烟气脱硝CEMS中的分析技术

烟气脱硝CEMS分析氮氧化物的技术主要有：

①红外光谱技术，包括非分光红外分析技术（NDIR)、气体过滤相关红外分析技术（GFC)NDIR、傅立叶变换红外光谱分析技术（FTIR);

②紫色光谱技术 、紫外差分光学吸收光谱（DOAS);

③化学发光技术及电化学技术等。

在抽取采样法系统中常用的NOX检测技术是非分光红外分析技术（NDIR)、气体过滤相关红外分析技术（GFC)NDIR和紫外光谱技术。

烟气中NOX主要是NO及NO2，NO的含量一般占到90%以上。应用红外光谱及紫外光谱分析仪器的测量对象是NO。对于NO2的监测，大多是通过氮氧化物转换炉将NO2转换为NO后进行测量 ，从而测得NOX的总量，采用NOX的总量减去不通过转化炉单独检测的NO含量，就可以得到测量NO2的浓度。

在稀释采样法系统中经常采用化学发光法仪器测量NOX。化学发光法技术测量灵敏度高，其检出限低至0.1μmol/mol。

在原位法直接测量NOX的系统中，主要采用紫外差分吸收光谱技术（UV-DOAS)。

脱硝出口的净烟气测量中，除测量氮氧化物外还需要测量微量的氨逃逸量。微量氨含量很低（3mg/L）左右且易溶于水，其测量难度较大，大多采用激光气体光谱法原位测定，也可以采用催化还原-化学发光法及热湿法傅立叶变换红外光谱法（FTIR) 采样测定。

烟气脱硝CEMS的设计

（1）烟气脱硝CEMS的取样设计及分析方案

     由于SCR反应器位于锅炉省煤器出口的高温、高尘段，处理的锅炉烟气量达100%，因此脱硝CEMS的工况条件较为恶劣。

①脱硝入口原烟气分析 取样点烟气湿度达350℃左右，烟尘含量最高达30%g/㎥左右，氮氧化物的含量与燃煤锅炉燃烧的煤种有关，一般大天400mg/㎥。在SCR入口侧检测NOX，从分析技术来看没有问题，难点主要在于必须采用高温取样探头，探头的加热湿度应达到300℃以上。由于烟气的酸露点约在180℃左右，因此传输管线应保持保温在180℃以上（最好在200℃），这不同于脱硫的烟气取样。另外，除尘技术必须采取多级除尘技术，以满足分析仪器的要求。

脱硝入口原烟气要求监测氮氧化物和氧，分析方案如下：

a.采用原位法CEMS,选用非分光红外分析器测量氮氧化物，电化学传感器测氧，这是比较成熟的方案；

b.采用原位法CEMS，选用紫外光谱仪测量氮氧化物，氧化锆探头没氧；

c.也可以采用稀释抽取法CEMS，选用化学发光法NOX分析仪，可同时测量气体中的NO、NO2、NH3等。

②脱硝出口净烟气分析  脱硝出口净烟气要求监测低浓度氮氧化物和微量氨逃逸量。

取样点的工况条件也很恶劣，依然存在高温、高尘，同时存在高温及高腐蚀。由于SCR催化剂在高温下工作（最高达450℃），烟气与氨水在催化反应后生成N2和H2O，因此净烟气中含水量较高，腐蚀性较强，加上氮氧化物浓度要求低于100mg/㎥，微量氨逃逸量要求控制在3μmol/mol左右，而微量氨又极易溶于水，这些都对抽取法采样处理提出了苛刻的要求。

如果脱硝后的净烟气只要求测量氮氧化物，分析方案基本与脱硝入口相同，但须注意，对脱硝出口的烟气采样应增加除氨及铵盐环节，这是由于脱硝出口的烟气中含有SO2、SO3、NO、NO2等酸性成分，会与逃逸氨发生反应，生成复杂的铵盐化合物，对采样系统造成堵塞。

对脱硝出口逃逸氨的监测，技术难度较大，可供选择的技术方案有以下三种：

a. 采用原位型半导体激光光谱法测定微量氨，这是国内外广泛认可和普遍采用的方法；

b. 采用间接催化剂还原-化学发光法同时测量NO、NO2、NH3,在日本应用较多，在国内很少采用；

c. 采用热湿型高温傅立叶红外光谱法，可以同时分析NO、NO2、NH3等多种组分。目前将FTIR用于脱硝监测的不多。

燃煤电厂烟气中的氮氧化物主要是NO和NO2,一般情况下NO和NO2的比例约为9:1，即NO含量为85%~95%。燃煤电厂脱硝CEMS对氮氧化物的监测，通常只测量NO,在计算氮氧化物排放总量时，如需考虑NO2的影响量，则对测量的NO值进行修正。

但是在SCR出口的氮氧化物总量中，NO和NO2的比例不固定，有时可能达到1:1，甚至NO2的值更高。在SCR运行中，当喷入氨气后，NO的值变化较大，和喷氨量成反比。但NO2变化量不大，甚至在氨逃逸量较大的情况下，其浓度还有所增加。SCR出口检测氮氧化物总量时，就考虑这种可能出现的NO2浓度较高的情况，必要时应增设氮氧化物转换炉，将NO2转换成NO测量；或者分别测量NO和NO2,立项计算氮氧化物的总排放量，才能真实反映SCR的脱硝效率。

（2）脱硝CEMS常规监测参数及范围

 脱硝装置入口主要检测NOX、O2及烟气温度、压力等，其中含氧量的检测主要作用是监控脱硝装置的漏风率；烟气温度用于监控加入氨流量，通常在SCR装置中，烟温超过300℃才可以喷氨，否则不具备还原反应的条件。如果烟气温度低，氨不被还原，反而会和SO3生成铵盐，降低催化剂的效果和使用寿命。还要检测入口、出口处的烟气压力差，可以得知催化剂层的压损和堵塞情况，为吹灰提供信息。同时还可以得知空气预热器的积灰和结晶情况。

（3）工况参数和测量和范围

 下表给出了典型的SCR脱硝反应器入口和出口各种污染物组分的含量和温压流参数。

脱硝CEMS 分析组分的测量范围

脱硝入口测量范围  NO   0~1000~2000mg/m3;

                  O2   0~25%;

脱硝出口测量范围  NO   0~300mg/m3;

O2    0~25%;

NH3   0~10μmol/mol或0~20μmol/mol。

根据HJ562-2010的要求，采用SCR工艺的脱硝装置，脱硝出口的逃逸氨浓度要控制在2.5mg/m3以下。