脫硫污染源煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用

武建軍

（甘肅電投張掖發(fā)電有限責任公司，甘肅 張掖 734000）

1 污染源煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀

張掖發(fā)電公司脫硫煙氣分析系統(tǒng)主要使用德國ABB系列儀表，出入口單獨控制，采用非散射紅外吸收法、電化學(xué)法對煙氣中各成分進行分析；煙氣流量和溫度采用KURZ 454FTB熱式流量計，利用熱損失原理進行測量，該裝置防腐性能好。一般煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)分析儀表使用壽命為3年～5年時間，由于安裝位置比較特殊，長期運行在惡劣環(huán)境里，易受到煙氣中酸液腐蝕，設(shè)備損壞現(xiàn)象時有發(fā)生，從而造成維護量較大，運行成本較高。張掖發(fā)電公司脫硫CEMS系統(tǒng)由北京中電興業(yè)技術(shù)開發(fā)有限公司安裝設(shè)計調(diào)試，分析儀表采用ABB AO2020、EL1020系列產(chǎn)品，該分析儀表自安裝投運以來，通過不斷的改造、優(yōu)化和維護保養(yǎng)，設(shè)備運行相對比較穩(wěn)定，但不能滿足超低排放在線連續(xù)監(jiān)測功能。

2 污染源煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題和改進意見

張掖發(fā)電公司自動監(jiān)測分析儀表采用的是德國ABB系列儀表，SO2和NOx單位為ppm，而我國國標CBl3223—2003要求的濃度限值指標是指在標準狀態(tài)下空氣過剩系數(shù)為1.4的干煙氣條件下的污染物濃度，進口的煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)均沒有按此標準進行測量和顯示。煙塵大多顯示為濁度百分比，SO2和NOx則以ppm的形式顯示，不能滿足我國標準要求[1]。為此，要將體積濃度換算成質(zhì)量濃度，而質(zhì)量濃度與檢測氣體的溫度、壓力環(huán)境條件有關(guān)，其數(shù)值會隨溫度、氣壓等環(huán)境條件的變化而不同，實際測量時就需要同時測定氣體的溫度和大氣壓力。而在使用ppm作為描述污染物濃度時，由于采取的是體積比，不會出現(xiàn)這個問題。

大部分氣體檢測儀器測得的氣體濃度都是體積濃度（ppm），而按我國規(guī)定，特別是環(huán)保部門，則要求氣體濃度以質(zhì)量濃度的單位（如：mg/m3）表示，我們國家的標準規(guī)范也都是采用質(zhì)量濃度單位（如：mg/m3）表示。

①質(zhì)量濃度表示法：每立方米空氣中所含污染物的質(zhì)量數(shù)，即mg/m3。②體積濃度表示法：一百萬體積的空氣中所含污染物的體積數(shù)，即ppm。③質(zhì)量濃度mg/m3=M氣體分子量/22.4＊ppm數(shù)值＊[273/(273+T氣體溫度)]＊（Ba壓力/101325）。

煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）采樣處理系統(tǒng)中的采樣泵、蠕動泵易出現(xiàn)工作特性不好，動力不足、泵膜堵塞、蠕動泵泵管破損漏氣等現(xiàn)象，故需定期對其進行清洗，維護量較大。

分析儀表采樣探頭、濾芯易出現(xiàn)結(jié)垢堵塞，這是由于運行在惡劣環(huán)境下所致，目前采取定期吹掃和清洗清潔的方法解決結(jié)垢堵塞問題。

煙氣流量計探頭易出現(xiàn)堵塞，由于尾部煙道溫度較低，煙氣中酸液腐蝕嚴重，而且含有灰塵，易將探頭堵塞，影響測量，故每周需對探頭檢修清理，避免測量不準。

雖然煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)廠商均取得了以下資格認證：①國家環(huán)保部環(huán)境監(jiān)測儀器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的適用性檢測報告CMA。②中環(huán)協(xié)頒發(fā)的產(chǎn)品認證證書（CEP）。③國家質(zhì)檢部門頒發(fā)的計量器具型式批準證書（CPA）。④中國環(huán)境保護產(chǎn)品認證（CCEP）。⑤制造計量器具許可證（CMC）。

但產(chǎn)品質(zhì)量和售后服務(wù)得不到保證，不能夠及時解決系統(tǒng)突發(fā)故障，對使用單位造成環(huán)保壓力，建議環(huán)保部門會同質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門定期對已銷售的煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)運行情況、售后服務(wù)等進行考核，這樣可以規(guī)范煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)廠商在電廠的經(jīng)營活動，以保證電廠能夠使用良好的煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，并擁有較好的售后服務(wù)，以獲取準確可靠的監(jiān)測結(jié)果[2]。

對于維護煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)必須具備一定素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人員才可保證儀器的正常運行。故建議環(huán)保部門有必要定期組織電廠技術(shù)人員進行技術(shù)培訓(xùn)，通過培訓(xùn)達到提高操作人員的水平，也是保證煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)正常運行的必要條件。

3 污染源煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)要求

（1）在線監(jiān)測房建設(shè)：CEMS監(jiān)測站設(shè)計尺寸要符合《固定污染源自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)現(xiàn)場建設(shè)技術(shù)規(guī)范》（T/CAEPI 11-2017）要求，監(jiān)測房建在總排口附近，面積約（22.16㎡）左右，房高2.94m，材料為磚混建筑，室內(nèi)安裝分析儀表、數(shù)據(jù)采集儀、工控機等在線監(jiān)測儀器[3]。室內(nèi)配置空調(diào)、滅火器、標氣、電源和UPS電源以及上墻圖表。

（2）監(jiān)測站房室內(nèi)要求：為滿足儀器對工作環(huán)境的要求，站房要配備照明、空調(diào)、等輔助設(shè)備，站房遠離強電磁干擾、避開強震動和高濕場所等；監(jiān)測站房內(nèi)儀器設(shè)備設(shè)置標識牌，進入站房內(nèi)的管路或線路應(yīng)標明相應(yīng)的用途；站房內(nèi)應(yīng)配置UPS，電源容量應(yīng)不小于10kW；監(jiān)測站房室內(nèi)環(huán)境條件，應(yīng)清潔、通風、干燥、空氣相對濕度≤85%，室內(nèi)溫度應(yīng)保持在18℃～28℃；站房內(nèi)應(yīng)備有空調(diào)保證室內(nèi)溫度恒定，且空調(diào)要求具備來電自動復(fù)位功能，同時應(yīng)當采取必要的保溫措施[4]。

（3）監(jiān)測站房室外要求：①監(jiān)測站房采用磚混結(jié)構(gòu)、鋼混結(jié)構(gòu)固定站房，具有防火阻燃、防潮、抗震和抗風能力，站房地面標高為±0.25m。②站房外應(yīng)在醒目位置安裝基站標識牌，應(yīng)標注單位名稱、排污口編號、站房編號、監(jiān)控因子、設(shè)備廠家、運行單位名稱等內(nèi)容。

（4）煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)安裝技術(shù)要求：①脫硫CEMS進口和出口分析儀表整體更換，出口煙氣分析儀、濕度儀、煙塵儀，采用低量程、高靈敏度的進口儀表。②原煙氣CEMS的測量項包括SO2、O2、煙塵、溫度、壓力、流量。③凈煙氣CEMS的測量項包括SO2、O2、NOx、煙塵、溫度、壓力、流量、濕度。④SO2分析儀采用完全取樣抽取方式，分析方法采用非分散紅外吸收法；NOx/NO分析儀采用完全取樣抽取方式，分析方法采用非分散紅外吸收法；原煙氣及凈煙氣粉塵測量儀表采用抽取采樣法測量方式，分析方法采用加熱抽取前散射法進行檢測；流量測定儀采用矩陣式測量方式，凈煙氣流量采用矩陣流量計，測點布滿煙道，原則上測點不少于每平米1個，且具備CCEP、CMC、CPA證書及適用性檢測報告；溫、濕度、壓力儀表使用超低排放認證的環(huán)保儀表，改造現(xiàn)有的單元機組2套數(shù)采儀，參數(shù)性能滿足環(huán)保要求。

（5）煙氣流量計安裝要求：①煙氣流量涉及到計量，必須含有計量器具許可證書。②煙氣流量屬于環(huán)保監(jiān)測范疇，必須具有環(huán)保認證。③煙氣流量測量要求：測量范圍15m/s左右，測量精度不低于±3%。誤差滿足環(huán)保要求。

（6）CEMS性能保證要求：①氣態(tài)污染物分析儀器：測量范圍：脫硫進口SO2：0～5000mg/m3，脫硫出口SO2：0～150mg/m3，NOx：0～150mg/m3；零 點 漂 移 ：≦±0.5mg/(Nm3·24h)；≦±1%滿量程/周；全幅漂移：≦±1%滿量程/24h；≦±1%滿量程/周；響應(yīng)時間：SO2、NOx均小于3min；參數(shù)輸出信號：4～20mA DC。②含氧量測量：測量范圍：0～25%；精度：≦±1%；響應(yīng)時間：≦30 S；校準：儀器具有自動校準功能，每24小時至少校準一次；零點漂移≦±1%/24h；全幅漂移≦±1%/24h。③溫度測量：測量范圍：0～300℃；指示誤差：±3℃；精度：≦±0.1%。②煙塵測量：測量范圍：0～20mg/Nm3；零點漂移：(24h)≦±0.2%滿量程；全幅漂移：(24h)≦±0.2%滿量程；響應(yīng)時間：≦10S；線性度：≦±1%；輸出信號4～20mA DC；煙塵連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)具備對儀器進行自動、手動零點校準、全負校準裝置以及氣體吹掃裝置。

（7）ACX-C150（EL3020型分析儀表）煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）概述及流程原理圖。ACX-C150煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)可監(jiān)測參數(shù)包括SO2、NOx、O2、煙塵、流量、溫度、壓力、濕度。系統(tǒng)采用直接抽取法（加熱管線式），采用先進可靠的取樣、預(yù)處理和檢測技術(shù)以及系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)采集處理和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。實現(xiàn)了FGD裝置入口、出口煙氣氣態(tài)污染物連續(xù)監(jiān)測、煙氣排放濃度和排放總量的連續(xù)監(jiān)測和數(shù)據(jù)遠程通信。

圖1 煙氣連續(xù)檢測系統(tǒng)流程

4 煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)管理要求

①每月定期對煙氣在線自動監(jiān)測分析儀表進行標定校驗，同時出具校驗報告。②制定了《CEMS監(jiān)測站管理制度》、《污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場端維護管理制度》、《CEMS檢修維護記錄》和《CEMS定期巡檢記錄》，并上墻圖表，要求運行、維護人員根據(jù)管理規(guī)定遵照執(zhí)行。③要求檢查維護自動監(jiān)測分析儀表時間不能過長，開始到結(jié)束時間一般不超過4小時，否則將按照脫硫運行管理監(jiān)督規(guī)定進行考核。④CEMS監(jiān)測站必須配備滅火器、標氣、空調(diào)、照明等基礎(chǔ)設(shè)施。標氣要張貼生產(chǎn)廠家的合格證，注明日期、標氣組份含量等參數(shù)。⑤CEMS數(shù)據(jù)報表至少保存半年以上。

5 結(jié)語

按照《固定污染源自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)現(xiàn)場端建設(shè)規(guī)范》（T/CAEPI 11-2017）規(guī)范要求，重新建設(shè)了兩臺機組脫硫CEMS監(jiān)測站房，在站房內(nèi)設(shè)置溫度、濕度監(jiān)測設(shè)備，并對CEMS系統(tǒng)進行了升級改造，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)準確、穩(wěn)定、可靠。根據(jù)污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，結(jié)合公司目前污染源煙氣在線監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)現(xiàn)的問題，不斷提高污染源煙氣在線監(jiān)控系統(tǒng)管理運營效能和技術(shù)水平，充分發(fā)揮其在日常監(jiān)測和污染治理中的重要作用，具有重要的現(xiàn)實意義。