技术依托单位

清华大学

适用范围

火电厂氨逃逸率测量

技术内容

1.研究目的

在烟气脱硝过程中，逃逸的氨气会与烟气中三氧化硫和水反应生成具有高粘性的硫酸氢铵，在上游粘结在催化剂表面影响脱硝效率，在下游引起空气预热器腐蚀和堵塞。与此同时，逃逸到大气中的氨气会带来环境污染，2016 年 2 月 8 日美国化学学会《化学与工程新闻》热点文章报道，一种新型近零势垒反应机理表明，氨气可以直接参与并加速大气中铵盐的形成，从而对大气中雾霾颗粒的形成起到至关重要的作用，如在重度污染天气中，铵盐质量占到 PM2.5 的 30～50%， 氨排放已成为 PM2.5 形成的重要限定因素。为此，实时在线精确测量脱硝过程中氨逃逸浓度，在保证氮氧化物排放基础上实现精细喷氨，达到总体环境最优的节能减排效果。

2.主要技术创新点

与氮氧化物等污染物监测相比，氨逃逸测量要困难的多，主要原因有：（1）氨逃逸较低，传统的非分散红外、电化学等技术不适用；（2）氨气易吸附、易溶于水、易发生反应等特点使得传统的抽取式测量会改变氨气浓度。针对氨逃逸测量难点，研发出具有下述技术创新点的氨逃逸监测和脱硝优化控制技术。

氨逃逸监测：针对 TDLAS 技术中传统直接吸收法和二次谐波法信噪比低的特点，通过谐波理论和吸收光谱理论推导出了各次谐波与气体吸收率函数之间的关

系，首次利用高灵敏度的波长调制法重构吸收率函数，并据此得到待测气体浓度。该理论极大地提高了 TDLAS 技术在复杂工业现场中的测量精度。针对氨气易吸附、易反应、易溶于水等特点，结合原位测量（烟气与样气温度一致、高保真）和取样测量（可过滤粉尘、测量精度高）的优点，首次提出原位取样式测量方法，设计了避免氨气吸附的测量腔体、取样和过滤系统，保证了氨逃逸测量结果具有代表性。

脱硝优化控制：利用研发的高精度氨逃逸监测技术，结合目前市场已有的氮氧化物监测系统，在国内火电机组首次实现了基于氨逃逸和氮氧化物的闭环优化控制，在满足氮氧化物排放的基础上，最大程度上降低氨逃逸浓度，达到节能减排的作用。

3.成果产生的价值

在线精确测量逃逸氨浓度，可为脱硝喷氨量提供反馈，在保证脱硝效率、氮氧化物排放的基础上实现精细喷氨。预期可为电厂节约可观的脱硝成本、延长空气预热器堵塞周期、降低排烟温度、减小环境污染、降低非计划停机风险、提高机组经济安全运行。另外，研发适用于国内火电厂氨逃逸率测量仪表还有助于提高我国仪表自主研发能力，取代和减少进口，对发展具有自主知识产权的仪表具有重要的意义，进而实现经济效益和社会效益的结合。

工程案例介绍

本项研究研发的氨逃逸率监测仪表目前已经在华电黄石电厂、浙能长兴电厂、华能珞璜电厂进行了安装使用，目前已经运行了 3-6 个月时间。在此期间，上述

三个电厂（共 5 台）氨逃逸率监测仪表运行稳定，在运行期间未出故障，而且氨逃逸率测量数据与氮氧化物浓度、喷氨量、负荷相关性好，能实时在线精确测量各种因素导致氨逃逸率变化，可以准确捕捉到氮氧化物浓度极具波动引起的喷氨量过大等特殊工况，运行数据得到厂家的一致认可，预期可以为将来优化喷氨量提供测量基础。