浅谈稀释取样法在水泥厂脱硝氨逃逸测量中的实践应用

2014-02-01李林桃吕伍桂

资源节约与环保 2014年11期

李林桃吕伍桂

（1合肥水泥研究设计院安徽合肥 230051 2华润水泥（漳平）有限公司福建龙岩 364400）

随着我国水泥业的持续发展，氮氧化物引起的细粒子和臭氧层污染问题日益严重，不仅对环境造成了严重的危害，还对人类的身心健康带来威胁，减少氮氧化物的排放成为需要迫切解决的问题，国务院于2012年颁发的《节能减排“十二五”规划》将水泥业的脱硝氨控制列入氮氧化物减排的重点产业。

1 水泥厂脱硝氨逃逸测量存在的问题

当前我国拥有近5000家的水泥企业，水泥产量居世界首位。随着近几年国务院和相关单位对水泥厂脱硝提出了新的要求，国内多数水泥厂已经开始展开了脱硝工作，社会的一些研究机构和政府也在水泥厂脱硝技术的研发上采取了多项技术措施，如低碳燃烧技术、分级燃烧技术、烟气脱硝技术。但是从目前国内的一些水泥厂针对脱硝氨逃逸现状上看，仍然存在很多问题。

1.1 氨逃逸测量技术不成熟

虽然目前我国的水泥产脱硝技术和工艺逐渐国产化，但是在测量氨逃逸使用技术上还不是很成熟。

1.2 脱硝概率低，氨逃逸严重

受技术限制，当前国内水泥厂脱硝效率较低，氮氧化物的排放浓度远远没有达到300mg/Nm3以下的标准，氨逃逸现象特别严重。此外，尿素和氨水等还原剂的喷入量、喷入点的控制量不合理，同样造成了氨逃逸的结果。

1.3 脱硝成本高

脱硝成本偏高主要体现在自主脱硝技术的匮乏，国外引进的脱硝技术虽然对国内的一些水泥厂脱硝效果不佳，但是高引进价格给水泥厂脱硝成本带来巨大的压力。一般而言，脱硝成本一般不能超过3元/t熟料，因此，应该不断改进水泥脱硝技术，才能进一步降低水泥脱硝的运行成本[1]。

2 稀释取样法在水泥厂脱硝氨逃逸测量中的应用

目前，为了控制氮氧化物的排放，国内的水泥厂脱硝技艺主要是采用了“SNCR”和“SCR”两种工艺。但是这两种脱硝氨技术投入实践的实践不长，经验也不足，氨逃逸现象严重。因此，研究新的水泥厂脱硝氨逃逸测量应用成为当前最迫切的任务。

2.1 稀释取样法的含义及使用方法

稀释取样法是国内新型的水泥厂脱硝氨逃逸测量的技术，来源至自美国的热电稀释取样法，主要通过烟气分析仪测量烟道前后取样出的烟气成分，来实现对氨含量的测量。烟气分析仪的探头是独特的音速小孔，音速小孔两端的压力差＞0.45倍时，气流将固定，压力和温度的变化也不会影响气流流量，稀释取样系统的稀释比一般控制在1:100～至1:250之间，一般而言，1:100是实际工程的使用比。

烟气分析法采用的是化学发光法，有行之有效的一套线性比例关系，是发光强度与NO的浓度形成的关系。即NO+O3→NO2*+O2，NO2+hv。当样品中的NO和臭氧发生碰撞混合时，就会生成NO3和氧气，发出的红外光就会与NO形成浓度线性比例关系[2]。

2.2 稀释取样法在水泥厂脱硝氨逃逸中的优点

2.2.1 系统安装简便，上手快

稀释取样系统安装简便，技术工人上手较快。探头是烟气分析仪器的主要组成部分，探头的安装简便就有效避免了在线分析仪的安装问题。考虑到氨介质的活性较高，在探头两端的安装时要尽量缩短距离，正常情况下小于等于5m就符合规定了，这样就能保证检测的精准度。

2.2.2 采样流量低、速度快

与直接抽取采样法相比，稀释取样法的采样流量一般控制在20mL～50mL之间，采用1:100的比例压缩空气来稀释样气。这样就能在采样流量低的前提条件下，保障了样品气的传送速度。

2.2.3 分析仪过滤系统好、性能强

稀释取样分析系统一般要经过两次的过滤步骤，一方面过滤掉了烟气中的一些烟尘，在大量的压缩空气后稀释氮氧化物的含量，大大稀释了对分析系统有害的污染气体，加强了其性能，减少了维修概率[3]。

2.3 稀释取样法在测量水泥厂脱硝氨逃逸过程存在的问题

稀释取样法在水泥厂的脱硝氨逃逸测量中有很多的优势，但是由于使用的时间较短，技术还不健全，仍然存在一些缺点，如在稀释取样过程中烟气中氨损害量大的问题。不过随着技术的进步，这些问题就可以通过系统的修正得到解决。如我院CEMS烟气监测设备在四川某水泥厂的实际应用中采用稀释取样法检测该水泥厂脱硝系统入口NOx、出口NOx和脱硝NH3的逃逸值，取样稀释比是1:100，最低检测限为1.0ppb，结构显示稀释取样法在氨逃逸测量中系统运行正常，测量值也较稳定。