火電廠煙氣脫硝在線(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CEMS)應(yīng)用中存在問(wèn)題及解決措施

徐小勇

(浙江藍(lán)天求是環(huán)保集團(tuán)有限公司 浙江杭州 310012)

依據(jù)我國(guó)目前的煙氣排放控制水平，到2020年，火力發(fā)電廠排放的二氧化硫(SO2)、煙塵和氮氧化物(NOx)將分別達(dá)到2100萬(wàn)噸、500萬(wàn)噸和1000萬(wàn)噸以上[1]。為了防止大氣環(huán)境污染的加劇，國(guó)家環(huán)保部門(mén)采取了一系列嚴(yán)格的環(huán)保政策和有效的技術(shù)措施。

脫硝CEMS系統(tǒng)與脫硫CEMS系統(tǒng)相比，脫硝裝置在電除塵（或袋除塵）裝置之前，而脫硫裝置在除塵裝置之后。由于安裝位置發(fā)生了變化，因此脫硝裝置的運(yùn)行工況跟脫硫裝置相差極大。運(yùn)行工況的變化給按脫硫CEMS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，而實(shí)際運(yùn)用到煙氣脫硝裝置的CEMS運(yùn)行產(chǎn)生比較的問(wèn)題。由于脫硝CEMS系統(tǒng)安裝位置的前移，脫硝CEMS系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境將比脫硫CEMS系統(tǒng)更為惡劣，脫硝裝置將面臨著高溫、高粉塵、高負(fù)壓等一系列的問(wèn)題[3]。

CEMS系統(tǒng)是脫硝設(shè)施很重要的一個(gè)輔助系統(tǒng)，CEMS系統(tǒng)是否正常工作關(guān)系到脫硝設(shè)施的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用中CEMS系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，解決好這些問(wèn)題是脫硝穩(wěn)定運(yùn)行的保障。

鑒于該系統(tǒng)越來(lái)越重要，其測(cè)定數(shù)據(jù)極有可能成為將來(lái)總量收費(fèi)的依據(jù)，因此，尋找問(wèn)題所在，提出相應(yīng)的對(duì)策建議，以保證CEMS裝置長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行，這是非常必要的[4-8]。

2 脫硝CEMS系統(tǒng)組成

CEMS系統(tǒng)主要由四個(gè)部分組成，具體如下：

（1）氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)部分：監(jiān)測(cè)煙氣中的NOx、NH3濃度等。

（2）煙氣排放參數(shù)監(jiān)測(cè)部分：監(jiān)測(cè)煙氣流速、溫度、壓力、氧含量等。

（3）控制系統(tǒng)部分：采用PLC控制，包括系統(tǒng)的采樣、反吹、維護(hù)、校準(zhǔn)、報(bào)警等的控制。同時(shí)當(dāng)系統(tǒng)維護(hù)、反吹、校準(zhǔn)的時(shí)候，系統(tǒng)模擬量信號(hào)輸出保持不變，另外當(dāng)系統(tǒng)處于報(bào)警的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)各種報(bào)警采取相應(yīng)的控制。完成數(shù)據(jù)的采集、處理，并按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的數(shù)據(jù)格式將相關(guān)參數(shù)上傳環(huán)保部門(mén)。

3 煙氣脫硝系統(tǒng)中CEMS存在的主要問(wèn)題

3.1 粉塵濃度高引起的采樣系統(tǒng)堵塞問(wèn)題

脫硝系統(tǒng)的CEMS布置在省煤器和空預(yù)器之間，由于煙氣沒(méi)有經(jīng)過(guò)除塵器，煙氣中的粉塵濃度高達(dá)30g/m3，有的甚至更高，極易造成煙氣采樣系統(tǒng)堵塞。為了抽取煙氣樣氣到分析儀進(jìn)行分析，在煙氣抽取的過(guò)程中，第一步要在采用探頭位置設(shè)置過(guò)濾裝置，避免粉塵顆粒進(jìn)入采樣管，引起采樣管線(xiàn)堵塞，一旦堵塞，處理起來(lái)的難度就會(huì)很高。同樣，在測(cè)量煙氣流速時(shí)，也要考慮皮托管的堵塞問(wèn)題。因而解決好采樣系統(tǒng)中過(guò)濾器的堵塞和清理對(duì)煙氣樣氣分析至關(guān)重要。

共性問(wèn)題：

1.煙氣采樣系統(tǒng)中采樣管線(xiàn)伴熱效果差，采樣管線(xiàn)的伴熱溫度不能維持在煙氣露點(diǎn)溫度以上，造成煙氣在管內(nèi)結(jié)露、在煙氣中粉塵的共同作用下引起采樣管堵塞。

2.因鍋爐投油助燃，煙氣中的大量油煙污染并堵塞取樣探頭。

3.煙氣中粉塵含量過(guò)大，導(dǎo)致取樣探頭內(nèi)的過(guò)濾器堵塞。

4.取樣探頭內(nèi)的過(guò)濾器濾芯孔徑的選擇不合理，孔徑過(guò)大，進(jìn)入取樣管線(xiàn)的灰塵過(guò)多。

5.采樣探頭中過(guò)濾網(wǎng)的孔徑的選擇太小，增大了堵塞幾率。

6.安裝時(shí)，管道彎曲半徑過(guò)小或打折，流道受阻，產(chǎn)生堵塞。

7.吹掃時(shí)間間隔設(shè)置過(guò)長(zhǎng)。

8.吹掃用壓縮空氣是帶水、含油，從而污染堵塞管道。

3.2 分析儀因無(wú)流量而失靈

由于脫硝CEMS的工作環(huán)境相當(dāng)惡劣，可能造成取樣系統(tǒng)堵塞，因此分析儀會(huì)因無(wú)流量而失靈，監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù)失效。

共性問(wèn)題：

1.取樣管道或探頭堵死。

2.預(yù)處理系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)濾器堵塞。

3.預(yù)處理系統(tǒng)中冷凝器結(jié)冰，除濕效果差；

4.預(yù)處理系統(tǒng)中蠕動(dòng)泵故障，冷凝器不能正常工作，除濕效果差。

5.預(yù)處理系統(tǒng)中的抽氣泵長(zhǎng)時(shí)間帶水運(yùn)行，煙氣抽取不出。

3.3 高溫的問(wèn)題

一般情況下，脫硫系統(tǒng)入口的煙溫約為115~150℃，脫硫系統(tǒng)出口的煙溫約為50℃（無(wú)GGH）。而在脫硝系統(tǒng)入口的煙溫在310~420℃左右，出口煙溫與入口相差不大。因此，如果采用與脫硫CEMS系統(tǒng)相同的測(cè)量方法，則采樣探頭、皮托管流量計(jì)的取壓元件，溫度儀表等需插入煙道中設(shè)備必須選用耐高溫的材料，確保其能在高溫環(huán)境下安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，從而保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.4 腐蝕變形的問(wèn)題

脫硝系統(tǒng)中的煙氣中含有、NO、NO2、水蒸氣、NH3、和 SO2等。煙氣在反應(yīng)過(guò)程中可能生成酸或者堿以及強(qiáng)酸弱堿鹽等物質(zhì)。工作環(huán)境比較惡劣，采樣探頭、皮托管流量計(jì)的取壓元件、溫度儀表都置于煙道內(nèi)，同時(shí)煙道內(nèi)的煙氣流速比較快（一般為15m/s），這些都會(huì)導(dǎo)致傳感器的變形和腐蝕，引起測(cè)量?jī)x表失效。

共性問(wèn)題：

脫硫脫硝系統(tǒng)中的SO2/NO2氣體都易溶于水，溶解體積比分別為 1:40（水:氣）和 1:4（水:氣）。SO2/NO2氣體溶于水后分別生成硫酸和硝酸溶液，該酸性溶液的腐蝕性隨其濃度的增大而變大。

脫硫系統(tǒng)的SO2/SO3原煙氣露點(diǎn)溫度在120℃～130℃；脫硝系統(tǒng)的NOx原煙氣露點(diǎn)溫度在60℃左右。對(duì)于直接抽取式CEMS，如果取樣管線(xiàn)溫度控制不當(dāng)，則污染物氣體會(huì)直接結(jié)露。

脫硝系統(tǒng)凈化煙氣中NH3與SO3反應(yīng)生成硫酸氫銨和硫酸銨。這兩種物質(zhì)都是強(qiáng)酸弱堿鹽，水溶液具有一定的腐蝕性。并且，硫酸銨固體在280℃開(kāi)始分解，分解物質(zhì)為硫酸氫銨和氨氣，因此這兩種物質(zhì)在取樣管中有結(jié)晶的可能。

3.5 分析傳感器的量程以及檢出限的問(wèn)題

針對(duì)燃煤鍋爐的實(shí)際情況，脫硝裝置前煙道內(nèi)NOx的濃度在400~1000 mg/Nm3，《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)規(guī)定脫硝后的氮氧化物濃度不大于100mg/Nm3。因此脫硝裝置前后NOx的檢測(cè)要求傳感器具有較大的量程，并且具有較低的檢測(cè)限，確保脫硝前后NOx的檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

同時(shí)，為了防止脫硝過(guò)程中還原劑NH3的逃逸造成二次污染，以及生成氨鹽腐蝕下游設(shè)備，在脫硝裝置的出口設(shè)置了氨逃逸檢測(cè)設(shè)備，《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范_SCR》(HJ_562-2010)逃逸氨的濃度不大于3 ppm，因此對(duì)逃逸氨設(shè)備最低檢測(cè)限的要求則更高，一般要求為0.15~0.3 ppm。

4 針對(duì)主要問(wèn)題的解決措施

針對(duì)以上脫硝系統(tǒng)中CEMS系統(tǒng)中存在的主要問(wèn)題，提出相應(yīng)的對(duì)策，以供參考。

4.1 取樣管堵塞解決對(duì)策

4.1.1 加強(qiáng)電加熱器裝置的定期維護(hù)，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，建議伴熱管線(xiàn)的溫度設(shè)定的參考值為150℃-180℃。

4.1.2 根據(jù)實(shí)際煙氣成分，選擇合適的過(guò)濾器濾芯。

4.1.3 安裝時(shí)，管道彎曲度要平緩，保證流道通暢。

4.1.4 吹掃頻率或者間隔時(shí)間必須滿(mǎn)足取樣管基本使用要求。

4.1.5 提高吹掃壓縮空氣品質(zhì)，確保滿(mǎn)足要求。

4.2 取樣探頭堵塞解決對(duì)策：

4.2.1 鍋爐啟動(dòng)投油階段，一直進(jìn)行取樣器反吹，避免油煙進(jìn)入。

4.2.2 根據(jù)實(shí)際煙氣成分，選擇適合的過(guò)濾器濾芯。

4.2.3 定期清洗、及時(shí)維護(hù)取樣探頭，如每三個(gè)月清洗維護(hù)一次。

4.3 分析儀因無(wú)流量而失靈解決對(duì)策：

4.3.1 取樣管道或者探頭防堵見(jiàn)前面相應(yīng)的對(duì)策。

4.3.2 定期檢查、維護(hù)預(yù)處理系統(tǒng)前置煙氣過(guò)濾器，保證其正常工作。

4.3.3 定期檢查、維護(hù)冷凝器，保證其除濕效果良好；定期檢查抽氣泵進(jìn)出口管道帶水情況，及時(shí)清理，防止抽氣泵長(zhǎng)期超負(fù)荷工作。

4.4 取樣管及元件腐蝕解決對(duì)策

4.4.1 防止取樣管路因加熱溫度低而結(jié)露。

4.4.2 保證除濕裝置的正常穩(wěn)定工作。

4.4.3 保證系統(tǒng)定期、有效吹掃，做好設(shè)備元件的定期檢查和維護(hù)工作。

5 結(jié)語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹了脫硝CEMS系統(tǒng)的組成，針對(duì)目前市場(chǎng)上的通用的CEMS系統(tǒng)在脫硝過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的解決方案。問(wèn)題解決后設(shè)備的運(yùn)行情況良好，提高了設(shè)備的使用壽命，保證了CEMS系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行，也提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性，為環(huán)保部門(mén)提供了準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

[1]萬(wàn)亨.煙氣脫硫脫硝中煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用介紹與分析[J].能源環(huán)境保護(hù),2010,24(6):57-60.

[2]《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011).

[3]阿不都可力木·阿不都拉,黃立華等.煙氣脫硝在線(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用探索[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè),2012,2(2):23-24.

[4]HJ/T75-2007,固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（試行）[Z].

[5]HJ/T 76-2007,固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法（試行）[Z].

[6]賈曉紅.固定大氣污染源污染物排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)問(wèn)題淺析[J].山西能源與節(jié)能,2004,34(3):44-451.

[7]朱法華,王飛,潘荔.全國(guó)火電廠煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況調(diào)研及分析[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),2000,16(5):7-111.

[8]潘荔,王卓昆,王志軒.我國(guó)火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置現(xiàn)狀及對(duì)策建議[J].環(huán)境科學(xué)研究,2005,18(4):42-451.

[9]《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范要求》(HJ562-2010).