淺談固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）在電廠中的應(yīng)用

梁東

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司特許經(jīng)營(yíng)分公司，江蘇 南京211100）

1 引言

隨著新《環(huán)保法》于2015 年1 月1 日的正式實(shí)施,火力發(fā)電企業(yè)的固定污染源煙氣排放的標(biāo)準(zhǔn)越來越受到政府有關(guān)部門的重視和加強(qiáng)監(jiān)管[1]。監(jiān)測(cè)火力發(fā)電企業(yè)出口SO2、NOx、煙塵是對(duì)火力發(fā)電企業(yè)能否達(dá)標(biāo)排放的關(guān)鍵監(jiān)測(cè)手段[2]。為了實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電企業(yè)固定污染源煙氣排放進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè), 各個(gè)電廠都采用在線監(jiān)測(cè)裝置(CEMS)對(duì)煙氣出口SO2、NOx、煙塵進(jìn)行不間斷測(cè)量并實(shí)時(shí)監(jiān)控。本文主要針對(duì)抽取式在線監(jiān)測(cè)(CEMS)裝置進(jìn)行說明。

2 系統(tǒng)概述

淮南田家庵發(fā)電廠#5 機(jī)組(320MW)機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng),采用一爐一塔的濕式鈣法(石灰石- 石膏)煙氣脫硫。固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用的是直插式在線監(jiān)測(cè)(CEMS)裝置,由于使用年限較久,故障頻發(fā),經(jīng)常造成固定污染源煙氣排放監(jiān)測(cè)參數(shù)失真,決定將原有的直插式在線監(jiān)測(cè)(CEMS)裝置更換為抽取式在線監(jiān)測(cè)(CEMS)裝置。

3 抽取式在線監(jiān)測(cè)(CEMS)裝置工作原理[3]

3.1 抽取式煙氣在線監(jiān)測(cè)裝置。抽取式煙氣在線監(jiān)測(cè)裝置(CEMS),采用伴熱直接抽取采樣法測(cè)量SO2、O2、NOX,同時(shí)與之配套的粉塵測(cè)量?jī)x測(cè)量煙氣煙塵,濕度儀測(cè)量煙氣濕度,皮托管流速計(jì)測(cè)量煙氣壓力、差壓,PT100 鉑熱電阻測(cè)量煙氣溫度。出口CEMS 系統(tǒng)采用一套PLC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和CEMS 處理系統(tǒng)(DAS)。

3.2 抽取式煙氣在線監(jiān)測(cè)裝置工作原理

3.2.1 關(guān)于SO2、O2、NOX參數(shù)的測(cè)量。煙氣在真空采樣泵動(dòng)力的作用下,先經(jīng)采樣探頭前置過濾器、采樣探頭初級(jí)過濾器過濾, 經(jīng)由拌熱溫度為130℃-180℃的防腐蝕采樣復(fù)合管線輸送,經(jīng)一級(jí)煙氣冷凝器脫水,進(jìn)過濾精度為2um 保護(hù)過濾器,經(jīng)流量調(diào)節(jié)針閥控制流量,進(jìn)二級(jí)冷凝器脫水,經(jīng)過濾精度為0.2um 阻水過濾器保護(hù)除塵,進(jìn)入氮氮轉(zhuǎn)換器后將被測(cè)煙氣中NO2 氣體轉(zhuǎn)換成NO 氣體, 從而測(cè)量總的NO 最終進(jìn)入U(xiǎn)23 儀表分析SO2、O2、NOX。（圖1）3.2.2 煙塵參數(shù)的測(cè)量。粉塵測(cè)量單元采用激光后散射分析原理的粉塵測(cè)量?jī)x, 該儀表采用紅外激光后反射法,實(shí)行單邊安裝的安裝方法,很好的避免了由于煙道的變形、震動(dòng)以及雙邊開孔的對(duì)準(zhǔn)度等因素所引起的測(cè)量不準(zhǔn)及測(cè)量誤差。（圖2）3.2.3 煙氣流量參數(shù)的測(cè)量。皮托管流速儀的測(cè)量結(jié)構(gòu)主要包括差壓變送器、皮托管、反吹電磁閥。其一次取壓元件采用傳統(tǒng)的皮托管測(cè)量方式,在正確安裝后,皮托管的全壓、背壓取壓管將檢測(cè)到動(dòng)壓與靜壓分別傳遞到差壓變送器, 差壓變送器將動(dòng)壓與靜壓之差轉(zhuǎn)換為4～20mA 電流傳送給顯示儀表或是CEMS 系統(tǒng)計(jì)算機(jī)再配以煙氣溫度、煙氣壓力補(bǔ)償與數(shù)據(jù)計(jì)算出煙氣實(shí)時(shí)流量。（圖3）3.2.4 濕度參數(shù)的測(cè)量。濕度測(cè)量采用干陶瓷感應(yīng)法測(cè)量原理測(cè)得4～20mA 電流傳送給顯示儀表或是CEMS 系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。

圖1 U23 分析儀表

圖2 煙塵儀

圖3 流速儀測(cè)量原理

4 抽取式在線監(jiān)測(cè)（CEMS）裝置控制和數(shù)據(jù)采集傳輸處理系統(tǒng)[4]

抽取式在線監(jiān)測(cè)（CEMS）裝置配有一套CEMS 分析機(jī)柜用于抽取煙氣并通過U23 儀表分析輸出SO2、O2、NOX，同時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)煙氣壓力、煙氣差壓、煙氣溫度、煙氣濕度等參數(shù)，CEMS 分析柜內(nèi)PLC 具備RS485 通訊接口，傳輸固定污染源煙氣排放參數(shù)至CEMS 工控機(jī)，可以自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)表，歷史數(shù)據(jù)查詢，報(bào)表打印，事件報(bào)警記錄和查詢；同時(shí)分析機(jī)柜通過光電隔離器也將固定污染源煙氣排放參數(shù)傳輸至省調(diào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工控機(jī)和電廠DCS 系統(tǒng)供集控室運(yùn)行人員監(jiān)視操作使用；通過一臺(tái)數(shù)采儀無線傳輸至環(huán)保局，通過環(huán)保局監(jiān)控平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控電廠固定污染源煙氣排放情況。

5 抽取式在線監(jiān)測(cè)（CEMS）裝置常見問題和日常維護(hù)心得

考慮到FGD 出口煙氣含有SO2、NO 腐蝕性氣體，同時(shí)由于#5 機(jī)組脫硫系統(tǒng)采用濕法脫硫技術(shù)，煙氣中含有水分比較大，氣體含有酸性腐蝕能力比較強(qiáng)。抽取式在線監(jiān)測(cè)（CEMS）裝置配備了一套反吹系統(tǒng)，并且在抽取煙氣至U23 儀表的管路上配備了多級(jí)保護(hù)濾芯裝置，反吹系統(tǒng)的作用是定期執(zhí)行反吹程序，對(duì)主探頭、煙塵儀進(jìn)行吹掃管路，防止抽取管路堵塞和保證煙塵儀光回路正常工作，配備多級(jí)濾芯是將在進(jìn)U23 分析儀表之前的煙氣進(jìn)行逐級(jí)過濾，保護(hù)U23 分析儀表內(nèi)的傳感器。因此針對(duì)抽取式在線監(jiān)測(cè)（CEMS）裝置的工作原理，日常對(duì)CEMS 裝置應(yīng)能做到定期檢查反吹系統(tǒng)是否工作正常，反吹掃氣源壓力是否滿足要求，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)檢查各級(jí)濾芯，定期更換保護(hù)濾芯。

6 對(duì)比直插式在線監(jiān)測(cè)（CEMS）裝置和抽取式在線監(jiān)測(cè)（CEMS）裝置幾點(diǎn)區(qū)別

田家庵電廠#5 機(jī)組出口CEMS 裝置原先采用的是直插式在線監(jiān)測(cè)裝置，由于直插式在線監(jiān)測(cè)裝置的工作方式是將主探頭直接插入煙道內(nèi)進(jìn)行光反射原理測(cè)得SO2、NOX、煙塵參數(shù)，因此，該測(cè)量方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用環(huán)境要求很高，通常要求現(xiàn)場(chǎng)主探頭安裝位置應(yīng)為微負(fù)壓，濕度不易過大，否則很容易造成主探頭角反射鏡片粘附灰塵等雜物后臟污，造成主探頭不能正常工作，從而影響固定污染源排放參數(shù)的測(cè)量，嚴(yán)重情況下還會(huì)造成發(fā)電企業(yè)疑似超標(biāo)排放的情況發(fā)生。通過使用抽取式在線監(jiān)測(cè)裝置，采用伴熱直接抽取煙氣的原理，將煙氣通過過濾、冷凝，再過濾后的方式抽取至U23 分析儀表進(jìn)行煙氣SO2、NOX、O2分析，可以避免由于測(cè)點(diǎn)開孔位置的微正壓、濕度相對(duì)較大的運(yùn)行工況帶來的測(cè)量誤差。

結(jié)束語

固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所使用的監(jiān)測(cè)裝置雖然工作原理各不相同，但隨著國(guó)家環(huán)保政策要求取締脫硫系統(tǒng)旁路擋板，同時(shí)脫硫系統(tǒng)進(jìn)口增壓風(fēng)機(jī)拆除，鍋爐引風(fēng)機(jī)出力加大，針對(duì)這一改變，造成了脫硫系統(tǒng)的煙氣工況的變化，通過對(duì)直插式和抽取式線監(jiān)測(cè)（CEMS）裝置的使用比較，個(gè)人認(rèn)為抽取式線監(jiān)測(cè)（CEMS）裝置更能適應(yīng)現(xiàn)在的這種脫硫系統(tǒng)工況改變的在線監(jiān)測(cè)。本文也即是對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的一種探討，希望得到兄弟單位的指導(dǎo)與建議。