氨逃逸監測——直麵工業與環境的雙重挑戰

SCR（選擇性催化還原）方法是目前火電、水泥、鋼鐵、焦化等企業(ye) 脫硝的一種方法，在一定溫度（290~430℃）及催化劑的作用下，NO_x和氨（NH₃）反應將 NO_x轉化為(wei) 氨氣（N₂）和水（H₂O）以減少NO_x排放。通常，NH₃和NO_x之間的反應效率可大於(yu) 95%未反應的NH₃則被稱為(wei) 氨逃逸。氨逃逸不僅(jin) 影響生產(chan) 效率，更對環境和人體(ti) 健康構成潛在威脅。本文將從(cong) 氨逃逸的影響、所涉及的重點行業(ye) 與(yu) 常見逃逸部位、氨逃逸監測技術等方麵對相關(guan) 知識作出分享，感興(xing) 趣的小夥(huo) 伴們(men) 一起來看看吧~

一、氨逃逸的影響

1、成為(wei) 工業(ye) 生產(chan) 的隱形成本：氨氣在工業(ye) 生產(chan) 中廣泛應用，尤其是在化肥、化工和能源行業(ye) 。然而，氨氣逃逸現象普遍存在，它不僅(jin) 增加了企業(ye) 的運營成本，還可能導致設備損壞和環境汙染。

2、腐蝕設備影響生產(chan) ：氨氣具有堿性和腐蝕性，逃逸的氨氣會(hui) 加速不鏽鋼/碳鋼等材質設備的腐蝕過程，縮短設備使用壽命，在大量增加維護和更換成本的同時，也嚴(yan) 重影響了生產(chan) 進度。

3、導致布袋除塵器布袋堵塞：氨氣與(yu) 煙氣中的酸性氣體(ti) 反應生成銨鹽，這些鹽類在低溫條件下容易在布袋表麵冷凝，形成硬殼或結塊，導致布袋透氣性下降，增大過濾阻力，進而影響除塵效率。

4、影響對煙氣的脫硫效率：氨逃逸會(hui) 幹擾濕法脫硫係統的運行，銨鹽的形成可能降低脫硫劑的利用率，影響SO_₂的吸收效率。

5、破壞環境：氨氣是一種刺激性氣體(ti) ，過量排放會(hui) 降低空氣質量，對生態係統造成負麵影響，還會(hui) 參與(yu) 二次顆粒物的形成（PM2.5），這是導致霧霾的主要成分之一，影響空氣質量同時甚至會(hui) 對人體(ti) 健康造成危害。

6、不加控製難以合規：隨著環保法規的日益嚴(yan) 格，控製氨氣排放已成為(wei) 企業(ye) 必須麵對的法規要求。例如：HJ562-2010《火電廠煙氣脫硝工程技術規範選擇性催化還原法》中規定，對於(yu) SCR（選擇性催化還原）脫硝技術，氨逃逸的標準更為(wei) 嚴(yan) 格，一般要求控製在2.5mg/m³（或3ppm）以內(nei) ；HJ563-2010《火電廠煙氣脫硝工程技術規範選擇性非催化還原法》中規定，對於(yu) SNCR（選擇性非催化還原）脫硝技術，氨逃逸的標準一般不高於(yu) 8mg/m³（或10ppm）。

除以上所述氨逃逸過量造成的危害以外，因控製過當造成氨排放量過少，也會(hui) 為(wei) 生產(chan) 過程帶來一些不良影響。首先就是會(hui) 造成脫硝效率降低。氨逃逸過少意味著更多的氨被用於(yu) NO_x的還原反應，但此時可能已經導致SCR係統操作窗口變窄，稍有不慎就可能致使NOx排放超標。其次，氨逃逸減少會(hui) 影響生產(chan) 運行的穩定性。SCR係統需要一定量的氨氣濃度作為(wei) “安全邊際"，以保證在煙氣條件波動時仍有足夠的氨與(yu) NO_x反應，維持脫硝效率穩定嗎，此時若因脫硝係統噴氨量不足，則會(hui) 導致NO_x的還原反應不充分，從(cong) 而造成NO_x排放超標。

二、重點行業(ye) 與(yu) 常見逃逸部位

氨逃逸在多個(ge) 行業(ye) 中較為(wei) 常見，尤其是在燃煤發電、化工、製藥等工業(ye) 領域。此外，鋼鐵、焦化、水泥、碳素和玻璃等行業(ye) 也廣泛采用氨法脫硝和氨法脫硫技術，這些過程中也會(hui) 產(chan) 生氨逃逸。

氨逃逸主要發生在煙氣脫硝裝置中，尤其是SCR技術應用的係統裏。具體(ti) 來說，氨逃逸最易發生在以下部位：

1、氨噴槍區域：氨噴槍噴氨流量分布不均勻，可能導致煙氣中氨水局部濃度過高，從(cong) 而增加氨逃逸的風險。

2、煙氣溫度控製區域：反應溫度過低或過高均可能導致NO_x與(yu) 氨的反應速率降低或生成額外的NO，增加氨逃逸量。

3、催化劑反應區域：催化劑堵塞或性能老化，導致催化效率不同，可能需要增加噴氨量，進而加劇氨逃逸的可能性。

4、脫硝係統下遊：鍋爐煙氣在SCR反應器停留時間過短，可能未能給氨水與(yu) 氮氧化物足夠的反應時間，導致氨逃逸。

5、高灰塵區域：如燃煤鍋爐的脫硝反應區，積灰可能使催化劑活性下降，增加氨逃逸。

6、FGD係統（濕法脫硫係統）：少量逃逸的氨會(hui) 隨煙氣進入FGD係統，在那裏基本被脫硫循環漿液吸收。

7、鍋爐尾部煙道：未反應的氨在這些部位凝結，長期累積會(hui) 嚴(yan) 重腐蝕設備，影響其運行效率和使用壽命。這裏的重點部位就是空氣預熱器和電除塵器。由於(yu) 未反應的氨氣與(yu) 煙氣中的SO₃及飛灰在低溫下發生固化反應，約20%的氨以硫酸鹽形式粘附在空氣預熱器表麵，導致其堵塞或腐蝕。而在電除塵器飛灰中，約有80%的氨進入，少於(yu) 2%的氨會(hui) 以氣態形式隨煙氣排放出來。

由此可見，監測和控製氨逃逸對於(yu) 保障工業(ye) 生產(chan) 的環保合規性和設備的正常運行至關(guan) 重要。

三、氨逃逸監測技術

擁有一項精確的監測技術加持，對有效控製氨逃逸至關(guan) 重要。以下是幾種常見的氨逃逸監測技術：

1、激光光譜法（TDLAS）：在現有各類技術原理中采用TDLAS技術的產(chan) 品眾(zhong) 多，此技術利用激光與(yu) 氨氣分子相互作用，通過分析光譜信號來監測氨氣濃度。這種技術可以在0~10ppm範圍內(nei) 對氨逃逸實現靈敏的精確測量，例如四方儀(yi) 器的激光氨逃逸氣體(ti) 分析儀(yi) GasTDL-3000，在TDLAS監測技術基礎上采用全程高溫伴熱的氣體(ti) 流路設計，可以有效預防銨鹽結晶，減少氨氣在傳(chuan) 輸過程中的冷凝損耗，確保測量數據的準確性。同時，采用低吸附材料和處理工藝，可以有效避免NH3冷凝損耗，提高測量的準確性。係統采用抽取式測量方法，可以避免測量過程中受到煙道內(nei) 粉塵、溫度和壓力波動的影響，確保測量結果的可靠性。

2、紅外吸收法（NDIR）：紅外吸收法是利用氨氣分子對特定紅外光的吸收特性來測量氨氣濃度的技術。這種方法具有較高的測量精度和穩定性，適用於(yu) 惡劣環境下的氨氣監測。然而，紅外吸收法設備的價(jia) 格相對較高，且需要定期維護和校準，以確保測量結果的準確性。

3、電化學法（ECD）：電化學法是通過電極與(yu) 氨氣發生化學反應，將化學能轉化為(wei) 電能，從(cong) 而測量氨氣濃度的技術。這種方案具有成本低、穩定性好和操作簡單等優(you) 點。但電化學法容易受到環境因素的影響，如溫度、濕度等，導致測量精度下降。

4、熱導法（TCD）：熱導法是利用氨氣與(yu) 其他氣體(ti) 的熱導率差異來測量氨氣濃度的技術。這種方法設備簡單、成本低，但測量精度相對較低，適用於(yu) 對氨氣濃度要求不高的場合。

四、為(wei) 何氨逃逸需要控製在10ppm以內(nei)

氨逃逸需要控製在小於(yu) 10ppm以內(nei) ，主要是因為(wei) 過高的氨逃逸量會(hui) 對設備、人體(ti) 健康和環境產(chan) 生不利影響。

1、對設備的影響：氨氣具有一定的堿性和腐蝕性，當氨逃逸量較大時，隨煙氣進入後續處理設備（如布袋除塵器等）會(hui) 增加對設備材質（如不鏽鋼、碳鋼等）的腐蝕，從(cong) 而縮短設備的使用壽命，降低催化劑的反應性能，減少脫硝效率，增加係統運營成本。此外，氨與(yu) 煙氣中的酸性氣體(ti) （如SO₂、SO₃）反應生成銨鹽，這些鹽類在低溫下容易在布袋表麵冷凝，導致布袋透氣性下降，過濾阻力增大，嚴(yan) 重時可引起布袋堵塞，影響除塵效率。

2、對人體(ti) 健康影響：氨氣對人的呼吸係統有強烈刺激作用，高濃度氨氣暴露可能導致呼吸困難等健康問題，長期暴露於(yu) 低濃度氨氣環境中，也可能引發慢性呼吸道疾病。所以盡量控製氨逃逸在10ppm以及更小的範圍內(nei) ，可以降低氨逃逸對人體(ti) 健康的危害。

3、對環境的影響：根據不同的脫硝工藝和技術，氨逃逸的正常控製值有不同的標準。例如前文所提到的國家環境保護標準HJ562-2010與(yu) HJ563-2010中的要求，對於(yu) SCR脫硝技術，氨逃逸的標準更為(wei) 嚴(yan) 格，一般要求控製在2.5mg/m³（或3ppm）以內(nei) ；對於(yu) SNCR脫硝技術，氨逃逸的標準一般不高於(yu) 8mg/m³（或10ppm）。而一些地方標準對氨逃逸的控製有更加嚴(yan) 格的要求，例如河北省發布的《鍋爐大氣汙染物排放標準》中，采用SCR脫硝工藝或SNCR-SCR聯合脫硝工藝的氨逃逸控製指標為(wei) 2.3mg/m³；采用SNCR脫硝工藝的氨逃逸控製指標為(wei) 7.6mg/m³。

五、氨逃逸的控製策略

氨逃逸的控製長期且連續的，是一個(ge) 複雜的平衡過程，旨在確保高效脫硝的同時，最小化對後續設備的損害和對人體(ti) 與(yu) 環境的影響。一般通過以下幾個(ge) 關(guan) 鍵措施來實現：

1、加強係統監控：通過對常見逃逸部位的氨氣濃度監測，及時發現並解決(jue) 潛在問題，確保氨逃逸率始終控製在理想範圍內(nei) 。首先要采用高精度的在線監測設備，減少測量偏差，確保氨逃逸控製在規定範圍內(nei) 。此外，還可以增加測點數量或提高維護質量，降低由於(yu) 測點故障引起的自調功能失效時間。

2、優(you) 化噴氨係統：精確控製氨水或尿素的噴入量可以確保與(yu) NOx的反應達到最佳狀態，是控製氨逃逸的關(guan) 鍵。一般通過調整氨水噴槍前的球閥控製，確保每隻槍噴氨分布均勻，降低NH₃/NO摩爾比，從(cong) 而降低氨逃逸。還可以根據實際運行情況優(you) 化噴氨控製邏輯，減少因調節慣性和延時性導致的氨逃逸。

3、優(you) 化反應條件：例如調整反應溫度和停留時間，以提高脫硝效率並減少不必要的氨逃逸。

4、控製煙氣溫度：根據鍋爐負荷和燃燒情況，維持煙氣溫度在最佳範圍內(nei) ，以保證催化劑的活性和反應效率。

5、催化劑管理：定期檢查催化劑，及時更換老化或堵塞的催化劑，以保持脫硝效率並減少氨逃逸。

6、提高霧化效果：確保氨水與(yu) 煙氣充分混合，提高壓縮空氣壓力，增強霧化效果，減少氨逃逸。

7、優(you) 化燃燒調整：考慮風粉自調對脫硝入口NOx的影響，使脫硝入口NOx在負荷波動和其他擾動下波動幅度最小。

8、流場優(you) 化：在煙道內(nei) 設置導流板和氣流均布器，改善速度分層現象和流場不均勻狀況。

理想的氨逃逸率應確保高效脫硝的同時，最大限度地保護後續設備和減少對環境的影響。通過采用先進的測量技術和控製策略，我們(men) 可以有效地控製氨逃逸水平，保障脫硝效率的同時減少對後續設備和環境的影響。隨著技術的進步和環保意識的提高，氨逃逸的控製將變得更加精準和高效，為(wei) 實現綠色生產(chan) 和可持續發展做出貢獻。

相關(guan) 監測產(chan) 品推薦

四方儀(yi) 器激光氨逃逸氣體(ti) 分析儀(yi) GasTDL-3000采用可調諧半導體(ti) 激光吸收光譜技術(TDLAS)，適用於(yu) 在線監測脫硝工藝出口氨氣濃度。係統采用近位抽取方式，測量單元安裝在煙道壁外，抽取的氣體(ti) 直接進入氣室，不需要經過伴熱管線，樣氣接觸的氣路通道全程高溫伴熱，避免氨氣吸附和損失，保證樣氣真實性，可實時準確地反應氨逃逸的變化，為(wei) 環保監測提供可靠數據支持。

監測點位：固定源排放口、脫硝出口(優(you) 化噴氨係統)等。

產(chan) 品特性：

l內(nei) 置標準氣體(ti) 參比模塊，動態補償(chang) ，不受溫度、壓力以及環境變化的影響

l采用TDLAS技術，被測氣體(ti) 不受背景氣體(ti) 交叉幹擾

l量程低至0~10ppm，測量精度≤±1%F.S.，采用多次反射氣室，檢出下限低

l氣體(ti) 流路全程高溫伴熱，並采用低吸附材料和處理工藝，有效避免NH3冷凝損耗

l抽取式測量，不受煙道內(nei) 粉塵、溫度、壓力波動的影響，擁有全程校準功能

l滿足HJ76-2017《固定汙染源煙氣（SO2、NOX、顆粒物）排放連續監測係統技術》要求

內(nei) 置激光氨逃逸氣體(ti) 分析模組(TDLAS技術)，測量不受其他氣體(ti) 幹擾，分辨率高，使用壽命長。該模組采用特殊設計的長光程高溫氣體(ti) 吸收池，具有優(you) 異的溫度穩定性，可以在各種複雜的環境中穩定工作，非常適合氣體(ti) 在線實時檢測。

產(chan) 品特性:

l采用多次反射氣室，有效光程長，檢出下限低

l特殊加熱處理，氣室溫度穩定

l輸入采用標準單模光纖，方便遠端測試