隨著新環境保護法的實施，火力發電機組近零排放改造越來越成為主流，近零排放改造后，凈煙氣排放的NOX限值下降到100mg/Nm3至50mg/Nm3，脫硝噴射量的增加降低了脫硝出口NOX量，NH3量增加了脫硝出口氣體的化學成分含量，對脫硝出口NOX的測量產生了新的影響。本文主要對目前國內脫硝方式進行分析，對脫硝出口NOX測量的方法進行分析，為各火力發電廠近零排放改造后脫硝出口NOX測量提供參考和建議。

一、脫硝的方法有幾種類型

1選擇性催化還原法(SCR)

2、非催化還原反應

3、電子束煙氣脫硫脫硝方法

4、燃燒產物飛灰改性催化劑脫硝方法

目前使用最多的是SCR，第四種方法還沒有實際使用。四種方法最終脫硝的反應劑都使用NH3，因此檢測設備的選擇有相似之處。本文主要討論SCR中監控儀表的選擇問題。

SCR設備運行的計量平衡方式:

6NO+4NH3-5N2+6H2O

6NO2+8NH3-+12H2O

6NO+6NO2+12NH3-12N2+18H2O

SCR的一般安裝應用示意:

從化學反應的平衡方面得出的結論

1)在煙霧形成過程中，NO2的生產率很低，所以代表NOx的物質是NO。但隨著時間的推移，溫度下降，NO逐漸轉換為NO2，因此環境指標以NO2為評價指標。

2)NO的生成與溫度有關，溫度超過1000℃時，NO的生產率迅速增加。由于溫度對燃料的利用率有很大關系，溫度高有利于熱效率的提高，但對NO的控制不利。

3)NO的測量是控制最佳燃燒條件的重要手段。快速的NO分析結果可以在NO排放量少的情況下保持較高的燃燒溫度。這不僅減少了排放，還節約了NH3的投入。

4)在西方發達國家，由于用NO分析器控制燃燒條件好，NO排放少，因此可以使用比普通氨少的加入量取得良好的效果，多數不檢測馀氨。

5)出口NO的分析，如果能夠保持與氨的加入成比例的關系，就能夠判斷逃出氨的數量很少。

二、測量部分及其測量難點

1.測量部分:NO、NO2、NH3

2.根據歐洲法規，NO2小于NOx的10%，可以不測量NO2

3.在高粉塵應用中，粉塵含量高，可以達到30g/m3

4.脫氮反應在氣態下進行，流速快，測量方法遲緩的時間少

5.NO2和NH3容易溶于水，容易被吸附/p>

1.多組分紅外分析儀測量

采用多組分分析法，每臺SCR反應器配備一臺分析儀，分析儀包括三個分析測量通道，一個用于入口NO測量，一個用于出口NO測量，另一個用于出口O2測量。

SCR入口設置1-3個采樣探頭，SCR出口設置1-3個采樣探頭，入口和出口設置單獨的煙氣預處理系統。樣氣進入預處理系統除塵、除水、過濾，送入分析儀進行分析。采樣探針具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨、防堵功能。分析儀布置在帶空調的分析棚內，棚內露天布置反應器符號附近的平臺上，每個SCR反應器設置一套分析棚。分析儀器具有清洗空氣系統，防止煙塵污染分析儀器部件，當清洗空氣系統失效時，分析儀器上輸出干接點報警信號到DCS，啟動隔離快門進行保護。

每臺SCR反應器配備一臺分析儀，分析儀包括三個或四個分析測量通道，一個用于入口NO的測量，一個用于出口NO的測量，另一個用于出口O2的測量，另一個用于入口O2的測量通道

氣體分析儀單元:三個分析通道，兩個NO測量通道(并聯氣路獨立，進出口各一個)一個O2測量模塊。(與出口NO測量模塊的氣路串聯)也可以追加O2測量模塊。(與入口NO測量模塊氣路串聯)

預處理單元:根據分析要求預處理雙路并聯獨立。(包括控制反吹、采樣、采樣、除塵、脫水等功能)

采樣探針:SCR入口設置1~3個采樣探針，

SCR出口設置1~3個采樣探針。取樣后的煙氣進入高溫混合器后，進入預處理系統過濾，送入分析儀表。

采樣線:2~5條，在SCR入口設置1~3個采樣探針對應1~3條。SCR出口設置采樣探針對應。輸氣管道伴熱加熱，溫度保持在140℃以上(酸露點:130~135℃)，輸氣管道為自熱式，利用加熱材料的中央點控制溫度，溫度低于中央點時為導體，用電流加熱。溫度超過中央點時，變成絕緣體，不加熱。

居中點是恒定溫度。用這種方法控制溫度的最大優點是可靠性高。選擇的加熱溫度為140℃。加熱管道的外套是由抗紫外線照射和耐高低溫的絕熱材料制成的。

本方案特點:

優點:在滿足本情況特點的基礎上，響應時間短，安裝簡單，不需要儀表之間等優點。

分析和采樣困難:與脫硫狀況不同。溫度高、含塵量高。要求反應測量速度快(參與控制)。

2.直插式測量方案

儀表可直接安裝在煙道上，實現連續監測，儀表防護等級不低于IP67，可防塵、防雨，與煙氣接觸測量探針耐磨、耐腐蝕、耐高溫，有堵塞和自清潔裝置，儀表二次信號處理部分和傳感器一體化。因為SCR的出口和入口樣本都含有高粉塵，溫度很高。根據工藝要求，對樣氣的測量響應時間也應越短越好

本方案的特點:

分析和取樣困難:與脫硫狀況不同，溫度高，含塵量高，要求反映測量速度快(參與控制)。

四、近零排放改造后NOX測量的新問題

我廠脫硝出口氮氧化物分析儀原設計為德國GM31原位式紫外固定波長氮氧化物分析儀，單元近零排放改造脫硝噴射量增加后，脫硝出口氮氧化物值在單元高負荷(550MW以上)測量不正確的現象。

與河南電氣科學院多次實測比較(采用電化學式和紅外分析式)，低約20mg/m3。與電氣科學院專家和SICK技術人員進行現場檢查分析:GM31分析儀為原位式紫外固定波長檢查NO和NO2組分濃度，25mg/m3以下的高濃度NO可以比較正確地測量(與電氣科學院的測量值一致)，噴射量增加后NO濃度下降，NH3濃度變化

五、結論

廣泛調查其他發電廠脫硝出口氮氧化物的測定極少采用原位式紫外固定波長測定，采用多組分紅外抽取式分析儀較多，SICK公司生產的GM31原位式NOX分析儀為紫外固定波長測定，近零排放改造必然改變脫硝出口各組分的含量，復蓋GM31檢測的低濃度NO光譜吸收峰，分析儀無法正確測定NO組分的低濃度。

目前西克公司升級產品GM32為紫外光波長自動切換型測量，在被測氣體變化時自動切換NO的測量波長至干擾小的其他波長可繼續進行小濃度的精確測量，該產品可解決以上問題，并根據各省環境保護廳的相關文件要求，新建或改造的脫硝基站應設置環境保護廳指定的維護廠家監測設備。

另外，脫硝出口NOX測量儀器的選擇，除了考慮設備穩定可靠的維護量小等因素外，盡量與煙囪排放NOX分析儀器的測量原理和形式一致，避免測量方式和測量原理差異引起的測量偏差，例如國華孟津發電廠在脫硝出口分析儀改造時，根據河南省環境保護廳的要求選擇雪迪龍公司SCS-900監視系統，分析儀為西門子U23紅外抽取式的多組分析儀，改造后與電氣科學院和環境保護局進行實測量比較，測量偏差在合格范圍內。

脫硝出口NOX測量的準確性和穩定性時脫硝噴霧自動的基礎條件，近零排放改造后，空氣預測器內產生硫酸氫胺的增加，氨鹽的形成容易增加空氣預測器的阻力，嚴重時空氣預測器的腐蝕堵塞，脫硝NOX值和NH3的測量特別重要