生物質(zhì)電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型探討

張永霞

摘要：通過對(duì)平邑魯電生物質(zhì)電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱CEMS）的組成、設(shè)計(jì)選型和安裝要求的介紹，提出生物質(zhì)電廠CEMS的選擇及安裝的建議，對(duì)生物質(zhì)電廠CEMS設(shè)備選型相關(guān)方面進(jìn)行探討，為同類電廠CEMS設(shè)計(jì)、招標(biāo)、安裝等工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)電廠；CEMS；設(shè)計(jì)選型；安裝要求

1前言

根據(jù)《中華人民共和國大氣污染防治法》規(guī)定，新建、擴(kuò)建排放二氧化硫的生物質(zhì)電廠超過規(guī)定的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)或者總量控制指標(biāo)的，必須建設(shè)配套脫硫、除塵、脫硝等裝置。同時(shí)必須配置大氣污染物排放自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備，并由相關(guān)環(huán)保部門納入統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。已有研究表明，HNO3對(duì)酸雨的影響呈增長(zhǎng)之勢(shì)，因此，煙氣脫硝是新上生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組控制NOx排放的必然選擇，也是國家環(huán)保政策的要求。

CEMS正是為了監(jiān)測(cè)來自于電廠、焚燒場(chǎng)等廢氣中的污染物，以利于進(jìn)行排污總量控制（濃度控制）、有效進(jìn)行排污收費(fèi)制度而建立的。CEMS可以有效實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)工藝過程或廢氣排放時(shí)的各種煙氣參數(shù)，如煙塵、SO2、NOX、CO、O2 等的濃度以及煙氣排放量（速度）、溫度、壓力等。

2平邑電廠CEMS監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)介紹及設(shè)備選型

2.1氣體污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

氣體污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)煙氣的采樣方法有非抽取法和抽取法。在平邑電廠中，氣態(tài)污染物濃度監(jiān)測(cè)主要采用直接抽取法。直接抽取法采樣系統(tǒng)由煙氣采樣單元（包括采樣探頭和采樣管線）、氣體預(yù)處理單元、分析單元組成，抽取樣氣通常引至儀表間分析機(jī)柜中進(jìn)行分析。

2.2顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

常用的顆粒物監(jiān)測(cè)采用的方法有：β射線法、光學(xué)不透明度法、光學(xué)后向散射法、激光測(cè)塵法。平邑電廠運(yùn)用光學(xué)不透明度法，該技術(shù)采用等速采樣稱重法測(cè)出煙塵質(zhì)量濃度,再與同時(shí)測(cè)得的光學(xué)不透明度建立函數(shù)關(guān)系,一般為線性關(guān)系。該方法可連續(xù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。但只能監(jiān)測(cè)較大的煙塵顆粒,監(jiān)測(cè)精度差;不同大小煙塵顆粒透光率不同,需作相關(guān)校準(zhǔn);鏡面維護(hù)問題等。平邑電廠采用西安鼎研有限公司的HP 5000 型(可見光)產(chǎn)品。

2.3輔助參數(shù)測(cè)量子系統(tǒng)

煙氣輔助參數(shù)主要包括流速、溫度、壓力、含氧量、濕度等,其中流速為首要測(cè)量參數(shù)，常用的流速測(cè)量方法有：皮托管法、熱平衡法、超聲波法。

皮托管法是煙氣流速連續(xù)測(cè)量常用方法,該法與手工常規(guī)方法一致,缺點(diǎn)是易堵,需要不斷吹掃。西安鼎研等公司產(chǎn)品為此技術(shù)。 煙氣溫度測(cè)量?jī)x表主要為熱電偶或熱電阻。煙氣壓力測(cè)量?jī)x表采用壓力變送器。

2.4數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)以微機(jī)為核心，各取樣探頭采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后，再通過計(jì)算、匯總、貯存等過程，定時(shí)傳輸至相關(guān)設(shè)備，同時(shí)具有與環(huán)保部門、電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)站的Modem 或GPRS數(shù)據(jù)通訊接口及與FGD_DCS 的RS232/RS485 串行數(shù)據(jù)通訊接口。

2.5設(shè)備選型應(yīng)注意的問題

避免系統(tǒng)重復(fù)設(shè)置檢測(cè)設(shè)備，如目前流量計(jì)大多都有測(cè)量煙氣溫度參數(shù)的功能，而在CEMS系統(tǒng)中又額外增加熱電偶來測(cè)量溫度，增加了設(shè)備投資。儀表量程及校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)氣應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用。通訊接口應(yīng)能保證與當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門互連。CEMS側(cè)的接口設(shè)備及通訊電纜由賣方提供。以免發(fā)生供貨范圍的糾紛。

3CEMS安裝設(shè)計(jì)

以下重點(diǎn)結(jié)合平邑生物質(zhì)電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝設(shè)計(jì)過程，分析存在的問題和不足，為生物質(zhì)電廠安裝設(shè)計(jì)提供借鑒。 平邑電廠建設(shè)規(guī)模為 1×30MW 機(jī)組，配一套尾部煙氣脫硝裝置，另外還設(shè)了爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)。本項(xiàng)目采用布袋除塵器和選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝裝置，普通煙囪排煙，煙囪高度80m。

CEMS配置方案一：煙囪煙氣入口煙道設(shè)一套CEMS，設(shè)置在水平煙道。優(yōu)點(diǎn)為：投資??；缺點(diǎn)是測(cè)點(diǎn)安裝位置不滿足直管段要求，尤其是對(duì)于煙氣流量和顆粒物CEMS 的測(cè)量不能滿足《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》的要求。

CEMS配置方案二：煙囪垂直段設(shè)一套CEMS。優(yōu)點(diǎn)是測(cè)點(diǎn)安裝位置能滿足直管段要求；缺點(diǎn)是投資大，需要增加電纜橋架、儀表管等安裝材料，必要時(shí)還需設(shè)Z型梯。

綜合以上兩種方案的比較，從長(zhǎng)遠(yuǎn)和保護(hù)環(huán)境考慮，最后決定在煙囪30米處，利用已有平臺(tái)，設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x表采用4套，煙氣分析機(jī)柜一面。這種方案既節(jié)約了成本又能滿足相關(guān)要求。

通過平邑生物質(zhì)電廠 CEMS 的安裝設(shè)計(jì)，得出了一些經(jīng)驗(yàn)供大家參考。在CEMS 招標(biāo)后，應(yīng)結(jié)合廠家的相關(guān)資料和煙道布置情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定CEMS 小間的尺寸和位置，合理布局。既要考慮CEMS小間與現(xiàn)場(chǎng)儀表之間的距離盡可能的短，又要考慮CEMS 小間的布置對(duì)稱，美觀。CEMS 小間與現(xiàn)場(chǎng)儀表之間的距離短，主要是從滿足煙氣采樣相關(guān)要求和節(jié)約成本的角度出發(fā)，CEMS訂貨技術(shù)條件規(guī)定煙氣采樣管線長(zhǎng)度不宜超過100米，如果采樣取樣管線太長(zhǎng)，一對(duì)抽氣有影響，二要增加投資。因伴熱管線的價(jià)格較貴，應(yīng)在招標(biāo)時(shí)就確定管線的長(zhǎng)度，并留有余量，CEMS 訂貨技術(shù)條件規(guī)定不允許單個(gè)采樣管線內(nèi)部拼接。某電廠就因采樣管線長(zhǎng)度不足，只相差幾米，無法安裝，這根管線只能重新訂貨。此外，CEMS 小間與現(xiàn)場(chǎng)儀表之間的距離短可以節(jié)約電纜的投資和電纜敷設(shè)的費(fèi)用。

確定CEMS 小間的尺寸和位置后，還要確定現(xiàn)場(chǎng)儀表的開孔尺寸和位置。熱控專業(yè)應(yīng)及時(shí)向工藝專業(yè)提出煙塵分析儀、煙氣采樣器、流量計(jì)或氧量計(jì)等安裝要求，主要包括直管段、法蘭尺寸、短管長(zhǎng)度、安裝間隔及采樣平臺(tái)等。

4結(jié)束語

煙氣污染物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了監(jiān)測(cè)煙氣中污染物的簡(jiǎn)便、有效的方法，在煙氣脫硫、脫硝系統(tǒng)中是不可缺少的環(huán)保設(shè)備，但目前已安裝的CEMS大都不能長(zhǎng)期正常投運(yùn)。以上對(duì)CEMS的設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、安裝等幾個(gè)關(guān)鍵因素進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)性闡述，以減少CEMS 運(yùn)行故障及降低CEMS 的投資成本，為系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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