NO和NO2的比例約為9:1，即NO含量為85%~95%,。燃煤電廠脫硝CEMS對氮氧化物的監(jiān)測,，通常只測量NO,在計算氮氧化物排放總量時，如需考慮NO2的影響量,，則對測量的NO值進行修正,。

但是在SCR出口的氮氧化物總量中，NO和NO2的比例不固定,，有時可能達到1:1,，甚至NO2的值更高。在SCR運行中,，當噴入氨氣后,，NO的值變化較大，和噴氨量成反比,。但NO2變化量不大,，甚至在氨逃逸量較大的情況下，其濃度還有所增加,。SCR出口檢測氮氧化物總量時,，就考慮這種可能出現的NO2濃度較高的情況，必要時應增設氮氧化物轉換爐,，將NO2轉換成NO測量,；或者分別測量NO和NO2,立項計算氮氧化物的總排放量，才能真實反映SCR的脫硝效率,。

（2）脫硝CEMS常規(guī)監(jiān)測參數及范圍

 脫硝裝置入口主要檢測NOX,、O2及煙氣溫度、壓力等,，其中含氧量的檢測主要作用是監(jiān)控脫硝裝置的漏風率,；煙氣溫度用于監(jiān)控加入氨流量，通常在SCR裝置中，煙溫超過300℃才可以噴氨,，否則不具備還原反應的條件,。如果煙氣溫度低，氨不被還原,，反而會和SO3生成銨鹽,，降低催化劑的效果和使用壽命。還要檢測入口,、出口處的煙氣壓力差,，可以得知催化劑層的壓損和堵塞情況，為吹灰提供信息,。同時還可以得知空氣預熱器的積灰和結晶情況。

（3）工況參數和測量和范圍

 下表給出了典型的SCR脫硝反應器入口和出口各種污染物組分的含量和溫壓流參數,。

脫硝CEMS 分析組分的測量范圍

脫硝入口測量范圍  NO   0~1000~2000mg/m3;

                  O2   0~25%;

脫硝出口測量范圍  NO   0~300mg/m3;

O2    0~25%;

NH3   0~10μmol/mol或0~20μmol/mol,。

根據HJ562-2010的要求，采用SCR工藝的脫硝裝置,，脫硝出口的逃逸氨濃度要控制在2.5mg/m3以下,。