煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)ABB 3020在西柏坡電廠的應(yīng)用

劉晗

摘要：本文主要介紹了煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)ABB 3020的系統(tǒng)組成、采樣點(diǎn)位置的選擇、煙塵測(cè)試單元、煙氣測(cè)試單元、壓力、溫度和流速測(cè)試單元、系統(tǒng)安裝、調(diào)試與維護(hù)及其在西柏坡電廠三期2×600MW機(jī)組的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：ABB 3020 煙氣 應(yīng)用

0 引言

隨著我國(guó)環(huán)境管理制度的不斷完善，我國(guó)的環(huán)境管理已從濃度控制轉(zhuǎn)向總量控制，相應(yīng)的在排放標(biāo)準(zhǔn)、排污收費(fèi)、排污許可證、環(huán)境影響評(píng)價(jià)等重要管理制度上已逐步從對(duì)污染物排放濃度的限制轉(zhuǎn)向?qū)ξ廴疚锱欧趴偭康目刂啤Ｔ诠芾碇贫绒D(zhuǎn)變中一個(gè)亟待解決突出的問(wèn)題是作為管理監(jiān)督手段的排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須迅速建立適合總量控制要求的體系。

過(guò)去我國(guó)的污染物排放監(jiān)測(cè)主要是以污染物濃度為主的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻次低，大部分污染源的排放是根據(jù)估算，隨意性很大。這種情況極大地影響了排污許可證制度、排污收費(fèi)等管理制度的實(shí)施。同時(shí)，由于污染源排放的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是環(huán)境管理、規(guī)劃、質(zhì)量預(yù)測(cè)等的基礎(chǔ)，不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)極大地影響了我國(guó)環(huán)境能源及經(jīng)濟(jì)發(fā)展重大決策的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，急需建立能夠連續(xù)測(cè)量污染物排放總量的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱CEMS），由煙塵監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙氣排放參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、DAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）、氣源電源通訊等輔助設(shè)施子系統(tǒng)等組成。通過(guò)選定的采樣方式，測(cè)定煙氣中污染物量，數(shù)據(jù)按要求進(jìn)行顯示、記錄、傳輸和調(diào)用。

標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為8個(gè)參數(shù)：二氧化硫含量（SO2）、氮氧化物含量（NOx）、顆粒物含量（煙塵）3個(gè)污染物參數(shù)和對(duì)應(yīng)的濕基流量（包含流速、溫度、壓力）3個(gè)排放參數(shù)、以及換算干基用的氧量（O2）、濕度（RH）2個(gè)參數(shù)。

ABB 3020煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在西柏坡電廠三期工程2×600MW機(jī)組的應(yīng)用情況：

1 設(shè)計(jì)條件與環(huán)境條件

鍋爐技術(shù)參數(shù)；

鍋爐型式：B&WB-1950/25.41-M；

制造廠家：北京巴布科克·威爾科克斯；

額定蒸發(fā)量：1950t/h；

鍋爐數(shù)量：2臺(tái)；

FGD工藝設(shè)計(jì)煙溫：117.3℃；

煙氣量（常態(tài)，濕基）2651047m3/h；

原煙道尺寸L×B×H：6.9×6.3×9（m）；

凈煙道尺寸L×B×H：6.9×6.3×9（m）。

2 ABB 3020煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)由SO2、NOX多組分氣體分析儀、氧分析儀、塵含量檢測(cè)儀、流速儀、濕度儀、壓力變送器和DAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）組成。

SO2，NOX多組分氣體分析儀：ABB EL3020；

氧分析儀：OXYGEN SENSOR KE-25；

氣體采樣探頭：ABB FE3；

預(yù)處理：ABB SCC-C，SCC-F；

塵含量檢測(cè)儀：SICK FW320；

流量計(jì)：KURZ 454 FT；

濕度計(jì)：德圖 650 Pht；

壓力表：ABB 2600T 壓力表；

DAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）：SIEMENS S7 200 PLC，DELL計(jì)算機(jī)，HP打印機(jī)。

系統(tǒng)集成為一個(gè)分析小屋內(nèi)安裝的分析柜（2000h×800w×800d）和兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)安裝的分析柜（1200h×1000w×

500d）。

系統(tǒng)示意簡(jiǎn)圖如下：

分析小屋內(nèi)安裝的分析柜安裝有ABB EL3020多組分氣體分析儀和其預(yù)處理系統(tǒng)，SIEMENS S7 200 PLC，220VAC/24VDC電源箱，校驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)氣，空開及環(huán)保數(shù)據(jù)傳輸儀。

現(xiàn)場(chǎng)安裝的分析柜安裝有德圖650 Pht濕度分析儀。

現(xiàn)場(chǎng)煙道上安裝有SICK FW320塵含量檢測(cè)儀和其反吹泵，F(xiàn)E3煙氣采樣探頭，KURZ 454 FT流量計(jì)，ABB 2600T壓力表。

塵含量檢測(cè)儀、流量計(jì)、壓力表、濕度儀將檢測(cè)的工藝值轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)4-20mA模擬量，傳送給PLC，PLC處理后將數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控計(jì)算機(jī)。

PLC與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間采用PC/PPI連接方式進(jìn)行通訊。

ABB EL3020多組分氣體分析儀采用硬接點(diǎn)與PLC直接數(shù)據(jù)傳輸，PLC與上位機(jī)采用RS485連接方式進(jìn)行通訊。

3 系統(tǒng)配置方案

每臺(tái)機(jī)組單獨(dú)配置一套CEMS系統(tǒng)，并配置與DCS匹配的通訊接口。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：SO2、煙塵、NOX，附帶測(cè)量參數(shù)：煙氣溫度、壓力、流速、O2含量和濕度。項(xiàng)目采用直接抽取采樣方式，其中煙氣采樣部分、煙塵監(jiān)測(cè)儀、煙氣參數(shù)（溫度、流速、壓力、濕度）測(cè)量部分安裝在水平煙道上，稱為前端儀表，煙氣分析儀（可同時(shí)分析測(cè)量SO2、NOX、O2）、數(shù)據(jù)采集控制器等安置在儀器室中，稱為主機(jī)。

系統(tǒng)配置一臺(tái)不間斷電源，意外掉電可持續(xù)工作20分鐘，系統(tǒng)掉電上電后可以自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，無(wú)需人工干預(yù)，同時(shí)具有完全的事件自動(dòng)記錄功能。系統(tǒng)提供了長(zhǎng)期的自動(dòng)吹掃、自動(dòng)報(bào)警、故障診斷等功能，確保用戶使用方便。

4 系統(tǒng)配置方案的合理性

3020 Uras26多組分分析儀采用非分散紅外吸收法（NDIR）進(jìn)行測(cè)量，可直接測(cè)量SO2、NOX，單原子分子O2 組分則由電化學(xué)傳感器模塊檢測(cè)。與稀釋法相比，不用在煙道上安裝O2分析儀探頭，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，另一方面在滿足需求的前提下也相對(duì)的降低了部分成本。

5 常見故障分析與維護(hù)

①煙氣采樣探頭管路和濾芯堵塞：可以通過(guò)分析柜浮子流量計(jì)的流量判斷，如果流量偏低，則可能是采樣管路有堵塞，此時(shí)需要對(duì)采樣伴熱管進(jìn)行疏通，并且要拆下采樣探頭濾芯進(jìn)行清理檢查，必要時(shí)進(jìn)行更換。②采樣管路漏氣：此故障發(fā)生時(shí)最明顯的現(xiàn)象就是氧的測(cè)量值升高，由于整體管路較長(zhǎng)，一旦發(fā)生漏氣現(xiàn)象，查找起來(lái)相當(dāng)困難，只能對(duì)每個(gè)管路轉(zhuǎn)接的地方進(jìn)行逐一排查。③煙塵測(cè)量值偏高：由于煙塵整套測(cè)量裝置安裝在煙道兩側(cè)，靠激光的對(duì)穿反射進(jìn)行測(cè)量，由于現(xiàn)場(chǎng)存在震動(dòng)，時(shí)間久了光路會(huì)發(fā)生偏移，造成測(cè)量值偏高，此時(shí)需要進(jìn)行光路調(diào)整，通過(guò)三條調(diào)整螺栓將光線調(diào)整到反射端的正中心。此外，由于反吹空氣無(wú)法做到完全清潔，使用一段時(shí)間后煙塵測(cè)量探頭的鏡片會(huì)有一些積灰，也會(huì)造成測(cè)量值偏高，此時(shí)需要將探頭拆下，用鏡頭紙擦拭清潔鏡頭。④流速測(cè)量值不準(zhǔn)確：由于流速探頭直接插入煙道內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，運(yùn)行一段時(shí)間后就會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，影響測(cè)量值的準(zhǔn)確性，此時(shí)就需要將探頭拔出，清理結(jié)垢，注意清理時(shí)一定要小心，避免損壞探頭。⑤所有設(shè)備要派專人定期檢查和維護(hù)，要定期更換濾紙，過(guò)濾器等。⑥玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)堵塞要用酒精清洗。⑦工廠生產(chǎn)停產(chǎn)超過(guò)24小時(shí)以上要停止使用SCC-C系統(tǒng)，保存好記錄后切斷SCC-C和電腦電源，只保持EL3020電源，以免長(zhǎng)期斷電出現(xiàn)測(cè)量偏差，待生產(chǎn)正常后投入使用。⑧通過(guò)柜體報(bào)警顯示判斷是否有分析儀故障報(bào)警，報(bào)警產(chǎn)生的可能原因有：a EL3020狀態(tài)輸出DO1，正常時(shí)是常開觸點(diǎn)，啟動(dòng)時(shí)有設(shè)備檢索過(guò)程，會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)導(dǎo)通的情況，所以最好在儀表上電檢索完畢后再給PLC上電。b SCC 溫度報(bào)警，溫度不正常，是否在設(shè)定范圍內(nèi)，檢查溫度設(shè)定。

6 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行，在實(shí)踐和維護(hù)過(guò)程中，3020CEMS系統(tǒng)性能可靠、技術(shù)先進(jìn)、調(diào)試方便，系統(tǒng)的維護(hù)量不大，但在運(yùn)行中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)報(bào)表不按日期順序排列的情況，給環(huán)保人員查詢報(bào)表帶來(lái)一定困難，如果系統(tǒng)軟件進(jìn)一步改進(jìn)升級(jí)，CEMS3020系統(tǒng)將會(huì)更完美。

參考文獻(xiàn)：

[1]《Continuous Gas Analyzers Model EL3020 ：Operators Manual》 ABB.

[2]《Advance SCC-C| Sample Gas Cooler ： Operators

Manual》 ABB.

[3]《Advance SCC-F| Sample Gas Feed Unit ： Operators Manual》 ABB.