SCR（選擇性催化還原）方法是目前火電、水泥、鋼鐵、焦化等企業(yè)脫硝有效的一種方法，在一定溫度（290~430℃）及催化劑的作用下，NOx和氨（NH3）反應(yīng)將NOx轉(zhuǎn)化為氣（N2）和水（H2O）以減少NOx排放。通常，NH3和NOx之間的反應(yīng)效率可大于95%，未反應(yīng)的NH3則被稱為氨逃逸。氨逃逸不僅影響生產(chǎn)效率，更對環(huán)境和人體健康構(gòu)成潛在威脅。本文將從氨逃逸的影響、所涉及的重點(diǎn)行業(yè)與常見逃逸部位、氨逃逸監(jiān)測技術(shù)等方面對相關(guān)知識作出分享。

一、氨逃逸的影響

    1、成為工業(yè)生產(chǎn)的隱形成本：脫硝過程中會使用大量的氨，而氨逃逸現(xiàn)象普遍存在，它不僅增加了企業(yè)的運(yùn)營成本，還可能導(dǎo)致設(shè)備損壞和環(huán)境污染。

    2、腐蝕設(shè)備影響生產(chǎn)：氨氣具有堿性和腐蝕性，逃逸的氨氣會加速不銹鋼/碳鋼等材質(zhì)設(shè)備的腐蝕過程，縮短設(shè)備使用壽命，在大量增加維護(hù)和更換成本的同時，也嚴(yán)重影響了生產(chǎn)進(jìn)度。

    3、導(dǎo)致布袋除塵器布袋堵塞：氨氣與煙氣中的酸性氣體反應(yīng)生成銨鹽，這些鹽類在低溫條件下容易在布袋表面冷凝，形成硬殼或結(jié)塊，導(dǎo)致布袋透氣性下降，增大過濾阻力，進(jìn)而影響除塵效率。

    4、影響對煙氣的脫硫效率：氨逃逸會干擾濕法脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行，銨鹽的形成可能降低脫硫劑的利用率，影響SO?的吸收效率。

    5、破壞環(huán)境：氨氣是一種刺激性氣體，過量排放會降低空氣質(zhì)量，對生態(tài)系統(tǒng)造成負(fù)面影響，還會參與二次顆粒物的形成（PM2.5），這是導(dǎo)致霧霾的主要成分之一，影響空氣質(zhì)量同時甚至?xí)θ梭w健康造成危害。

    6、不加控制難以合規(guī)：隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，控制氨氣排放已成為企業(yè)必須面對的法規(guī)要求。例如：HJ562-2010《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范選擇性催化還原法》中規(guī)定，對于SCR（選擇性催化還原）脫硝技術(shù)，氨逃逸的標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，一般要求控制在2.5mg/m3（或3ppm）以內(nèi)；HJ563-2010《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范選擇性非催化還原法》中規(guī)定，對于SNCR（選擇性非催化還原）脫硝技術(shù)，氨逃逸的標(biāo)準(zhǔn)一般不高于8mg/m3（或10ppm）。

    除以上所述氨逃逸過量造成的危害以外，因控制過當(dāng)造成氨排放量過少，也會為生產(chǎn)過程帶來一些不良影響。是會造成脫硝效率降低。氨逃逸過少意味著更多的氨被用于NOx的還原反應(yīng)，但此時可能已經(jīng)導(dǎo)致SCR系統(tǒng)操作窗口變窄，稍有不慎就可能致使NOx排放超標(biāo)。其次，氨逃逸減少會影響生產(chǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定性。SCR系統(tǒng)需要一定量的氨氣濃度作為“安全邊際"，以保證在煙氣條件波動時仍有足夠的氨與NOx反應(yīng)，維持脫硝效率穩(wěn)定，此時若因脫硝系統(tǒng)噴氨量不足，則會導(dǎo)致NOx的還原反應(yīng)不充分，從而造成NOx排放超標(biāo)。著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請注明出處。

二、重點(diǎn)行業(yè)與常見逃逸部位氨逃逸在多個行業(yè)中較為常見，尤其是在燃煤發(fā)電、化工、制藥等工業(yè)領(lǐng)域。此外，鋼鐵、焦化、水泥、碳素和玻璃等行業(yè)也廣泛采用氨法脫硝和氨法脫硫技術(shù)，這些過程中也會產(chǎn)生氨逃逸。

    氨逃逸主要發(fā)生在煙氣脫硝裝置中，尤其是SCR技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)里。具體來說，氨逃逸最易發(fā)生在以下部位：

    1、氨噴槍區(qū)域：氨噴槍噴氨流量分布不均勻，可能導(dǎo)致煙氣中氨水局部濃度過高，從而增加氨逃逸的風(fēng)險。

    2、煙氣溫度控制區(qū)域：反應(yīng)溫度過低或過高均可能導(dǎo)致NOx與氨的反應(yīng)速率降低或生成額外的NO，增加氨逃逸量。

    3、催化劑反應(yīng)區(qū)域：催化劑堵塞或性能老化，導(dǎo)致催化效率不同，可能需要增加噴氨量，進(jìn)而加劇氨逃逸的可能性。

    4、脫硝系統(tǒng)下游：鍋爐煙氣在SCR反應(yīng)器停留時間過短，可能未能給氨水與氮氧化物足夠的反應(yīng)時間，導(dǎo)致氨逃逸。

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

    6、FGD系統(tǒng)（濕法脫硫系統(tǒng)）：少量逃逸的氨會隨煙氣進(jìn)入FGD系統(tǒng)，在那里基本被脫硫循環(huán)漿液吸收。

    7、鍋爐尾部煙道：未反應(yīng)的氨在這些部位凝結(jié)，長期累積會嚴(yán)重腐蝕設(shè)備，影響其運(yùn)行效率和使用壽命。這里的重點(diǎn)部位就是空氣預(yù)熱器和電除塵器。由于未反應(yīng)的氨氣與煙氣中的SO3及飛灰在低溫下發(fā)生固化反應(yīng)，約20%的氨以硫酸鹽形式粘附在空氣預(yù)熱器表面，導(dǎo)致其堵塞或腐蝕。而在電除塵器飛灰中，約有80%的氨進(jìn)入，少于2%的氨會以氣態(tài)形式隨煙氣排放出來。

    由此可見，監(jiān)測和控制氨逃逸對于保障工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)保合規(guī)性和設(shè)備的正常運(yùn)行至關(guān)重要。

三、氨逃逸監(jiān)測技術(shù)擁有一項精確的監(jiān)測技術(shù)加持，對有效控制氨逃逸至關(guān)重要。

以下是幾種常見的氨逃逸監(jiān)測技術(shù)：

1、激光光譜法（TDLAS）：在現(xiàn)有各類技術(shù)原理中采用TDLAS技術(shù)的產(chǎn)品眾多，此技術(shù)利用激光與氨氣分子相互作用，通過分析光譜信號來監(jiān)測氨氣濃度。這種技術(shù)可以在0~10ppm范圍內(nèi)對氨逃逸實(shí)現(xiàn)靈敏度的精確測量。

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(shù)。這種方法具有較高的測量精度和穩(wěn)定性，適用于惡劣環(huán)境下的氨氣監(jiān)測。然而，紅外吸收法設(shè)備的價格相對較高，且需要定期維護(hù)和校準(zhǔn)，以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3、電化學(xué)法（ECD）：電化學(xué)法是通過電極與氨氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，從而測量氨氣濃度的技術(shù)。這種方案具有成本低、穩(wěn)定性好和操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。但電化學(xué)法容易受到環(huán)境因素的影響，如溫度、濕度等，導(dǎo)致測量精度下降。

4、熱導(dǎo)法（TCD）：熱導(dǎo)法是利用氨氣與其他氣體的熱導(dǎo)率差異來測量氨氣濃度的技術(shù)。這種方法設(shè)備簡單、成本低，但測量精度相對較低，適用于對氨氣濃度要求不高的場合。

四、為何氨逃逸要控制在10ppm以內(nèi)氨逃逸需要控制在小于10ppm以內(nèi)，主要是因為過高的氨逃逸量會對設(shè)備、人體健康和環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

    1、對設(shè)備的影響：氨氣具有一定的堿性和腐蝕性，當(dāng)氨逃逸量較大時，隨煙氣進(jìn)入后續(xù)處理設(shè)備（如布袋除塵器等）會增加對設(shè)備材質(zhì)（如不銹鋼、碳鋼等）的腐蝕，從而縮短設(shè)備的使用壽命，降低催化劑的反應(yīng)性能，減少脫硝效率，增加系統(tǒng)運(yùn)營成本。此外，氨與煙氣中的酸性氣體（如SO2、SO3）反應(yīng)生成銨鹽，這些鹽類在低溫下容易在布袋表面冷凝，導(dǎo)致布袋透氣性下降，過濾阻力增大，嚴(yán)重時可引起布袋堵塞，影響除塵效率。

    2、對人體健康影響：氨氣對人的呼吸系統(tǒng)有強(qiáng)烈刺激作用，高濃度氨氣暴露可能導(dǎo)致呼吸困難等健康問題，長期暴露于低濃度氨氣環(huán)境中，也可能引發(fā)慢性呼吸道疾病。所以盡量控制氨逃逸在10ppm以及更小的范圍內(nèi)，可以降低氨逃逸對人體健康的危害。

    3、對環(huán)境的影響：根據(jù)不同的脫硝工藝和技術(shù)，氨逃逸的正常控制值有不同的標(biāo)準(zhǔn)。例如前文所提到的國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ562-2010與HJ563-2010中的要求，對于SCR脫硝技術(shù)，氨逃逸的標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，一般要求控制在2.5mg/m3（或3ppm）以內(nèi)；對于SNCR脫硝技術(shù)，氨逃逸的標(biāo)準(zhǔn)一般不高于8mg/m3（或10ppm）。而一些地方標(biāo)準(zhǔn)對氨逃逸的控制有更加嚴(yán)格的要求，例如河北省發(fā)布的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中，采用SCR脫硝工藝或SNCR-SCR聯(lián)合脫硝工藝的氨逃逸控制指標(biāo)為2.3mg/m3；采用SNCR脫硝工藝的氨逃逸控制指標(biāo)為7.6mg/m3。

五、氨逃逸的控制策略氨逃逸的控制長期且連續(xù)的，是一個復(fù)雜的平衡過程，旨在確保高效脫硝的同時，最小化對后續(xù)設(shè)備的損害和對人體與環(huán)境的影響。一般通過以下幾個關(guān)鍵措施來實(shí)現(xiàn)：

1、加強(qiáng)系統(tǒng)監(jiān)控：通過對常見逃逸部位的氨氣濃度監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，確保氨逃逸率始終控制在理想范圍內(nèi)。首先要采用高精度的在線監(jiān)測設(shè)備，減少測量偏差，確保氨逃逸控制在規(guī)定范圍內(nèi)。此外，還可以增加測點(diǎn)數(shù)量或提高維護(hù)質(zhì)量，降低由于測點(diǎn)故障引起的自調(diào)功能失效時間。

2、優(yōu)化噴氨系統(tǒng)：精確控制氨水或尿素的噴入量可以確保與NOx的反應(yīng)達(dá)到最佳狀態(tài)，是控制氨逃逸的關(guān)鍵。一般通過調(diào)整氨水噴槍前的球閥控制，確保每只槍噴氨分布均勻，降低NH3/NO摩爾比，從而降低氨逃逸。還可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況優(yōu)化噴氨控制邏輯，減少因調(diào)節(jié)慣性和延時性導(dǎo)致的氨逃逸。

3、優(yōu)化反應(yīng)條件：例如調(diào)整反應(yīng)溫度和停留時間，以提高脫硝效率并減少不必要的氨逃逸。

4、控制煙氣溫度：根據(jù)鍋爐負(fù)荷和燃燒情況，維持煙氣溫度在最佳范圍內(nèi)，以保證催化劑的活性和反應(yīng)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，以保持脫硝效率并減少氨逃逸。

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

7、優(yōu)化燃燒調(diào)整：考慮風(fēng)粉自調(diào)對脫硝入口NOx的影響，使脫硝入口NOx在負(fù)荷波動和其他擾動下波動幅度最小。

8、流場優(yōu)化：在煙道內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流板和氣流均布器，改善速度分層現(xiàn)象和流場不均勻狀況。理想的氨逃逸率應(yīng)確保高效脫硝的同時，最大限度地保護(hù)后續(xù)設(shè)備和減少對環(huán)境的影響。通過采用先進(jìn)的測量技術(shù)和控制策略，我們可以有效地控制氨逃逸水平，保障脫硝效率的同時減少對后續(xù)設(shè)備和環(huán)境的影響。隨著技術(shù)的進(jìn)步和環(huán)保意識的提高，氨逃逸的控制將變得更加精準(zhǔn)和高效，為實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。