安徽省發(fā)電企業(yè)脫硫在線監(jiān)測系統(tǒng)故障原因分析

許勇毅，查智明，黃齊順 (安徽省電力科學(xué)研究院，安徽 合肥 230601)

1 概況

煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)(簡稱CEMS)因其構(gòu)造及運(yùn)行特性導(dǎo)致易出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常及系統(tǒng)故障，相關(guān)文獻(xiàn)[1]從系統(tǒng)堵塞、管路泄露等多個(gè)方面開展了故障分析研究。本文在相關(guān)研究基礎(chǔ)上開展CEMS年、月度的故障時(shí)長對(duì)比分析；開展不同類型機(jī)組、不同脫硫模式對(duì)CEMS故障率的影響研究；探討負(fù)荷、煤種波動(dòng)對(duì)CEMS故障率的影響。

2 CEMS系統(tǒng)故障類別性技術(shù)研究

CEMS數(shù)據(jù)的有效性、準(zhǔn)確性直接影響到各企業(yè)環(huán)保工作的順利開展[2]。為更好的對(duì)CEMS故障情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)、快速解決，在CEMS比對(duì)過程中結(jié)合以往故障分析結(jié)論開展了相關(guān)研究工作。

2.1 干、濕法脫硫?qū)EMS監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響

通過對(duì)安徽省內(nèi)多家采用干法脫硫的發(fā)電企業(yè)的脫硫出口CEMS的跟蹤研究發(fā)現(xiàn)：干法脫硫的CEMS在數(shù)據(jù)穩(wěn)定性及可靠性上均比采用濕法脫硫的CEMS要高，根據(jù)2011年度各發(fā)電企業(yè)脫硫CEMS故障統(tǒng)計(jì)情況可以看出，平均單臺(tái)次干法CEMS故障時(shí)間為1.89h，而濕法脫硫的故障時(shí)間為14.64h，濕法脫硫的故障率較干法的高。分析其原因主要有兩點(diǎn)：

(1)由于干法脫硫采用的為爐內(nèi)噴鈣類型的脫硫模式，外排口處煙溫保持在120～140℃之間，此溫度區(qū)間煙氣采樣裝置中氣體冷凝現(xiàn)象極少存在；而濕法(包含有、無GGH)則為40～80℃左右，如遇較冷天氣則采樣探頭與管路連接處出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象將極大影響SO2數(shù)據(jù)的測量準(zhǔn)確性。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，如果取樣管線溫度控制不當(dāng)，則污染物氣體會(huì)直接結(jié)露。

(2)濕法脫硫因其除霧器設(shè)置參數(shù)的限制，不能完全對(duì)所有逃逸的石膏漿液及水滴進(jìn)行有效捕集。逃逸的石膏漿液進(jìn)入外排煙氣中不僅容易形成“石膏雨”也可對(duì)CEMS采樣的探頭進(jìn)行污染，尤其是極為影響煙塵儀的光學(xué)鏡片的光潔度，長期運(yùn)行還可能造成CEMS抽氣管路的堵塞。此外，逃逸的水滴造成煙氣帶水，使得濕法脫硫出口煙氣濕度明顯大于干法，必然造成CEMS數(shù)據(jù)異常的幾率要大。

2.2 濕法脫硫有無GGH對(duì)CEMS數(shù)據(jù)的影響

石灰石—石膏法脫硫系統(tǒng)是否設(shè)置GGH對(duì)CEMS監(jiān)測有一定的影響，主要是煙氣溫度及煙氣中的水汽影響測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，另外設(shè)置GGH將減少由于煙塵和漿液引起的CEMS管路堵塞情況。根據(jù)2011年度安徽省內(nèi)各發(fā)電企業(yè)脫硫CEMS故障統(tǒng)計(jì)情況可以看出，平均單臺(tái)次有GGH脫硫的 CEMS故障時(shí)間約11.92h，而沒有GGH的濕法脫硫CEMS約16.51h，后者的故障率比前者要高出將近38.51%。分析其原因?yàn)椋?/p>

(1)有GGH的煙氣外排口處煙溫保持在70～90℃之間，而無GGH則為50℃左右，此將導(dǎo)致兩者之間SO2數(shù)據(jù)的測量準(zhǔn)確性有一定的差異，但是因溫度均在100℃以下，故兩者在冬季氣溫較低情況下均存在冷凝現(xiàn)象。

(2)設(shè)置GGH的脫硫系統(tǒng)，GGH換熱板型阻力導(dǎo)致差壓的增加，也使得通過的煙氣中的部分煙塵(逃逸石膏漿液)被換熱片阻擋沉降，從而減少了煙氣中顆粒物對(duì)CEMS探頭及采樣管路的污染和磨損，降低了CEMS管路堵塞和泄漏的幾率，也延長了煙塵儀光學(xué)鏡片的有效工作時(shí)間。

2.3 負(fù)荷對(duì)CEMS設(shè)備監(jiān)測的擾動(dòng)情況分析

2010、2011年安徽省各電廠脫硫系統(tǒng)CEMS故障時(shí)長統(tǒng)計(jì)見圖1、2。從圖中可以看出， 7、8、9三個(gè)月同比與其他月份CEMS故障時(shí)長較高(2011年5月份為部分廠CEMS設(shè)備故障更新)。

圖1 2010年安徽發(fā)電企業(yè)脫硫CEMS故障時(shí)長

圖2 2011年安徽發(fā)電企業(yè)脫硫CEMS故障時(shí)長

傳統(tǒng)意義上 7、8 、9三月為迎峰度夏階段，各機(jī)組負(fù)荷均帶的比較高，此種情況下，煙氣流量較大，煙塵及SO2、NOx濃度均高于中低負(fù)荷條件下，長時(shí)間的高負(fù)荷運(yùn)行，影響了CEMS系統(tǒng)測量。

對(duì)于稀釋抽取系統(tǒng)則容易產(chǎn)生采樣探頭堵塞和管路漏氣現(xiàn)象；對(duì)直接測量系統(tǒng)則容易產(chǎn)生鏡片灰塵堆積和監(jiān)測孔堵塞現(xiàn)象。此外在試驗(yàn)中采用變負(fù)荷以調(diào)整工況的情況下，CEMS測試會(huì)出現(xiàn)一定偏差。負(fù)荷波動(dòng)大導(dǎo)致測定位置煙氣擾動(dòng)劇烈，使煙氣流量、煙塵濃度的測量，隨著負(fù)荷工況的變化測點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)的線性相關(guān)性不好，導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差。

針對(duì)于煙囪入口處煙塵監(jiān)測探頭被污染的問題，可以考慮加裝煙塵探頭的反吹裝置；加大探頭的清洗頻率，如可由原來的每月清洗兩次改為每周清洗兩到三次，這樣可有效地避免探頭污染。

2.4 煤種變化對(duì)CEMS設(shè)備監(jiān)測的擾動(dòng)情況分析

高灰分、高硫分煤種不僅影響燃燒效果還間接造成CEMS測量的異常。研究發(fā)現(xiàn)，燃煤硫分變化波動(dòng)大將導(dǎo)致系統(tǒng)入口SO2濃度變化范圍大，由于CEMS煙氣分析儀的量程設(shè)置一般滿量程值應(yīng)是最大測量濃度的1～2倍，一旦煤種出現(xiàn)硫分較大波動(dòng)而未及時(shí)對(duì)量程進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，則可能導(dǎo)致進(jìn)口濃度超量程，使得監(jiān)測到的脫硫效率遠(yuǎn)低于實(shí)際效率，還將導(dǎo)致漿液供給量等參數(shù)的控制失誤。

因此企業(yè)燃料部門應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行入爐煤硫分的化驗(yàn)，對(duì)硫分較大的煤要進(jìn)行摻低硫煤混燒。機(jī)組階段性燃用高硫煤，則對(duì)CEMS的SO2量程設(shè)置要及時(shí)作出調(diào)整，避免導(dǎo)致實(shí)際測量濃度大大超出儀表的測量范圍。高灰分煤種的燃燒將給除塵器和脫硫設(shè)備的運(yùn)行帶來一定的壓力，此外較高的逃逸石膏漿液帶煙塵等雜志將導(dǎo)致煙塵采樣探頭污染。

3 結(jié)語

發(fā)電企業(yè)的CEMS運(yùn)行情況直接關(guān)系著相關(guān)環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，也影響著相關(guān)環(huán)保電價(jià)的獲取程度，因此對(duì)CEMS故障的分析研究工作要繼續(xù)延伸開展，從各個(gè)源頭降低故障發(fā)生，為企業(yè)更好的做好減排工作奠定良好的數(shù)據(jù)支撐基礎(chǔ)。

[1]宋國升,陳 秋,楊 杰,等.火電廠煙氣污染物在線監(jiān)測系統(tǒng)論述[J].河北電力技術(shù),2005,24(2):49-54.

[2]董雪峰,蔣文軍.火電廠煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)主要存在的問題及解決辦法[J].河南電力,2007,(1):51-53.