本發(fā)明涉及一種應(yīng)用XRF計算SCR脫硝煙氣中氨逃逸率的方法，屬于燃煤電廠煙氣脫硝氨逃逸檢測
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：擇性催化還原脫硝(SCR)中由于噴入的氨氣與煙氣不能完全反應(yīng)，在反應(yīng)器出口形成的氨逃逸與SO3生成硫酸氫銨，形成空預(yù)器堵塞和腐蝕，導(dǎo)致空預(yù)器壓降上升、換熱效率降低，造成引風機運行電流上升，威脅鍋爐的安全穩(wěn)定運行?！痘痣姀S煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范—選擇催化還原法》(HJ562—2010)明確規(guī)定SCR氨逃逸應(yīng)小于2.5mg/m3(6％O2)。如何快速、準確監(jiān)測氨逃逸，對于提高SCR裝置的運行效率，保證系統(tǒng)的運行安全和脫硝經(jīng)濟性至關(guān)重要。當前，SCR脫硝裝置出口煙道中氨逃逸濃度測定方法是按照《燃煤電廠煙氣脫硝裝置性能試驗規(guī)范》(DL/T260—2012)附件B中規(guī)定，采用伴熱和過濾的采樣管從出口煙道中抽取煙氣，同時記錄抽取煙氣體積，稀硫酸溶液吸收氨氣生成的硫酸銨采用分光光度法進行比色定量分析。該方法采集裝置極其復(fù)雜，由過濾材料、煙氣采樣管、加熱管、溫度控制儀、吸收裝置、干燥管、流量調(diào)節(jié)閥、采樣泵、壓力表、流量計和溫度計等部件組成，同時存在實驗室化學(xué)分析的周期較長，不能滿足火電廠快速、準確的測量氨逃逸的要求。公開號為CN103207249發(fā)明專利申請文獻中公開了一種煙氣脫硝系統(tǒng)氨逃逸的檢測方法，是以電除塵器第一電場灰斗的飛灰為檢測對象，將電除塵器第一電場灰斗的飛灰與水混合，得到待測樣品溶液，控制水灰比為(20～100)：1，以及待測樣品溶液的pH值為6.0～6.8，攪拌時間為1～3h，使飛灰中的氨絕大部分溶于水中，得到檢測結(jié)果。但這一方法存在轉(zhuǎn)化效率問題，即飛灰中氨的溶出率問題和溶解過程中是否發(fā)生氨逃逸的問題，同時也存在化學(xué)分析周期長不能給電廠運行人員提供及時、顯著的指導(dǎo)意義。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種應(yīng)用XRF計算SCR脫硝煙氣中氨逃逸率的方法，通過采集電除塵器進口煙道中煙塵，同時計算煙塵濃度。根據(jù)在XRF上創(chuàng)建SO3的熒光強度和SO3質(zhì)量分數(shù)的標準曲線，計算SCR脫硝出口煙氣中氨逃逸率。本發(fā)明在建立一組標準曲線后，只需在電除塵器進口煙道采集煙塵和計算煙塵濃度，應(yīng)用XRF即可準確計算出氨逃逸率，以提高測量過程的快速性。本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：本發(fā)明利用XRF獲得SCR脫硝煙氣中氨逃逸率的方法的特點是：利用XRF創(chuàng)建SO3的熒光強度和SO3質(zhì)量分數(shù)的標準曲線；采集電除塵器進口煙道的煙塵，計算獲得煙塵的濃度D；利用XRF測試出煙塵中SO3的熒光強度，根據(jù)煙塵中SO3的熒光強度和所述標準曲線獲得煙塵中的氨含量C；根據(jù)煙塵的濃度D和煙塵中的氨含量C獲得氨逃逸率M。本發(fā)明利用XRF獲得SCR脫硝煙氣中氨逃逸率的方法的特點也在于：所述利用XRF創(chuàng)建SO3的熒光強度和SO3質(zhì)量分數(shù)的標準曲線是按如下方式進行：用干凈煙塵和分析純NH4HSO4按照表1所示配制13組校準樣片，將13組校準樣片在XRF上依次進行測量，設(shè)置PC1為空白樣，根據(jù)測試的SO3的熒光強度和SO3質(zhì)量分數(shù)創(chuàng)建標準曲線：y＝a×x+b；其中，y為SO3質(zhì)量分數(shù)，x為SO3的熒光強度，表1中每個校準樣品的換算關(guān)系為：SO3質(zhì)量分數(shù)＝NH4HSO4質(zhì)量分數(shù)×80÷115；表1：標準曲線中煙塵、NH4HSO4和SO3質(zhì)量分數(shù)校準樣品編號煙塵(％)NH4HSO4(％)SO3(％)PC1100.000.000.00PC299.500.500.35PC398.501.501.04PC497.502.501.74PC596.503.502.43PC695.005.003.48PC793.506.504.52PC892.008.005.57PC990.509.506.61PC1088.5011.508.00PC1186.5013.509.39PC1284.5015.5010.78PC1382.5017.5012.17本發(fā)明利用XRF獲得SCR脫硝煙氣中氨逃逸率的方法的特點也在于：所述校準樣片按如下方式進行配制：按照表1將設(shè)定量的干凈煙塵和硫酸氫銨混勻后作為樣片原料倒入在模具中，用壓片機加壓至25MPa，并保壓180s，制得表面平整光滑、無裂縫且不松散的校準樣片。本發(fā)明利用XRF獲得SCR脫硝煙氣中氨逃逸率的方法的特點也在于：所述干凈煙塵是按如下方式獲得：采集電除塵器一電場灰斗中的煙塵作為待處理煙塵，將待處理煙塵在溫度設(shè)置為350℃的馬弗爐中進行加熱并吹掃，以分解并除去其中所含有的硫酸氫銨，制得不含硫酸氫銨的干凈煙塵；將分析純NH4HSO4的粉末于105℃的烘箱中干燥2小時，干凈煙塵和經(jīng)干燥的分析純NH4HSO4的粉末均放置在干燥器中冷卻至室溫以備用。本發(fā)明利用XRF獲得SCR脫硝煙氣中氨逃逸率的方法的特點也在于：對于校準樣品的制備，若是制得的校準樣片有松散或是表面有裂縫，在所述樣片原料中按照樣片原料∶石蠟粉末為5∶1的重量配比均勻混入石蠟粉末，再用壓片機加壓制備校準樣品。本發(fā)明利用XRF獲得SCR脫硝煙氣中氨逃逸率的方法的特點也在于：所述根據(jù)煙塵中SO3的熒光強度和所述標準曲線獲得煙塵中的氨含量C的方法是：首先根據(jù)煙塵中SO3的熒光強度和所述標準曲線獲得煙塵中的三氧化硫的質(zhì)量分數(shù)E；然后，根據(jù)三氧化硫的質(zhì)量分數(shù)E換數(shù)出煙塵中的氨含量C，C＝0.2125E；則氨逃逸率M為：M＝C×D÷1000＝2.125×10-4×E×D。本發(fā)明利用XRF獲得SCR脫硝煙氣中氨逃逸率的方法的特點也在于：針對每個煙塵樣品至少測量2次，取平行測定結(jié)果的平均值為測定結(jié)果，平行測定結(jié)果的相對偏差不大于0.6％。本發(fā)明利用XRF獲得SCR脫硝煙氣中氨逃逸率的方法的特點也在于：采集電除塵進口煙道中煙塵中氨含量分析是在煙塵采集后一周內(nèi)完成。XRF是指“X射線熒光光譜法”的測試方法，其測試原理是元素的原子受到高能輻射激發(fā)而引起內(nèi)層電子的躍遷，同時發(fā)出具有一定特征波長的X射線，根據(jù)測得譜線的波長和強度進行元素定量分析，本發(fā)明應(yīng)用XRF獲得SCR脫硝煙氣中氨逃逸率的方法與已有技術(shù)相比具有如下效果：1、本發(fā)明方法快速準確，極大地提高了時效性，及時根據(jù)煙塵獲得氨逃逸率，為火電廠在線檢測氨逃逸檢測和脫硝裝置運行提供了指導(dǎo)意義；2、本發(fā)明方法中創(chuàng)立的標準曲線y＝a×x+b直接在不同機組煙氣中氨逃逸計算中重復(fù)應(yīng)用，極化了測試方法；3、本發(fā)明方法無需另外購置昂貴的監(jiān)測設(shè)備，無需投入過高的維護費用，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知XRF儀器即可進行測試分析。附圖說明圖1為SO3質(zhì)量分數(shù)與SO3熒光值關(guān)系；圖2為實測氨逃逸率與計算氨逃逸率的相關(guān)性；具體實施方式本實施例中利用XRF獲得SCR脫硝煙氣中氨逃逸率的方法是：利用XRF創(chuàng)建SO3的熒光強度和SO3質(zhì)量分數(shù)的標準曲線；采集電除塵器進口煙道的煙塵，計算獲得煙塵的濃度D；利用XRF測試出煙塵中SO3的熒光強度，根據(jù)煙塵中SO3的熒光強度和所述標準曲線獲得煙塵中的氨含量C；根據(jù)煙塵的濃度D和煙塵中的氨含量C獲得氨逃逸率M。具體實施中，利用XRF創(chuàng)建SO3的熒光強度和SO3質(zhì)量分數(shù)的標準曲線是按如下方式進行：用干凈煙塵和分析純NH4HSO4按照表1所示配制13組校準樣片，將13組校準樣片在XRF上依次進行測量，設(shè)置PC1為空白樣，根據(jù)測試的SO3的熒光強度和SO3質(zhì)量分數(shù)創(chuàng)建標準曲線：y＝a×x+b；其中，y為SO3質(zhì)量分數(shù)，x為SO3的熒光強度，表1中每個校準樣品的換算關(guān)系為：SO3質(zhì)量分數(shù)＝NH4HSO4質(zhì)量分數(shù)×80÷115；表1：標準曲線中煙塵、NH4HSO4和SO3質(zhì)量分數(shù)校準樣品編號煙塵(％)NH4HSO4(％)SO3(％)PC1100.000.000.00PC299.500.500.35PC398.501.501.04PC497.502.501.74PC596.503.502.43PC695.005.003.48PC793.506.504.52PC892.008.005.57PC990.509.506.61PC1088.5011.508.00PC1186.5013.509.39PC1284.5015.5010.78PC1382.5017.5012.17校準樣片按如下方式進行配制：按照表1將設(shè)定量的干凈煙塵和硫酸氫銨混勻后作為樣片原料倒入在模具中，用壓片機加壓至25MPa，并保壓180s，制得表面平整光滑、無裂縫且不松散的校準樣片。干凈煙塵是按如下方式獲得：采集電除塵器一電場灰斗中的煙塵作為待處理煙塵，將待處理煙塵在溫度設(shè)置為350℃的馬弗爐中進行加熱并吹掃，以分解并除去其中所含有的硫酸氫銨，制得不含硫酸氫銨的干凈煙塵。將分析純NH4HSO4的粉末于105℃的烘箱中干燥2小時，干凈煙塵和經(jīng)干燥的分析純NH4HSO4的粉末均放置在干燥器中冷卻至室溫以備用。對于校準樣品的制備，若是制得的校準樣片有松散或是表面有裂縫，在所述樣片原料中按照樣片原料∶石蠟粉末為5∶1的重量配比均勻混入石蠟粉末，再用壓片機加壓制備校準樣品。根據(jù)煙塵中SO3的熒光強度和所述標準曲線獲得煙塵中的氨含量C的方法是：首先根據(jù)煙塵中SO3的熒光強度和所述標準曲線獲得煙塵中的三氧化硫的質(zhì)量分數(shù)E；然后，根據(jù)三氧化硫的質(zhì)量分數(shù)E換數(shù)出煙塵中的氨含量C，C＝0.2125E；則氨逃逸率M為：M＝C×D÷1000＝2.125×10-4×E×D。針對每個煙塵樣品至少測量2次，取平行測定結(jié)果的平均值為測定結(jié)果，平行測定結(jié)果的相對偏差不大于0.6％；采集電除塵進口煙道中煙塵中氨含量分析是在煙塵采集后一周內(nèi)完成。實驗過程：采集某電廠的電除塵器一電場灰斗中煙塵，將煙塵在高溫馬弗爐中以350℃進行加熱，并吹掃以分解除去其中硫酸氫銨，制備出干凈煙塵100g；將分析純硫酸氫銨粉末于105℃烘箱中干燥2小時，干凈煙塵和硫酸氫銨均放入干燥器冷卻至室溫備用。將干燥器中所存放的干凈煙塵和分析純硫酸氫銨按照表1中質(zhì)量分數(shù)關(guān)系，依次配制十三組校準樣片。每組校準樣品的總質(zhì)量均為5.0g，依次稱取的干凈煙塵和硫酸氫銨，倒入鶴壁天健智能混樣機的混樣瓶內(nèi)，在45r/min轉(zhuǎn)速下混合攪拌3小時。充分混勻的煙塵和硫酸氫銨粉末倒入模具中，用壓片機加壓至25MPa以上，并保持180s。對于校準樣品中硫酸氫銨質(zhì)量分數(shù)較低的組分，可以整體放大1倍量稱重以提高稱量精確度和混合效果。制得的校準樣片表面應(yīng)平整光滑，無裂縫或松散。如校準樣片經(jīng)壓片后表面有松散和裂痕，混合樣中按5:1質(zhì)量比加入石蠟粉末，在智能混樣機充分混勻后再壓片。校準樣品在XRF上依次測量，每個樣至少測兩次。根據(jù)測試的SO3的熒光強度和SO3質(zhì)量分數(shù)創(chuàng)建標準曲線y＝a×x+b。設(shè)置PC1為空白樣是為消除飛灰中SO3熒光強度的基值及儀器的誤差影響，根據(jù)測試結(jié)果得到圖1，通過線性擬合得出：y＝4453.6x–719.03，R2＝0.9982。選用TH880W微電腦平衡采樣儀在電除塵器進口煙道中進行等速采樣，采集一定量煙氣中煙塵，計算出煙道的煙塵濃度D，將采集的煙塵倒入模具中，用壓片機加壓至25MPa以上，并保持180s，制得表面平整光滑、無裂縫或松散的測試樣片。將測試樣品放入XRF上測試，根據(jù)標準曲線y＝a×x+b計算出煙塵中三氧化硫含量E，進而計算獲得氨逃逸率M。比對實驗1：選擇某電廠#2機組，機組容量為660MW，在不同的工況及噴氨量條件下，測試A側(cè)脫硝反應(yīng)器脫硝出口氨逃逸值，同時采集A側(cè)電除塵器進口1、2道中煙塵，測試結(jié)果如表2所示。SCR脫硝反應(yīng)器出口氨逃逸值測試選用加拿大優(yōu)勝M-NH3便攜式氨逃逸分析儀，儀器編號為LAS1518C。氨逃逸測試選擇A側(cè)反應(yīng)器出口中間位置測孔，測試時間為15分鐘，取15分鐘均值作為該點煙氣中氨逃逸實測值。表2：電除塵器進口煙塵中氨逃逸率從表2可以看出，選用加拿大優(yōu)勝M-NH3便攜式氨逃逸分析儀測試出SCR反應(yīng)器出口實際氨逃逸值與應(yīng)用XRF計算出氨逃逸值相對誤差范圍為4.23％～19.57％，七組試驗誤差均值8.01％，主要原因是儀器之間誤差和氨逃逸率在整個脫硝斷面上分布不均，計算結(jié)果很好地證明了本發(fā)明中應(yīng)用XRF獲得煙塵中氨逃逸率的可靠性。比對實驗2：選擇某電廠#5機組，機組容量為320MW，在不同的工況條件下，測試B側(cè)脫硝反應(yīng)器脫硝出口氨逃逸值，采集B側(cè)電除塵器進口3、4道中煙塵，測試結(jié)果如表3所示。SCR脫硝反應(yīng)器出口氨逃逸值測試選用加拿大優(yōu)勝M-NH3氨逃逸分析儀，儀器編號為LAS1518C。氨逃逸測試選擇B側(cè)反應(yīng)器出口中間位置測孔，測試時間為15分鐘，取15分鐘均值作為該點煙氣中氨逃逸實測值。表3：電除塵器進口煙塵中氨逃逸率從表3可以看出，選用加拿大優(yōu)勝M-NH3便攜式氨逃逸分析儀測試出SCR反應(yīng)器出口實際氨逃逸值與應(yīng)用XRF計算出氨逃逸值相對誤差范圍為3.68％～15.27％，9組試驗誤差均值7.22％，主要原因是儀器之間誤差和氨逃逸率在整個脫硝斷面上分布不均，計算結(jié)果很好地證明了應(yīng)用XRF計算煙塵中氨逃逸率的可靠性。圖2示出，計算獲得的氨逃逸率和實際氨逃逸率之間線性曲線為y＝1.067x+0.0293，線性相關(guān)性系數(shù)為R2＝0.9949。煤粉進入1300～1500℃的爐膛，在懸浮燃燒條件下受熱后冷卻形成粉煤灰，由于表面張力的作用，煤粉灰大部分呈球形，表面疏松多孔，在掃描電鏡下形貌觀察為空心微珠，具有一定的吸附特征。煙氣經(jīng)空預(yù)器完成氣氣熱交換后，到達電除塵器入口煙溫降低至125℃左右，生產(chǎn)的硫酸氫銨以液態(tài)形式存在，很容易吸附在煙塵表面，因此煙氣中氨逃逸基本被吸附在飛灰中。圖2中良好的線性關(guān)系驗證了分析電除塵煙塵中的氨是有用于監(jiān)測脫硝系統(tǒng)氨逃逸的有效手段。當前第1頁1 2 3