燃煤電廠超低改造后煙氣測點評估

于偉靜

(中國大唐集團科學技術(shù)研究院有限公司 華中分公司，河南鄭州450000)

燃煤電廠超低改造后煙氣測點評估

于偉靜

(中國大唐集團科學技術(shù)研究院有限公司 華中分公司，河南鄭州450000)

為準確監(jiān)測燃煤電廠超低改造后污染物的排放濃度、優(yōu)化測點布置，對已完成超低改造的某660 MW機組煙氣測點進行了評估。選取脫硫塔后CEMS所在煙道截面，在煙道內(nèi)均勻選取48個測點，測量了不同位置的煙氣流速、SO2濃度、NOx濃度及O2含量。試驗結(jié)果顯示測試煙道截面煙氣流速、SO2濃度、NOx濃度及O2含量分布不均勻且測試平均值與CEMS監(jiān)測數(shù)值存在一定的偏差，表明該電廠當前污染物測點位置布置不合理，測量結(jié)果不能代表污染物的排放水平，需要對測點進行優(yōu)化。

燃煤電廠；超低排放；CEMS；測點評估

0 引言

2014年火電行業(yè)共排放SO2683.4萬t、NOx783.1萬t、煙粉塵235.5萬t，分別占全國總排放量的34.61%、37.69%和13.53%[1]，說明燃煤電廠仍是我國大氣中各種污染物的重要排放源。

隨著大氣污染形勢的日趨嚴峻，國家對燃煤電廠污染物排放控制日趨嚴格。隨著新版《火電廠大氣污染物排放標準》、《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》、《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》等多項政策的頒布[2-4]，國家相關(guān)部門明確要求全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實現(xiàn)超低排放，即粉塵濃度<10 mg/m3,6%基準含氧量下，SO2濃度和NOx濃度分別小于35 mg/m3和50 mg/m3。

目前對燃煤電廠超低排放的研究主要集中在超低排放技術(shù)的選擇和性能測試2個方面：文獻[5-8]分別從不同角度概述了超低排放技術(shù)的優(yōu)缺點及適用性；文獻[9-12]對燃煤電廠不同超低改造方案的效果進行了測試，結(jié)果表明，文中電廠污染物濃度都達到了國家超低排放的標準。

目前超低排放技術(shù)相對較為成熟，難點在于污染物的有效監(jiān)測。鑒于超低改造后污染物排放濃度較低，測點位置選取不合適將會對超低設(shè)備的運行狀況或環(huán)境效益產(chǎn)生較大影響?！豆潭ㄎ廴驹礋煔馀欧胚B續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T75-2007)[13]對CEMS系統(tǒng)(固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng))的常規(guī)安裝位置做了一系列說明，但污染物濃度受煙道布置等影響較大，需要通過試驗加以評估。

本文選取已完成超低改造的某660 MW機組對CEMS測點所在煙道截面的煙氣流速、SO2濃度、NOx濃度及O2含量進行測量，并與測試期間CEMS數(shù)據(jù)進行對比，找到最佳測點布置位置。

1 研究方法

1.1 實驗儀器及方法

煙氣污染物測試依據(jù)《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T75-2007)、《固體污染源排氣顆粒物測定與氣態(tài)污染物采用方法》(GB/T16157-1996)[14]。SO2濃度、NOx濃度及O2及測試采用德國MRU煙氣分析儀，為防止煙氣水分冷凝影響SO2的測量精度，分析過程中采用煙氣預處理器(MδC-PSS-M)對煙氣進行預熱，流速的測量采用嶗應(yīng)自動煙塵(氣)分析儀(3012H)。

圖1 實驗測點分布圖

如圖1所示，實驗機組測點煙道尺寸為8.08 m×6.38 m，試驗過程中對煙道南北兩側(cè)的測孔分別進行了測試，并以50 cm為間距進行測量，總測試點達48個。試驗過程中，待所測項目(流速、SO2濃度、NOx濃度、O2含量)示數(shù)穩(wěn)定后開始計數(shù)。

1.2 實驗數(shù)據(jù)分析方法

考慮煙氣流速對煙氣組分濃度的影響，本研究采用加權(quán)平均值作為煙氣組分的平均濃度，計算方法為：

(1)

數(shù)據(jù)的離散度和精密度分別是標準差σ和相對標準偏差RSD(%)：

(2)

(3)

2 實驗結(jié)果及討論

2.1 煙氣流速測點評估

如圖2所示為測試截面煙氣流速分布圖，從圖中可以看出，煙道南側(cè)(A側(cè))煙氣流速大于煙道北側(cè)(B側(cè))煙氣流速，且中心位置流速普遍大于兩側(cè)流速。進一步計算測試截面煙氣流速的標準差、相對標準偏差、加權(quán)平均值和測試期間CEMS數(shù)據(jù)平均值，其結(jié)果如表1所示，從表中可以看出煙氣流速加權(quán)平均值為11.0 m/s，相對標準偏差為15.56%，數(shù)據(jù)波動相對較小， CEMS顯示煙氣流速為14.3 m/s，與試驗數(shù)值存在較大偏差。各測試點中，測點A2-1(11.0 m/s)數(shù)值與平均流速相等,修正系數(shù)為1.0。

圖2 煙氣流速分布圖

標準差/(m·s-1)相對標準偏差/%加權(quán)平均值/(m·s-1)CEMS平均值/(m·s-1)1.6915.5611.014.30

2.2 SO2濃度測點評估

如圖3所示為測試截面SO2濃度分布圖，從圖中可以看出煙道南側(cè)(A側(cè))SO2濃度明顯高于煙道北側(cè)(B)濃度。進一步計算測試截面SO2濃度的標準差、相對標準偏差、加權(quán)平均值和測試期間CEMS數(shù)據(jù)平均值，其結(jié)果如表2所示，從表中可以看出煙氣流速加權(quán)平均值為12.0 mg/m3，相對標準偏差為88.91%，數(shù)據(jù)波動較大， CEMS顯示SO2濃度為20.5 mg/m3，與測試值存在較大差距。各測試點中，測點A3-1(14.3 mg/m3)、A3-2(14.3 mg/m3)數(shù)值與加權(quán)平均值最為接近，修正系數(shù)為1.186 7。

圖3 SO2濃度分布圖

標準差/(mg·m-3)相對標準偏差%加權(quán)平均值/(mg·m-3)CEMS平均值/(mg·m-3)10.6488.9112.0520.50

2.3 NOx濃度測點評估

如圖4所示為測試截面NOx濃度分布圖。從圖中可以看出煙道南側(cè)(A側(cè))NOx濃度明顯高于煙道北側(cè)(B)濃度。進一步計算測試截面NOx濃度的標準差、相對標準偏差、加權(quán)平均值和測試期間CEMS數(shù)據(jù)平均值，其結(jié)果如表3所示，從表中可以看出煙氣流速加權(quán)平均值為22.39 mg/m3，相對標準偏差為18.93%，數(shù)據(jù)波動較小，CEMS顯示NOx的濃度為23.97 mg/m3，與測試值較為接近。各測試點中，測點B1-1、B1-2、B1-3、B1-4、B1-6、B2-1、B2-2、B3-3、B3-4、B3-5數(shù)值相等(22.55 mg/m3)且最接近加權(quán)平均值，修正系數(shù)為1.007 1。

圖4 NOx濃度分布圖

標準差/(mg·m-3)相對標準偏差%加權(quán)平均值/(mg·m-3)CEMS平均值/(mg·m-3)4.1818.9322.3923.97

2.4 O2含量測點評估

如圖5所示為測試截面O2含量分布圖，從圖中可以看出煙道南側(cè)(A側(cè))O2含量高于煙道北側(cè)(B)濃度。進一步計算測試截面O2含量的標準差、相對標準偏差、加權(quán)平均值和測試期間CEMS數(shù)據(jù)平均值，其結(jié)果如表4所示，從表中可以看出煙氣流速加權(quán)平均值為7.02%，相對標準偏差為3.10%，數(shù)據(jù)波動較小，CEMS顯示O2含量為5.87%，與測試結(jié)果偏差較大。各測試點中，測點A2-1、A3-1、B1-1、B1-2、B2-5、B2-6數(shù)值與加權(quán)平均值相等，修正系數(shù)為1.0。

圖5 O2含量分布圖

標準差/%相對標準偏差/%加權(quán)平均值/%CEMS平均值/%0.223.107.025.87

3 結(jié)論

(1)試驗截面煙氣流速、SO2濃度、NOx濃度及02含量分布不均勻，南側(cè)煙道數(shù)值普遍大于北側(cè)煙道。

(2)試驗截面SO2濃度數(shù)值波動最大，相對偏差達88.91%；風速、NOx濃度、O2含量分布相對較為均勻，相對偏差分別為15.56%、18.93%、3.10%。

(3)試驗截面煙氣流速、SO2濃度、NOx濃度及O2含量與CEMS監(jiān)測值都存在一定的偏差，其中SO2濃度偏差最大，NOx濃度偏差最小。

(4)測點A2-1處流速值與平均值最為接近，修正系數(shù)為1.0；測點A3-1、A3-2處SO2濃度與平均值最為接近，修正系數(shù)為1.1867；測點B1-1、B1-2、B1-3、B1-4、B1-6、B2-1、B2-2、B3-3、B3-4、B3-5處NOx濃度與平均值最為接近，修正系數(shù)為1.0071；測點A2-1、A3-1、B1-1、B1-2、B2-5、B2-6處O2含量與平均值最為接近，修正系數(shù)為1.0。

[1]中華人民共和國環(huán)境保護部.2014年環(huán)境統(tǒng)計年報[EB/OL]. http://www.zhb.gov.cn/gzfw_13107/hjtj/hjtjnb/201606/P020160604812354990172.pdf.2014.

[2]GB 13223-2011, 火電廠大氣污染物排放標準[S].國家環(huán)境保護部，2011.

[3]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.關(guān)于印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造計劃(2014—2020年)》的通知[EB/OL]. http://bgt.ndrc.gov.cn/zcfb/201409/t20140919_626242.html,2014.9.

[4]中華人民共和國環(huán)境保護部.關(guān)于印發(fā)《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》的通知[EB/OL]. http://www.mep.gov.cn/gkml/hbb/bwj/201512/t20151215_319170.htm,2015-12-11.

[5]趙永椿, 馬斯鳴, 楊建平,等. 燃煤電廠污染物超凈排放的發(fā)展及現(xiàn)狀[J]. 煤炭學報, 2015, 40(11):2629-2640.

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[7]朱法華, 王圣. 煤電大氣污染物超低排放技術(shù)集成與建議[J]. 環(huán)境影響評價, 2014(5):25-29.

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[9]趙磊, 周洪光. 超低排放燃煤火電機組濕式電除塵器細顆粒物脫除分析[J]. 中國電機工程學報, 2016, 36(2):468-473.

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[13]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].國家環(huán)境保護部.

[14]GB/T 16157-1996, 固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法[S].國家環(huán)境保護部.

Flue Gas Measuring Points Evaluation after Ultro-low Reform in Coal-fired Power Plant

YU Weijing

(China Datang Corporation Science and Technology Research Institute Central-China Brance,Zhengzhou 450000,China)

In order to monitor the pollutant emission concentration accurately and optimize the arrangement of measuring points in coal-fired power plant after the ultra-low emission reform, the flue gas measuring points of a 660MW unit that has completed the ultra-low reform are evaluated in this paper. About 48 sampling points in a gas duct section where CEMS was installed after passing the desulfurring tower are chosen to measure the velocity of flue gas, SO2concentration, NOxconcentration and O2content. The test results indicate that the distributions of velocity of flue gas, SO2concentration, NOxconcentration and O2content are inhomogeneous and there is a certain disparity between test values and CEMS monitoring values. The research indicates that the arrangement of the measuring points needs to be optimized that measuring results cannot represent the real pollutant emission levels.

coal-fired power plant;ultro-low emission; CEMS; evaluating of measuring points

10.3969/j.ISSN.1672-0792.2017.04.012

2016-09-13。

X513

A

1672-0792(2017)04-0065-04

于偉靜(1990-)，男，助理工程師，主要從事電力環(huán)保，如脫硫、脫硝、除塵等方面的研究工作。