燃煤機組煙囪在線煙塵儀監(jiān)測煙塵濃度偏高原因分析及對策

王衛(wèi)群，張磊，黃治軍，華偉，孫虹

(江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211102)

燃煤機組煙囪在線煙塵儀監(jiān)測煙塵濃度偏高原因分析及對策

王衛(wèi)群，張磊，黃治軍，華偉，孫虹

(江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211102)

除塵電價補貼政策的出臺以及新環(huán)保標準的實施，一方面提高了電廠降低煙塵排放濃度的積極性，另一方面對煙塵在線監(jiān)測系統(tǒng)提出了更高的要求。針對一些采用濕法脫硫和無GGH的燃煤機組，會出現(xiàn)煙囪在線煙塵儀監(jiān)測的煙塵濃度高于電除塵器出口煙塵的濃度，對產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因進行了分析并提出相應的解決對策。

除塵電價;煙囪;煙塵排放濃度;在線煙塵儀

0 引言

為鼓勵燃煤發(fā)電企業(yè)進行除塵改造，降低煙塵排放濃度，國家發(fā)改委發(fā)布了《關(guān)于調(diào)整可再生能源電價附加標準與環(huán)保電價有關(guān)事項的通知》［1］。依據(jù)這一通知，江蘇省環(huán)保廳發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)江蘇省燃煤發(fā)電機組除塵電價補償環(huán)?？己藭盒幸?guī)定的通知》［2］，通知中對江蘇省燃煤發(fā)電機組除塵電價考核管理規(guī)定進行了詳細的闡述。隨著補貼政策的出臺以及新的《火電廠大氣污染物排放標準》的實施，燃煤發(fā)電企業(yè)紛紛對現(xiàn)有的除塵設備進行全方位技術(shù)改造，最大限度地降低煙塵排放濃度，同時也加大了對在線煙塵監(jiān)測系統(tǒng)的維護和比對測試工作，來滿足除塵電價考核規(guī)定的新要求。

根據(jù)以往經(jīng)驗，濕法脫硫系統(tǒng)有一定的除塵效果，約能除去40%～60%的煙塵，所以煙囪入口煙塵濃度要低于電除塵器出口煙塵濃度，但是實際情況是一些采用濕法脫硫和無GGH的燃煤機組，會出現(xiàn)在線煙塵儀監(jiān)測的數(shù)據(jù)剛好相反，即煙囪入口煙塵濃度高于電除塵器出口煙塵濃度這一現(xiàn)象，由于除塵電價考核煙塵排放的位置是煙囪處，這對電廠的除塵上網(wǎng)電價補償產(chǎn)生重大影響。本文對江蘇省某典型的1000MW燃煤機組進行煙塵排放比對測試，分別對電除塵器出口和煙囪入口的兩套在線煙塵儀進行了比對測試，參比方法為重量法。

1 測試情況介紹

1.1 電除塵器設計參數(shù)

某電廠1000MW超超臨界機組除塵系統(tǒng)配有2臺干式、臥式、板式電除塵器，每臺電除塵器為三室五電場，陽極系統(tǒng)采用大C型SPCC極板，陰極系統(tǒng)在一、二、三、四電場采用RSB芒刺線，末電場采用不銹鋼螺紋線，主要設計參數(shù)見表1。

1.2 在線煙塵儀及其原理［3］

機組共配置2套在線煙塵測試系統(tǒng)，分別安裝在FGD進口煙道上和煙囪80m高度處。在線煙塵儀依靠線型光束從發(fā)射端穿過煙道中心到接收端的光學設備。采用標準的光傳輸衰耗理論來確定濁度和消光度，LED光源發(fā)出光束穿過煙道抵達反射探頭，原路返回到發(fā)射接收探頭，接收器通過測量調(diào)制光光強的變化來排除環(huán)境光線的干擾，進而確定濁度的大小，或煙塵含量的大小。在線煙塵儀光傳輸原理示意見圖1。

圖1 在線煙塵儀光傳輸原理示意

表1 電除塵器主要設計參數(shù)

1.3 試驗結(jié)果分析

本次煙塵濃度比對測試機組負荷穩(wěn)定在900MW，分二個工況進行:工況一五個電場均投運，火花整定;工況二一電場間歇供電模式，停第五電場，其余電場火花整定。

在試驗過程中，我們對煙囪80m和電除塵器出口處在線煙塵儀監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在工況一條件下，兩處在線煙塵儀監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定，且煙囪80m處煙塵平均濃度為36mg/m3，電除塵器出口(FGD入口煙氣煙塵濃度)煙塵濃度值為15mg/m3，煙囪80m處在線煙塵儀監(jiān)測煙塵濃度值遠高于電除塵器出口處。電除塵器出口煙塵濃度滿足除塵電價補償考核規(guī)定要求，但是煙囪處煙塵濃度既不滿足除塵電價補償考核規(guī)定要求，也不滿足新污染物排放標準要求。

在工況二條件下，兩處在線煙塵儀監(jiān)測煙塵平均濃度均明顯上升，高于工況一條件下的煙塵濃度值。停第五電場后，在電場振打期間，由于振打造成的二次揚塵，電除塵器出口煙塵濃度迅速上升，最高超過300mg/m3，煙囪80m處煙塵濃度也隨之升高到180mg/m3左右，但電除塵器出口處煙塵濃度值始終高于煙囪80m處煙塵濃度值;在振打停歇期間，兩處煙塵濃度均下降，且電除塵器出口煙塵濃度下降速度更快，低于煙囪80m處煙塵濃度，又恢復到在工況一條件下的情形。

綜合上述，當電除塵器出口煙塵濃度高于100 mg/m3時，濕法脫硫系統(tǒng)對煙塵有一定的去除效果，除塵效率約為40%～60%，電除塵器出口煙塵濃度要高于煙囪煙塵排放濃度，和以往經(jīng)驗一致;當電除塵器出口煙塵濃度低于30 mg/m3時，煙氣經(jīng)過濕法脫硫系統(tǒng)后，極有可能出現(xiàn)電除塵器出口煙塵濃度要低于煙囪入口煙塵濃度這一現(xiàn)象。

2 原因分析

(1)在線煙塵儀產(chǎn)生的偏差［4］。如果在線煙塵儀存在偏差，監(jiān)測不準確造成數(shù)據(jù)失真，會出現(xiàn)煙囪80m處煙塵濃度高于電除塵器出口煙塵濃度這一現(xiàn)象。兩套在線煙塵儀均安裝不到一個月的時間，試驗前儀器維護人員進行校準過，在電除塵器出口手動實測數(shù)據(jù)和在線顯示數(shù)據(jù)基本一致，說明此處在線煙塵儀不存在偏差，監(jiān)測數(shù)據(jù)真實可信。而在煙囪80m處由于實測過程中取樣濾筒完全被浸濕而破裂失效，無法獲得采樣數(shù)據(jù)與此處在線煙塵儀進行比對。但是試驗期間，兩套在線煙塵儀顯示的煙塵濃度曲線基本和工況的變化保持一致，可以推測在線煙塵儀不存在偏差，監(jiān)測數(shù)據(jù)真實可信。

(2)在線煙塵儀的光傳輸衰耗原理特性，導致煙氣中水分對監(jiān)測數(shù)據(jù)影響很大。煙氣溫度高于100℃時，水分主要是以氣態(tài)形式存在，對煙塵監(jiān)測無干擾;但如果水是以霧態(tài)或液態(tài)的形式出現(xiàn)，就會對煙塵監(jiān)測數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響。

(3)飽和水蒸汽冷凝形成的水滴［5］。由于機組脫硫系統(tǒng)無GGH，吸收塔入口煙溫較高，煙氣到達煙囪后有2～4℃的降溫，形成大量的冷凝水滴，夾帶在高速流動的煙氣中，當通過在線煙塵儀的對光測量探頭，被誤“識別”煙塵，從而造成監(jiān)測煙塵濃度值高于實際排放值。而電除塵器出口由于煙溫高、濕度小，在線煙塵儀監(jiān)測的煙塵濃度更接近于電除塵器出口煙塵真實排放濃度值。

(4)實際煙氣量大。如果脫硫系統(tǒng)實際煙氣量遠大于設計值，導致進入除霧器的煙氣流速超過除霧器極限流速，除霧器效率降低，高速煙氣攜帶一部分漿液達到煙囪處，會造成煙囪80m處在線煙塵儀顯示的煙塵數(shù)據(jù)升高。如果實際煙氣量大，煙囪流速高于設計的臨界值，煙囪內(nèi)的冷凝液也極容易被高速流動的煙氣打散，導致大量的凝液在回流的過程中又被夾帶到煙氣中，也會造成煙囪80m處在線煙塵儀顯示數(shù)據(jù)升高。

3 改進措施

(1)加強在線煙塵儀的日常維護。部分煙囪處在線煙塵監(jiān)測煙塵濃度偏差大，是由于在線煙塵儀安裝的位置條件比較惡劣，長時間缺少維護，在線煙塵儀的光學窗口被污染，清潔系統(tǒng)沒有正常工作等。如果對光角度產(chǎn)生偏差，沒有及時進行校準，也會導致監(jiān)測的數(shù)據(jù)偏差較大。建議廠熱工人員加強常維護，保證在線煙塵儀監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。

(2)電廠實際排放煙塵濃度低，但由于煙囪在線煙塵儀出現(xiàn)的多種技術(shù)問題，造成監(jiān)測的數(shù)據(jù)高于實際的排放值，直接影響電廠的除塵電價補償。建議除塵電價考核規(guī)定引入電除塵器出口煙塵濃度作為參考，對煙囪在線煙塵儀監(jiān)測的濃度值進行適當修正，把兩者的數(shù)據(jù)結(jié)合起來考核，避免給滿足煙塵排放考核規(guī)定的電廠造成經(jīng)濟損失。

(3)當監(jiān)測點的煙氣溫度低于100℃時，如果水份含量變化不大，此時的水是散布在煙氣中呈霧狀的小水滴，這時需要做參比試驗，測算出水分對煙塵監(jiān)測的影響值，再對監(jiān)測數(shù)據(jù)加工處理，把實時監(jiān)測數(shù)據(jù)減去影響值即為真實煙塵濃度值;當監(jiān)測點的煙氣溫度在100℃以下，且水分含量變化較大時，需要進一步了解參比分析的相關(guān)性，如果沒有相關(guān)性，就不能使用光學工作原理的煙塵儀，需要另選其他工作原理的儀器。

4 結(jié)語

煙氣經(jīng)過濕法脫硫系統(tǒng)后，由于煙溫低，濕度高，大量飽和水蒸汽冷凝成霧滴和水滴，對依靠光學原理的在線煙塵儀產(chǎn)生較大影響。如果煙氣中煙塵濃度高于霧滴或水滴的濃度時，在線煙塵儀監(jiān)測的數(shù)據(jù)中煙塵濃度起主導作用;相反，如果煙氣中煙塵濃度低于霧滴或水滴的濃度時，在線煙塵儀監(jiān)測的數(shù)據(jù)中霧滴或水滴濃度起主導作用。為了更準確的對煙囪排放的煙塵濃度進行監(jiān)測，必須對現(xiàn)有的監(jiān)測儀器和方法加以改進，以確保監(jiān)測量數(shù)據(jù)的準確性。目前的除塵電價考核規(guī)定還需要從技術(shù)層面加以補充和完善，使那前期投資巨大來降低煙塵排放的燃煤電廠，能真正得到經(jīng)濟回報。

［1］國家發(fā)展改革委員會數(shù)據(jù)庫.關(guān)于調(diào)整可再生能源電價附加標準與環(huán)保電價有關(guān)事項的通知［EB/OL］.http://www.nea.gov.cn/2014－09/29/c_133682226.htm，2013－09－25.

［2］江蘇省環(huán)境保護廳數(shù)據(jù)庫.江蘇省燃煤發(fā)電機組除塵電價補償環(huán)保考核暫行規(guī)定［EB/OL］.http://www.jshb.gov.cn/jshbw/ltgc/ltgczdzxyj/wjgd/201312/t20131222_252774.html，2013－12－19.

［3］丁守成，李文輝，楊世洲.基于郎伯－比耳定律的煙塵濁度測量系統(tǒng)［J］.電氣自動化，2009，31(6):82－84.

［4］邱思昱，李佳裴，郗文增，等.反射測量技術(shù)在1000MW燃煤機組除塵器出口濁度控制中的應用［J］.齊齊哈爾大學學報，2013，29 (6):38－40.

［5］吳春華，顏儉，柏源，等.無GGH濕法煙氣脫硫系統(tǒng)煙囪石膏雨的影響因素及策略研究［J］.電力科技與環(huán)保，2013，29(3):15－17.

［6］HJ/T 75－2007，固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(試行)［S］.

［7］HJ/76－2007，固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法(試行)［S］.

Reasons analysis of on－line soot instrument＇s display results higher in coal－fired units chimney and its countermeasures

The implementation of soot removing price subsidies policy and new environmental standards，on the hand has improved power plant to reduce the enthusiasm of the soot emission concentration，on the other hand，put forward higher request to the soot online inspection system.For the wet desulfurization and no GGH coal－fired units，on－line soot instrument measuring display that the soot concentration of the chimney is higher than the outlet of the electrical precipitator，the reasons for this phenomenon are analyzed and the corresponding countermeasures are put forward.

soot removing price;chimney;soot emission concentration;on－line soot instrument

X701.2

B

1674－8069(2015)04－052－03

2015-02-19;

2015-05-21

王衛(wèi)群(1984-)，男，湖北孝感人，工程師，主要從事火力發(fā)電廠電除塵器性能試驗、脫硫脫硝性能試驗方面工作和研究。E－mail:wangweiqun201@126.com