一種同時測試煙氣和煙塵中氨逃逸含量的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種同時測試煙氣和煙塵中氨逃逸含量的裝置及方法，主要用于高精 度測量脫硝反應(yīng)器出口氣態(tài)氨和吸附在煙塵中的總氨逃逸濃度，屬于環(huán)保測試技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前及可預(yù)見的將來火力發(fā)電仍然是我國主要電力供應(yīng)方式，但是燃煤發(fā)電過程 中產(chǎn)生的大量的氮氧化物NOx嚴(yán)重破壞我們賴以生存的自然環(huán)境，當(dāng)下隨著人們環(huán)保意識 的不斷提高，NOx控制技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。近年來我國火力發(fā)電廠進行脫硝裝置的大規(guī) 模集中改造，目前火力發(fā)電廠脫硝工藝主要為選擇性催化還原法（Selective Catalytic Reduction 簡稱 SCR)及非選擇性催化還原法（Selective No Catalytic Reduction 簡稱 SNCR)，兩種方法均通過氨基還原劑與煙氣中的NOx的反應(yīng)生成隊和H 20,區(qū)別在于SCR方 法需要借助催化劑才能進行，且催化劑活性受溫度影響極大；SNCR法是將氨基還原劑直接 噴入高溫?zé)煔庵?，在高溫條件下使氨基還原劑與NOx反應(yīng)。應(yīng)用這兩種脫硝方法噴入爐內(nèi) 的氨基還原劑很難完全與煙氣中的NOx反應(yīng)，均會造成少量未反應(yīng)的氨隨煙氣排向下游設(shè) 備，此部分未參與反應(yīng)的氨叫做氨逃逸，也叫逃逸氨。氨逃逸一方面造成二次污染，另一方 面嚴(yán)重影響脫硝裝置下游設(shè)備的安全高效運行。按照行業(yè)內(nèi)相關(guān)要求：應(yīng)用SCR法氨逃逸 應(yīng)小于3ppm，應(yīng)用SNCR法氨逃逸應(yīng)小于lOppm。
[0003] 在實際應(yīng)用過程中氨逃逸不僅會造成污染，也會危及機組的安全高效運行。未反 應(yīng)的氨會與煙氣中的酸性氧化物(如SO 3)結(jié)合生成銨鹽（NH4HSO4),如果該物質(zhì)附著在催化 劑模塊表面，會造成催化劑失活和阻塞，嚴(yán)重影響催化劑的化學(xué)壽命；逃逸氨與煙氣中的酸 性氧化物等生成的銨鹽會附著在下游設(shè)備表面，造成設(shè)備的腐蝕和阻塞，導(dǎo)致煙氣沿程阻 力升高，同時縮短機組檢修周期，致使運行、維護費用增加。因此需要一種精確高效的氨逃 逸測試裝置。
[0004] 國內(nèi)外氨逃逸監(jiān)測分析領(lǐng)域主要采用的是原位式激光分析法，其工作原理是應(yīng)用 特定氣體對激光的吸收特性進行分析，分析儀一般設(shè)計成探頭型結(jié)構(gòu)，直接安裝在煙道角 部位置，激光的發(fā)射端和接收端安裝在煙道上，激光通過發(fā)射端照射煙道內(nèi)煙氣，被接受端 反射或接收后，將光信號傳至分析儀，通過光電信號轉(zhuǎn)換，即可得出NH 3濃度。在應(yīng)用過程 中原位式激光分析法暴露出一些缺點，嚴(yán)重影響其測試精度，原位式激光分級法缺點總結(jié) 如下。
[0005] (1)發(fā)射端和接收端工作環(huán)境惡略，高塵、高溫致使發(fā)射端與接收端棱鏡的使用壽 命嚴(yán)重縮短，直接增加相關(guān)設(shè)備的維護成本； (2) 由于煙道的不規(guī)則震動，不能長期保證發(fā)射端與接收端對準(zhǔn)，儀器不能連續(xù)的傳輸 有效數(shù)據(jù)； (3) 儀器不能頻繁標(biāo)定和校驗，測量精度無法保證； (4) 煙道中煙塵濃度很高，嚴(yán)重影響了激光在煙道中的穿透距離，測量偏差增加； (5) 測試位置局限在煙道角部，不能有效反應(yīng)煙道截面氨逃逸濃度。
[0006] 現(xiàn)在也有其他用于測試氨逃逸濃度的裝置，如公開日為2014年07月23日，公開 號CN103940778A的中國專利中，公開了一種用于煙氣逃逸氨的測量系統(tǒng)，該用于煙氣逃逸 氨的測量系統(tǒng)包括測量裝置和采樣裝置，所述測量裝置包括激光器、抽氣栗和抽氣管所述 采樣裝置與測量裝置連接的安裝管段、與采樣頭連接的采樣管段以及設(shè)置在安裝管段和采 樣管段之間與安裝管段和采樣管段套裝的可伸縮采樣管，每組管段直徑尺寸遞減，實現(xiàn)套 裝，該測量系統(tǒng)只能用于煙道煙氣逃逸氨測量。
[0007] 綜上所述，目前還沒有一種測量精確，且能夠同時測試煙氣和煙塵中氨逃逸含量 的裝置及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種同時測試煙氣和 煙塵中氨逃逸含量的裝置及方法。采用抽取式采樣法，將煙氣及煙塵抽到煙道外部，通過溶 解吸收將煙氣中以氣態(tài)形式游離存在的氨和吸附在煙塵表面中的氨全部轉(zhuǎn)化成離子態(tài)的 氨，進而能夠準(zhǔn)確分析煙氣中氨含量，從而避免了因單獨測試煙氣中氨含量，忽略了吸附在 煙塵中的氨而導(dǎo)致的氨逃逸測量值較實際值偏小的現(xiàn)象發(fā)生。同時保證測量裝置至于煙道 之外，避免高溫、高塵煙氣對置于煙道內(nèi)部儀器的損傷，此外，測試儀器外置能夠最大限度 的方便維護和檢修作業(yè)。
[0009] 本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：該同時測試煙氣和煙塵中氨逃逸含量 的裝置的結(jié)構(gòu)特點在于：包括吸收液供應(yīng)栗、吸收液儲藏器、冷凝器、一號蠕動栗、二號蠕動 栗、分析儀、廢液管、分析儀沖洗水栗、沖洗水儲藏器、冷凝器沖洗水栗、三號電磁閥、六號電 磁閥、七號電磁閥、流量計、單片機、導(dǎo)氣管、一號出樣品管、二號出樣品管、冷凝器沖洗管、 分析儀沖洗管、一號抽氣管、二號抽氣管、吸收液供應(yīng)管和用于從煙道內(nèi)取樣氣且將樣氣從 煙道內(nèi)引導(dǎo)到煙道外的取樣管，所述冷凝器包括一號電磁閥、二號電磁閥、一號冷凝瓶、二 號冷凝瓶、四號電磁閥、五號電磁閥、一號導(dǎo)氣支管、二號導(dǎo)氣支管、一號沖洗支管、二號沖 洗支管、一號排沖洗液管和二號排沖洗液管，所述取樣管插入在煙道中，該取樣管的一端露 在煙道外；所述導(dǎo)氣管的一端和取樣管的一端連接，所述吸收液供應(yīng)管的一端位于吸收液 儲藏器內(nèi)，該吸收液供應(yīng)管的另一端和導(dǎo)氣管連接，所述吸收液供應(yīng)栗安裝在吸收液供應(yīng) 管上，所述一號導(dǎo)氣支管的一端和二號導(dǎo)氣支管的一端均和導(dǎo)氣管的另一端連接，所述一 號導(dǎo)氣支管的另一端和一號冷凝瓶連接，所述一號電磁閥安裝在一號導(dǎo)氣支管上，所述一 號抽氣管的一端和一號冷凝瓶的頂部連接，該一號抽氣管和流量計連接，所述六號電磁閥 安裝在一號抽氣管上，所述一號出樣品管的一端和一號沖洗支管的一端均連接在一號冷凝 瓶的底部，所述一號出樣品管的另一端和分析儀連接，所述一號蠕動栗安裝在一號出樣品 管上，所述廢液管和分析儀連接，所述一號排沖洗液管的一端和一號冷凝瓶的下部連接， 所述四號電磁閥安裝在一號排沖洗液管上；所述二號導(dǎo)氣支管的另一端和二號冷凝瓶連 接，所述二號電磁閥安裝在二號導(dǎo)氣支管上，所述二號抽氣管的一端和二號冷凝瓶的頂部 連接，該二號抽氣管和流量計連接，所述七號電磁閥安裝在二號抽氣管上，所述二號出樣品 管的一端和二號沖洗支管的一端均連接在二號冷凝瓶的底部，所述二號出樣品管的另一端 和分析儀連接，所述二號蠕動栗安裝在二號出樣品管上，所述二號排沖洗液管的一端和二 號冷凝瓶的下部連接，所述五號電磁閥安裝在二號排沖洗液管上；所述冷凝器沖洗管的一 端和分析儀沖洗管的一端均位于沖洗水儲藏器內(nèi)，所述分析儀沖洗管的另一端和分析儀連 接，所述分析儀沖洗水栗安裝在分析儀沖洗管上，所述三號電磁閥安裝在冷凝器沖洗管的 另一端，所述冷凝器沖洗水栗安裝在冷凝器沖洗管上，所述一號沖洗支管的另一端和二號 沖洗支管的另一端均連接在三號電磁閥上，所述分析儀和流量計均和單片機連接。
[0010] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所述吸收液供應(yīng)管的另一端靠近取樣管的一端。
[0011] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所述流量計為電子流量計。
[0012] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所述取樣孔位于取樣管的前部，并行設(shè)置靠背管，以實現(xiàn)等速采 樣。
[0013] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所述取樣管和煙道內(nèi)的煙氣流動方向垂直。
[0014] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所述取樣孔的朝向和煙道內(nèi)的煙氣流動方向相反。
[0015] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所述取樣管的一端靠近煙道的外壁。
[0016] -種使用所述的裝置進行同時測試煙氣和煙塵中氨逃逸含量的方法，其特點在 于：所述方法的步驟如下： 步驟一：裝置通電自檢，然后啟動冷凝器； 步驟二：在吸收液儲藏器中盛有能夠快速將樣氣中的氨轉(zhuǎn)化為離子態(tài)氨并提供穩(wěn)定 儲存環(huán)境的吸收液，所述吸收液為摩爾濃度〇. 〇5mol/L的稀硫酸，待冷凝器的溫度達到 4±2°C后，啟動吸收液供應(yīng)栗，先用吸收液沖洗管路，并對吸收液進行氨含量測定，以此作 為氨含量的測試零點；開啟一號冷凝瓶、一號電磁閥和六號電磁閥，關(guān)閉二號冷凝瓶、二號 電磁閥、三號電磁閥、四號電磁閥、五號電磁閥和七號電磁閥，啟動流量計，煙道內(nèi)的樣氣經(jīng) 取樣管流到導(dǎo)氣管，含塵的樣氣與吸收液在導(dǎo)氣管中充分接觸，并進入冷凝器的一號冷凝 瓶中，在一號冷凝瓶中充分冷凝，