燃气电厂脱硝监控技术：让蓝天与您更近一步
来源：Endress+Hauser(恩德斯豪斯)
发布时间：2025-11-20
燃气轮机发电厂因其快速启动和关闭的能力，经常被用来应对电力高峰负荷。这些发电厂燃烧天然气、燃油或合成油。燃烧产生的废气流用于驱动燃气涡轮机，以及产生蒸汽来驱动蒸汽涡轮机，有效利用燃料燃烧产生的热量大大提高了发电厂的效率。本文介绍了SMC 9021 DeNOx在线分析系统与原位式气体分析仪GM32在燃气发电厂的选择性催化还原 (SCR) 装置出、入口处测量 NOx及NH3 的应用。
01
过程简述
—Process Overvies—
燃气轮机由一个燃气膨胀涡轮机、一个上游压缩机、一个燃烧室以及一个发电机组成，利用燃料燃烧产生的热流发电。
在联合循环发电厂中，有两个热动力循环用于发电。一方面，燃料燃烧用于燃气轮机叶片的机械旋转，从而产生电力。另一方面 ，燃气轮机输出的废热（温度约为 450 - 650°C）用于产生蒸汽 ，从而驱动第二台发电机，即热回收蒸汽发生器（HRSG）。因此 ，两个热动力循环蒸汽和燃气被结合在一起。通过同时使用两个发电机，发电厂的效率得以大幅提高。
燃烧过程中产生的氮氧化物需要被处理。为此，使用了选择性催化还原 （SCR）装置 ，其中注入了氨溶液。这种气体混合物在流入选择性催化还原装置时被搅动，并在约 400°C （320 - 430°C）的温度下通过选择性催化还原装置内的多个催化剂层。氮氧化物被转化为水和氮气。通过使用选择性催化还原装置，可实现非常高效的氮氧化物还原。
测量任务IMeasuring Task
在这个特殊的应用实例中，需要在脱硝设备的入口处测量NOx的浓度，以确定和控制必要的氨气量。同时，利用CEMS的NO测量值和入口值可以确定和控制SCR的效率，NOx浓度的监测是是否确保符合环保法规的重要依据。
在选择性催化还原器的入口处，NO 的两个测量范围分别为 0-200 ppm 和 0 - 50 ppm，NO2 10 ppm。较小的NO测量范围涵盖正常运行期间出现的NO浓度。在这种特殊情况下，测量点的正常温度范围为 320 至 370°C。
进气口的气体基质取决于燃烧方法和使用的燃料。在这种情况下，燃烧的是低硫天然气或燃油。气体基质（除 NO 和 NO2外）如下：
|
组份 |
浓度 |
|
CO |
0 - 25 ppm |
|
CO2 |
8 - 20 Vol.-% |
|
O2 |
10 - 15 Vol.-% |
02
解决方案
—Solution—
此次测量使用SMC 9021 DeNOx型烟气连续监测系统和原位式分析仪GM32，它们能连续监测 SCR 装置入口侧烟气中NOX的浓度及出口侧烟气中NOX与NH3 浓度，以实现对喷氨量的控制以及对脱硝效果的监测。
具体应用优势IBenefits
原位式安装的GM32响应时间短，可实现快速测量，以便对气体成分的变化做出快速反应
能够根据SMC 9021 DeNOx测量的NOX趋势优化涡轮机性能。
通过尽早、快速地减少 NOX，同时最大限度地减少氨逃逸，延长催化剂的使用寿命。
原位式分析仪GM32的高可用性使其能够根据测得的实时NOx浓度，帮助工艺对氨的注入进行连续、不间断的调节。
由于分析仪不会与工艺气体直接接触，使用SMC 9021 DeNOx可以降低维护频率。
SICK的应用专家可根据每个特定的工艺条件和要求，为客户提供专项解决方案。
更多应用IMore Applications
除了使用GM32与SMC 9021 DeNOx在燃气轮机SCR出、入口进行NO测量之外，SICK 还为发电厂提供了更多解决方案，例如：
在烟囱处进行连续排放监测NO和NH3
在SNCR出口测量NOX和NH3
测量燃煤发电厂烟气脱硫控制
03
产品推荐
—Product—
SMC 9021 DeNOx型
烟气连续监测系统
（点击图片获得样本）
SMC 9021 DeNOx是SICK用于过程的烟气连续监测系统，本系统是成套的烟道气体分析系统。系统构成包括采样探头、预处理单元、气体分析仪、反吹清扫单元和系统校准单元等，可连续的分析烟道气中的NOx、O2含量,测量结果以模拟信号或数字信号形式输出，可以根据需要增加SO2 、CO、O2、温度、压力、流速、湿度等参数的测量。
主要特点IFeature
取样探头两级过滤及定时反吹功能，适用于高温高粉尘的工况条件为脱硝专用设计；
● 输气管路伴热保温，输送样气过程中无冷凝；
● 可编程控制器控制自动反吹，自动排水，保证长期工作；
● 可选温度报警：监视取样探头及输气管路温度，保证系统正常工作；
● 可选流量报警：监视取样系统堵塞故障；
● 可选湿度报警：监视气体冷凝脱水，保护分析仪。
主要配置IBenefits
加热取样探头
加热取样管线
预处理系统
控制系统
仪表气减压过滤装置
红外分析仪（可选电化学氧模块）
原位式气体分析仪 GM32
（点击图片获得样本）
GM32原位式多组分气体分析仪测量SO2、NO、NO2和NH3成分，包括气体管道中的温度和压力。直接、快速且无需气体取样和运输，这意味着控制系统能够实时处理实际值。由于自检测功能，测量值是可靠的。如果出现偏差，应显示早期警告。对于SO2和NO的排放测量，GM32根据欧 洲标准EN 15267-3进行了适用性测试。此外，还提供了具有全面安全功能和复杂系统技术的ATEX防爆型。
主要特点IFeature
● 直接、快速的原位测量
● 无需标气标定
● 无气体取样、无气体输送、无气体调节
● 可同时测量多达 4 个气体组分，以及温度和压力
● 具有一致精度的多个独立测量范围
● 无需测试气体的自动自检功能 (QAL3)
● 超压封装型，适用于 ATEX 防爆 2 区
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