燃煤電廠脫硝煙氣稀釋法測量技術(shù)故障探究

井廣洲

（河北大唐國際張家口熱電有限責(zé)任公司，河北 張家口 075000）

燃煤電廠脫硝煙氣稀釋法測量技術(shù)故障探究

井廣洲

（河北大唐國際張家口熱電有限責(zé)任公司，河北 張家口 075000）

稀釋法作為超低排放大趨勢下CEMS測量的主流技術(shù)，優(yōu)勢日趨明顯。文章在介紹一種煙氣稀釋法測量原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年CEMS維護經(jīng)驗，提出了幾種典型的故障及處理方法，并列舉了案例。

煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)；稀釋法脫硝；故障

前言

我國能源供給以煤炭為主，能源清潔化和環(huán)境保護壓力巨大，新環(huán)保法的實施將環(huán)保工作提升到了法制的新高度。2013年9月，國務(wù)院印發(fā)《大氣污染防治行動計劃》，明確提出大氣可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）的治理目標(biāo)，鼓勵燃煤電廠實現(xiàn)煙氣清潔排放。在現(xiàn)行《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）特別排放限值的基礎(chǔ)上，提出燃煤機組要達到天然氣燃氣輪機組排放限值標(biāo)準(zhǔn)，即在基準(zhǔn)氧含量6%的條件下，煙塵排放濃度不大于5mg/m3（或10mg/m3）、二氧化硫排放濃度不大于35mg/m3、氮氧化物排放濃度不大于50mg/m3，稱為“超低排放”[1]。

燃煤電廠作為我國能源供給的主力，其環(huán)保的重要性不言而喻。氮氧化物作為燃煤電廠總排口的三大污染物之一，脫硝起到了重要的作用。準(zhǔn)確測量脫硝環(huán)節(jié)進、出口氮氧化物的濃度，既可為脫硝的調(diào)整提供有力參考，也能有效避免總排口氮氧化物超標(biāo)。煙氣稀釋測量法作為超低排放新形勢下的主流技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊。本文根據(jù)某企業(yè)脫硝煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）的應(yīng)用，對一種以稀釋法為基礎(chǔ)的脫硝CEMS測量技術(shù)的典型故障進行了探究。

1 工作原理

稀釋法在脫硝CEMS測量中適用于煙道出、入口氮氧化物的測量，主要由就地探頭和測量儀器兩部分組成（如圖1），工作原理示意如圖2所示。

圖1 儀器組成

圖1中，音響小孔的作用是：當(dāng)小孔兩端的壓力差大于0.46倍以上時，氣體流經(jīng)小孔的速度主要取決于氣體分子流經(jīng)小孔時的速度（即：當(dāng)?shù)匾羲伲c當(dāng)?shù)販囟?、小孔兩端的氣壓變化無關(guān)，即產(chǎn)生恒流[2]。當(dāng)具有一定壓力的壓縮空氣經(jīng)過噴射器時，會產(chǎn)生文丘理效應(yīng)，在噴射器的出口形成一個真空區(qū)，此真空區(qū)通過管路在音響小孔出口形成負(fù)壓，滿足音響小孔的壓力差。煙氣也會通過探桿被吸入，經(jīng)過濾筒的過濾，流經(jīng)音響小孔及管路后從樣氣出口通過管線進入儀器。不銹鋼過濾器的主要作用是與采樣探桿連接，金屬蓋通過加有彈簧墊的螺絲固定，方便拆卸探頭，在運行過程中壓緊，也能避免因漏氣導(dǎo)致真空區(qū)不能形成的問題。音響小孔和文丘里效應(yīng)的完美結(jié)合，保證了煙氣被稀釋到固定倍數(shù)50，這也是稀釋法的定義所在。只有在標(biāo)定時，標(biāo)氣才進入探頭，反則不通。

圖2 工作原理

圖2中，此儀器采用的是化學(xué)發(fā)光法。當(dāng)樣品中的NO與O3混合時，生成激發(fā)態(tài)的NO2與O2。激發(fā)態(tài)NO2在返回基態(tài)時發(fā)出紅外光[3]。

通過測量發(fā)光強度，可測得NO的量。樣氣中的NO2通過轉(zhuǎn)化爐將其轉(zhuǎn)化成NO后進行測量。這就是圖2中的三通電磁閥的作用，在運行過程中，三通電磁閥每隔一定時間轉(zhuǎn)換一次，使其分別處于NO/NOx模式，并在管線上裝設(shè)壓力、流量傳感器。臭氧發(fā)生器用以產(chǎn)生反應(yīng)所需要的臭氧。反應(yīng)后的廢氣，則通過臭氧發(fā)生器（防止污染環(huán)境）處理后，排空。

2 典型故障及處理方法

2.1 運行過程中，上位機顯示偏低

當(dāng)該故障出現(xiàn)時，第一時間檢查儀器是否有報警。包括樣氣流量、壓力、臭氧流量、轉(zhuǎn)化爐溫度等。如果有報警，則檢查相應(yīng)的設(shè)備。如，樣氣流量低或者壓力高報警，主要有以下兩種情況：1）采樣泵壞，導(dǎo)致整個樣氣管線不能正常排氣，修理或者更換采樣泵即可；2）管線或者反應(yīng)室堵塞，此種情況，可在采樣泵運行狀態(tài)下，分管段檢查排除。臭氧流量低報警，臭氧發(fā)生器入口為凈化過的壓縮空氣，臭氧流量低大多為壓縮空氣壓力不足或者管路泄露。轉(zhuǎn)化爐溫度低和臭氧發(fā)生器故障類似，轉(zhuǎn)化爐溫度低導(dǎo)致NO2轉(zhuǎn)化成NO障礙，臭氧發(fā)生器故障，導(dǎo)致臭氧不能產(chǎn)生，使反應(yīng)不能進行，也會導(dǎo)致測量值偏低。當(dāng)儀器沒有報警時，則可在CEMS間直接拔掉樣氣管往儀器通入標(biāo)氣。由于此時標(biāo)氣沒有經(jīng)過就地探頭稀釋，正常的儀器會顯示滿量程，若不能顯示滿量程，又沒有報警，則考慮反應(yīng)室故障。若以上各項均正常，則可對儀器通標(biāo)氣進行檢查。通標(biāo)氣能上去，正常測量偏低，則需對就地探頭進行檢查。分以下幾項：1）探桿與探頭連接處漏氣，用硅脂密封即可（此種情況最常見）；2）金屬蓋沒壓緊或者不平整，真空形成不佳；3）樣氣管接頭漏氣（此種情況最容易被忽略）；4）煙氣取樣探桿堵塞，因為煙道為負(fù)壓，此種情況只需要拆下探頭，用手感受負(fù)壓即可；5）噴氨門開度分配不合理。

2.2 儀器不能正常進行標(biāo)定

若在樣氣工況下，測量正常，但標(biāo)定不正常時，首先要檢查標(biāo)氣壓力是否正常，標(biāo)氣管線是否通暢，有無泄露堵塞現(xiàn)象。解決了這些問題，基本就能恢復(fù)正常。但在標(biāo)定不正常的情況下，基本采樣情況下的測量也是異常的，那么可直接在CEMS間直接給儀器通入標(biāo)氣（直接通入的標(biāo)氣未經(jīng)稀釋，儀器應(yīng)該超量程）。儀器無故障，大多可考慮就地探頭異常，常見故障為音響小孔堵塞和文丘里泵噴射器堵塞，處理堵塞最有效的方法是用超聲波流量計進行清洗，拆裝過程中宜用吸耳球，防止碰壞精密部件。吸耳球也是用來檢驗是否清洗干凈的常用工具。

2.3 測量中顯示異常偏高

此種故障相對較少，在消除的過程中，第一時間應(yīng)該通標(biāo)氣進行試驗，看通標(biāo)氣是否正常，通標(biāo)氣正常則可以結(jié)合工況考慮是否由于煙氣分布不均導(dǎo)致。通標(biāo)氣不正常則主要有兩種情況：反應(yīng)室鏡片臟或光電倍增管壞。對反應(yīng)室進行清理最適合用醫(yī)用棉簽配合酒精使用，光電倍增管不易修理，一般需進行更換。但在遇到故障時應(yīng)先考慮反應(yīng)室臟再考慮更換光電倍增管。

3 實例分析

3.1 樣氣測量過程中顯示突降到零

某日，2號爐A側(cè)出口突降到零，B側(cè)出口正常。熱工人員第一時間到達CEMS間，就地儀器顯示為0，排除DCS側(cè)及信號傳輸問題。檢查就地儀器無報警信息，壓力流量顯示正常。通標(biāo)氣顯示異常，顯示一直停留在零點，無上升趨勢。拆掉樣氣管直接向儀器通入未經(jīng)稀釋的標(biāo)氣，儀器能達到滿量程，排除儀器故障。初步估計為就地探頭故障，拆下就地探頭用吸耳球試驗，文丘里泵射流器負(fù)壓能正常形成，音響小孔明顯堵塞，用超聲波清洗干燥后回裝，標(biāo)定正常，通樣氣顯示正常，故障消除。

3.2 運行中顯示異常偏高

某日，2號爐A側(cè)入口顯示異常偏高，且A、B側(cè)偏差大。熱工人員就地檢查，儀器無報警且CEMS間A側(cè)儀器顯示偏高與上位機對應(yīng)，排除DCS側(cè)及信號傳輸問題。通零氣顯示下降到100ppm左右且波動較大，通標(biāo)氣顯示接近滿量程。儀器斷電后，對反應(yīng)室進行擦拭清潔，通電后，偏高現(xiàn)象略有改善，但不明顯。最終對光電倍增管進行更換，更換后對儀器進行標(biāo)定后恢復(fù)正常。

4 結(jié)語

在分析了現(xiàn)有市場占有率較高的美國熱電產(chǎn)品原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)行CEMS較主流的稀釋法測量在脫硝中的應(yīng)用，列舉了幾種典型故障的發(fā)生原因及解決辦法，以期有助于實現(xiàn)超低排放。

[1] 發(fā)改能源（2093）-2014，煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）[S].

[2] 膝恩江.煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)運行管理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[3] 王勝，陳啟福，劉文梅.稀釋法CEMS在王灘電廠中的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2011（10）：142-145.

聲 明

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《中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)》編輯部

Research on Technical Failure of Dilution Method Measurement of Flue Gas Denitration in Coal-fi red Power Plant

JING Guang-zhou
(Hebei Datang International Zhangjiakou Thermal Power Co., Ltd, Hebei Zhangjiakou 075000, China)

The dilution method, as the mainstream technology of CEMS measurement under the great trend of ultra-low em issions, shows a obvious advantage. Based on the presentation of measurement princip le of dilution method of a flue gas, the paper combines maintenance experiences w ith CEMS for m any years, and puts forward several typical common faults and processing methods as well as lists the cases.

CEMS; denitration of dilution method; fault

X84

A

1006-5377（2017）05-0045-03