某电厂脱硝氨逃逸率仪表测点取样优化改造

陈 昊，蒋 维

（宁夏枣泉发电有限责任公司 设备管理部，银川 750409）

某电厂（以下简称“电厂”）两台660MW 燃煤机组，为达到国家环保部对烟气氮氧化物实现低排放的要求，两台机组同时配备SCR 脱硝系统，内控指标脱硝率85%以上，氮氧化物排放浓度控制在50mg/m3以内[1]。

#1、#2 炉脱硝SCR 区氨气逃逸率浓度测点是反应催化剂反应状态的重要依据，是运行人员防止催化器堵塞、空预器结垢进行喷氨的有效手段。氨逃逸率测点参与供氨速关阀保护，氨逃逸率超过5ppm 达到10min 会触发脱硝系统SCR 区氨气/空气混合器供氨速关阀保护，使得脱硝系统退出，从而影响公司环保达到超低排放的效果[2]。

1 氨表存在主要问题

电厂#1、#2 炉脱硝系统SCR 区1、2 号烟道出口氨逃逸率仪表均采用原位红外散射法测量原理进行检验分析，脱硝出口氨逃逸率测点呈45°斜插至距离烟道内侧3.5m处[3]。2018 年检修期间，热控维护人员对氨逃逸率仪表进行解体检查发现#2 炉1、2 号烟道氨逃逸率仪表延长管（2m）出现不同程度的弯曲，使得透光度不能满足仪表测量需求，最终导致氨逃逸率仪表失去监视氨逃逸的能力。经过分析，得出氨逃逸率仪表透光度较低且不稳有以下两点原因：

图1 氨逃逸率仪表现状示意图Fig.1 Schematic diagram of the ammonia escape rate instrument

图2 取样管道系统图Fig.2 Sampling pipeline system diagram

图3 取样截面图Fig.3 Sampling section

图4 氨逃逸率仪表改造示意图Fig.4 Schematic diagram of ammonia escape rate meter reconstruction

1）氨逃逸率测点延长管连续运行18 个月后，由于长期受到烟道内大流量、大面积、高频率烟气冲刷和高温下重力影响，导致延长管中下部分出现较大幅度形变。

2）氨逃逸率预制法兰焊接在烟道内侧壁与上侧壁上，由于高温影响，烟道壁出现小幅度拉伸、张裂，在锅炉或脱硝系统出现吹灰控制时氨逃逸率仪表稳定性下降[2]。

2 解决方案

2017 年，电厂对#2 炉脱硝SCR 区取样装置进行了改造，将之前的单点取样改造为多点取样，取样装置改造示意图如图2 所示。在脱硝出口处将部分烟气利用引风机负压吸至空预器后进行测量。

#2 炉脱硝系统出口烟气取样装置改造施工方案为将烟道横向分为7 等份，入口烟道为12.2m，出口烟道为12m，大概1.7m 间隔各取一个取样管面向烟气流动方向深入烟道中，每个取样管出口均有一个一次阀门，每个取样管之后进行联通，联通后的母管通过混合器进行烟气混合，脱硝CEMS 取样装置放置于混合器中央，采取斜插式分布。每个横向插入的烟气取样管在纵向上再分为5 个均等份，入口为4m，出口为4.8m。从排布上看，此次烟道取样改造属于网格法取样，在12.2×4、12×4.8 的烟道上设置了42 个方格，每个方格的交点即为烟气取样点，共设置取样点30个取样点进行混合取样分析。#6 炉脱硝系统出口烟气取样装置改造取样截面图如图3 所示。

#2 炉脱硝SCR 区氨逃逸率仪表改造是在脱硝取样装置改造的基础上进行的同步改造，具体改造方案如图4 所示。在混合器后方增加一个半包围结构，通过半包围结构的拐弯处安装三通管道，气流走半包围方向，氨表监测半包围结构内拐弯的地方。

3 改造效果

在对氨逃逸率仪表进行改造的过程中，需要确认氨逃逸率仪表是否可以满足其测量所需环境。经过检查与整理，热控人员对氨表测量环境进行了确认和处理，处理方法如下：

1）氨逃逸率仪表为保证测量精度，需要保障抽取出来的烟气温度在200℃以上，这样不会析出硫酸氢铵等物质，也可以防治氨气混合物溶于水而影响测量数值的准确性。在混合器运行过程中将温度原件插入混合器中测量温度为220℃，为进一步保证约束条件，增加保温棉来确保温度长期、稳定地处于200℃以上。

2）氨逃逸率接收端与发射端布置距离存在最大距离与最小距离，最小距离不能低于1.2m，否则激光接收频率将会出现混乱，从而影响测量效果。按照图4 所示，热控人员选取接收端与发射端距离为1.5m，从而解决了布置距离的约束条件。

3）为保证氨逃逸率仪表所测数据为烟道内真实值，所以取样管路中必须有烟气流过，且取样管道流速与烟道内部相近。热控人员对混合器内烟气氧量与锅炉脱硝SCR 烟道内氧量进行多次比对发现，混合器内烟气氧量与锅炉脱硝SCR 烟道氧量值偏差小于5%，氧量值最大值与最小值误差偏差小于2%。

对氨逃逸率仪表取样管路的改造，通过图4 并结合实际效果可以发现：

a）将烟气引出烟道进行测量，可以避免传统原位测量中延长管被高温加热后的变形问题，改造后烟气取样管与取样烟道合二为一，不会存在因为焊接在锅炉壁上的预埋法兰冷热态产生的张力拉伸与拉裂。因此，改造后氨逃逸率仪表的维护成本被有效控制。

b）改造前，氨表接收端、发送端的距离长达半个烟道，且存在3m 高度差，维护人员在夜班照明不足的情况下检修，容易出现安全事故。改造后，由于氨逃逸率仪表接收端与发射端之间的距离减少为1.5m 且为同平面，大大减少了热控人员在处理氨表问题上存在的安全隐患问题，维护人员可以由之前的2 ～3 人减少为1 ～2 人。因此，改造后氨逃逸率仪表的维护难度降低了许多。

c）改造前，由于锅炉吹灰、负荷变动等因素引起烟道内含灰量突变、烟气流量突增，这些因素都大大影响了氨逃逸率仪表透光度的稳定性保持效果。改造后，通过将烟气取样管与取样烟道合二为一，烟道内烟气摆动、炉壁振动将不再影响氨表的透光度；锅炉吹灰与脱硝吹灰，由于烟气混合器大小变径问题，混合器有效地将烟道内灰尘进行了处理，且锅炉负荷变动、吹灰器运行也不会引起烟气混合器内烟尘出现大幅度地变化，从而使得氨表透光度可靠性提升。因此，改造后氨逃逸率仪表的维护频率大大降低了。

4 结论

将氨逃逸率仪表由原位法改造为抽取式测量，抽取是在脱硝CEMS 烟气取样管的基础上进行的改造。在脱硝出口处引取样管通过取样风机抽取至空预器之后，在取样管路上制造一个“π”型管道，将氨逃逸率仪表安装在“π”型管道的直管段。通过修改对光长度后，对光难度将会变得很低，而且抽取管道是在烟道外部的，这样可以解决取样管振动和形变因素，减小维护难度，增加维护周期与设备可靠性。