鍋爐氮氧化物污染源自動監測系統

鍋爐氮氧化物污染源自動監測系統采用液氨法制備脫硝還原劑，選擇性催化還原法（SCR）作為脫硝裝置及配套系統改造。控制NOx濃度由500 mg/Nm3降低到75mg/Nm3（設計SCR效率85%），
脫硝裝置性能主要如下：
脫硝裝置在性能考核試驗時（附加層催化劑不投運）的NOX脫除率不小于85%，保證出口小于75 mg/Nm3，氨的逃逸率小于2.5ppm，SO2/SO3轉化率小于1%；
a) 鍋爐50%THA~100%BMCR負荷;
b) 煙氣入口NOX含量不大于(500)mg/Nm3；
c) 脫硝裝置入口煙氣含塵量小于(42)g/Nm3；
d) 煙氣出口NOX含量低于(75)mg/Nm3；
e）NH3/NOx摩爾比不超過保證值（ 0.86）時。
脫硝效率定義：
脫硝= C1-C2 ×100%
C1
式中：C1——脫硝系統運行時脫硝入口處煙氣中NOX含量(mg/Nm3)。
C2——脫硝系統運行時脫硝出口處煙氣中NOX含量(mg/Nm3)。
氨的逃逸率是指在脫硝裝置出口的氨的濃度。

2.分析儀(NH3/NOx/O2)系統構成

2.1 鍋爐氮氧化物污染源自動監測系統分析
整套監測系統的前端監測探頭安裝在污染源監測點位置，監測信號經變送器轉換處理后變為數字信號，由標準RS485串行接口傳輸到本地監控計算機，本地監控計算機和分析系統機柜放置在監測室內，在監控計算機上通過與之配套的在線環境監測網絡系統對污染源氮氧化物（NOX）、NH3、溫度、含氧量和壓力等環境參數進行數據采集處理，以實現環境參數自動化數據報表處理和統計工作，并可通過電話網絡或Internet網將監測數據傳送到環境監測中心站或其他相關部門。也可選用模擬端口，或干接觸進行參數傳輸或設備的控制。
系統采用*抽取法采集樣氣，過濾后通過伴熱管線傳輸氣體，樣氣在分析儀前完成處理，使之成為干態的待測氣體進入分析儀器進行檢測。氣體分析采用交替進樣法及非分散紅外原理檢測樣氣。測量結果通過數字端口輸入到數據采集設備。數據管理軟件對原始數據進行處理，生成各種形式的報告，并可進行遠程傳輸。
此外，為保障系統正常運行，系統設計了多種診斷和報警功能。可輸出報警信號、作數椐標記或發出控制信號，如停止采樣、啟動反吹等。系統具有反吹、校準功能，它可以編程自動進行，也可以隨時手動實施。校準使用標準鋼瓶氣，可直接校準分析部分，也可通過探頭進行總體校準。
系列采用了具有創新性的三段脫水系統。該系統包括了一個水分分離器和兩個電子冷卻器。脫水系統的*設計可確保將冷凝水帶走的NOx等損失量降低到最低限度，從而保證了監測數據的準確性。

2.2對氮氧化物（NOX）的測量分析
在脫硝系統前后分別對NOx進行監測，可以讓我們了解脫硝系統的效率。對氮氧化物（NOX）測量原理一般有：化學發光法（CLD）、非分散紅外吸收法（NDIR）、紫外吸收法（UV）三種。本系統采用*的交替流動調制化學發光法（CLD），從原理上消除了零點漂移，此外樣氣、零氣交替進入同一個簡冊池，更進一步儀器本身不同帶來的誤差。NOX監測單元采用了低溫NOX轉化器，在一種特殊的碳族催化劑作用下，將NO2轉化成NO.。該轉化器的工作溫度約為190℃，在確保NO2*轉化為NO的同時，耐用性和壽命大大提高，采用半導體傳感器，能夠測量0-10ppm微小含量的組份，比傳統的傳感器使用壽命更長，靈敏度、可靠性進一步提高。
在電磁閥的精確控制下，樣氣和參比氣（待測成分濃度為零或為某個已知數的氣體）以恒定的流量被交替地注入檢測池內。紅外線光源發出的紅外線通過檢測池后被檢測器檢測。當檢測池內順序通入樣氣和參比氣時，對紅外線能量的吸收就會產生變化，致使檢測器中的薄片產生位移，位移被轉化成電信號，最后計算出樣氣中待測成分的濃度。

2.3NH3監測的意義及SCR氨逃逸量測量分析
由于在脫硝過程中需要噴入NH3，所以需要對脫硝過程后殘留的NH3進行監測，以保證最終的排放濃度在排放標準以內。在線監測系統的數據不但可以向相關部門匯報，而且可以直接作為脫硝過程中的過程控制參數，防止過多的NH3與SO3反應形成 NH4HSO3，通過有效利用NH3降低脫硝運行成本 。
由于NH3極易溶于水，造成測量不準，其對策主要是采用探頭還原反應方式測量NH3，探頭處溫度比較高，可以防止NH3損失，由于探頭深入煙道內，易于保持反應所需溫度。本工程煙氣脫硝入口及出口氮氧化物監測的在線分析采取直接抽取法，其難點在于被測煙氣高溫、高粉塵、高濕及高腐蝕，造成取樣探頭易堵塞，系統易腐蝕。因此對采樣及樣氣處理系統采取多級過濾除塵，兩級除濕，采取氣溶膠過濾除霧滴等措施，提高系統除塵、除濕的能力，確保系統可靠運行。

3.日常維護檢查項目
為了保證系統的正常運行，必須進行定期的檢查和維護

4.常見故障對應
由于分析系統工作環境惡劣，系統會出現一些故障，及時迅速的消除故障，不僅能夠保證主系統的安全運行，也可以延長分析儀的運行壽命。
4.1低流量-流量報警
現象：樣氣或標氣濃度不能達到正常流量。
對應：
① 調整針閥（NV-1、NV-2）;
② 確認采樣泵運行情況（P-1）,更換泵膜或者泵；
③ 檢查二次過濾器是否阻塞（F-1/F-2）,更換濾紙；
④ 檢查P-2運行情況，更換泵膜；
⑤ 確認空氣過濾器(FA-1)是否堵塞，更換空氣過濾器；
⑥ 檢查壓力調節器（R-1）的設定壓力和運行情況
設定壓力：-0.01MPa;重新設定壓力或者更換壓力調節器；
⑦ 檢查氣路流程上其他相關部件是否有堵塞，或者漏氣。

4.2取樣溫度異常
現象：操作面板上’SAMPLING 溫度異常’變紅色
對應：
① 檢查電子冷卻器(C-1,C-2)是否正常運行，如果異常請更換；
② 確認臭氧分解器加熱器（DO-1）是否運行，如果異常請更換。

4.3NH3測量數據異常
現象：NH3測量數值波動異常或者測試值異常；
對應：
① 調整NOx氣路與NOx-NH3氣路管路系數，確保兩管路測量同一氣體時測試值*；
② 對分析儀進行校正；
③ 更換探頭NH3轉換催化劑；
④ 更換NOx氣路與NOx-NH3氣路轉化催化劑管(COM-1,COM-2)。

4.4不能正常校正
現象:零氣或量程氣校正系數超過設定范圍，操作面板‘校正不能’變紅色
對應：
① 確認標氣流量是否正常，如果流量偏低，按照上面所述排除故障；
確認氣瓶壓力，如果氣瓶壓力過低或者無壓力，請更換氣瓶
② 檢查校正氣體設定濃度值是否與氣瓶濃度值*；
③ 確認電磁閥(SV-1,2,3,6)運行情況：如果電磁閥停止運行，操作面板上‘電磁閥停止’會變紅色，更換電磁閥。

5 結束語
此系統運行一年以來，工作可靠，通過煙氣組份(NH3/NOx/O2)的精確監測，保證了鍋爐氮氧化物（NOX）排放的合格，改善了當地大氣環境，其環保和社會效益將是長期顯著的。