goodwell 发表于 2020-3-9 14:58:25

水泥企业氨逃逸的监测

1、水泥企业氨逃逸监测方法

《水泥工业大气污染物排放标准》中对氨逃逸提出的监测方法参考《环境空气和废气 氨的测定-纳氏试剂分光光度法》(HJ533—2009)和次氯酸钠-水杨酸分光光度法(HJ534)。这两种方法都为手工监测,无法实现在线检测。
目前国家尚未将氨强制纳入在线监测指标(CEMS的指标只有颗粒物、NOx、SO2、O2),氨逃逸在线监测系统的建设在不断完善中。环保监管部门在对水泥厂实施的是季度性例行监测,仍需采用纳氏试剂分光光度法对废气中的氨开展离线手工监测。
纳氏试剂分光光度法的原理是:通过烟气采样器将废气采集到吸收瓶中,运用稀硫酸溶液吸收废气中的氨,形成的铵离子与纳氏试剂反应生成黄棕色络合物,该络合物在420nm处有最大吸收峰,且吸光度与氨的含量成正比,从而可通过测定吸光度来计算废气中的氨含量。
在采用纳氏试剂分光光度法实际操作中,需要注意:NH3具有较强的吸附性和溶解性,采样过程中容易吸附在采样管的管壁上,或溶解于冷凝的水汽中,使采样气体中的氨含量下降,故需采用烟气预处理器恒温加热 ( > 120℃) ,并使连接的管线尽量短,避免弯头,减少氨在采样管中的损耗。
2、电厂对氨逃逸的在线监测
《火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性催化还原法》(HJ562-2010)等提出在SCR出口烟气连续检测装置应包括NOx、O2和氨逃逸浓度。目前电厂主要采用的氨逃逸在线监测方法是可调谐半导体激光吸收光谱技术, 英文名称为TDLAS。原理简单来说是,通过扫描被测物质的某一条吸收谱线,检测吸收光谱的吸收强度获得被测物质的浓度。与红外等检测方法最大的不同是,由于采用激光作为光源,其谱宽非常狭窄,能够不少背景气体交叉干扰,从而非常适用于痕量气体的检测,如逃逸的氨。
TDLAS多采用原位安装,但在实际应用过程中,TDLAS技术的准确度也受到多种因素的影响。如检测位置粉尘浓度高(粉尘浓度过高引起激光透过率低)、温度高(引起监测系统安装位置变形,引起发射的激光线无法对准接收端)等。
除了原位安装外,还可以将含氨的气体抽取出来进行检测,检测方法包括激光法、化学发光差值计算法、红外分析等。虽然抽取出来后可以避免粉尘干扰及激光线无法对准的难题,但是由于在抽取过程中NH3极易吸附在管壁上,以及容易与SO2等反应形成NH4HSO4(ABS)、非常容易溶于水中等,也使得氨逃逸在线监测变得异常困难。
3、水泥企业氨逃逸在线监测有什么难度?
需要指明的是,电厂氨逃逸在线监测位置是在SCR的出口,此处温度高(约350℃)、粉尘含量大(约20g/Nm3)。如果水泥厂进行氨逃逸在线监测,监测位置肯定是在窑尾烟囱(如果是在预热器才出口,就把生料磨的吸附作用忽略掉了)。
在窑尾烟囱处,温度低(约100℃)、粉尘含量小(约30 mg/Nm3),因此不存在TDLAS技术在电厂应用存在的粉尘浓度太大导致激光穿透率不足、温度高部件变形激光发射与接收对不准的问题。
但是与此同时,有新的问题产生:(1)温度低、水分含量更高,NH3极易吸附到管壁上、溶于水中,在NH3本身浓度就很低的情况下,对NH3的准确测量难度很大(抽取式测量不太适用);(2)在窑尾烟囱检测之前,逃逸或排放的NH3可能已经与SO2、HCl等发生了反应,生成了亚硫酸氢铵、亚硫酸铵、氯化铵等化学物质,检测的NH3只是未参与反应、剩余的NH3,而之前反应的生成物对环境的危害也非常之大,同样需要纳入监测范围中。
未来水泥行业进行氨逃逸在线监测是必然的。对水泥企业来讲,应该及早布局,及早谋划。
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